淺析HDPE裝置用擠壓造粒機振動問題分析及整改措施

李科鋒 劉鑫 孫亮亮 賀立新

1.上海眾深科技股份有限公司沈陽分公司 遼寧沈陽 110027

2.上海眾深科技股份有限公司 上海 201802

1 項目概況及現(xiàn)場發(fā)生的問題

1.1 HDPE裝置擠壓造粒機組基本情況

該項目為100萬噸/年乙烯裝置，其中HDPE裝置規(guī)模為40萬噸/年，擠壓造粒機組日本進口設備，主要由主電機、主減速箱、異向雙螺桿混煉機、熔融泵、換網(wǎng)裝置及水下切粒系統(tǒng)組成[1]。

為滿足裝置不同牌號HDPE的生產(chǎn)及不同產(chǎn)量要求，擠壓造粒機組通過主減速箱手動換擋裝置，可實現(xiàn)高、低兩種轉速運行：高轉速402rpm、低轉速300rpm。

1.2 擠壓造粒機組運行中存在的問題

（1）主減速箱異常噪音。主減速箱在低轉速運轉時，其振動和噪音均符合標準要求；但在高轉速運轉時，齒輪嚙合噪音異常，且振動超標。

（2）機組振動。機組在低轉速運行時，運行平穩(wěn)，符合要求；但在高轉速時，機組振動，水泥基礎低頻振動，并導致2次機組輔助系統(tǒng)油管路焊縫開裂。

2 調查范圍和任務

研究分析原工程設計方土建技術文件，制造方提交設計院用機組工程數(shù)據(jù)及交工文件、復測典型部位振動頻譜；傾聽業(yè)主方現(xiàn)場情況介紹；進行現(xiàn)場實地勘踏，以便找到現(xiàn)場問題產(chǎn)生的直接原因。

給業(yè)主提供今后有關設備的維護及整改建議，包括問題的近期的解決方案（支持機組連續(xù)運行，最好能保持正常生產(chǎn)負荷）和中期的解決方案（比如保持相關設備的穩(wěn)定運行狀態(tài)，堅持到第一個大修期等）

3 現(xiàn)場堪踏

對業(yè)主方提供的資料進行仔細閱讀和分析，聽取業(yè)主情況介紹及原工程設計方設計文件介紹；并深入項目現(xiàn)場進行實地查看，發(fā)現(xiàn)的現(xiàn)象如下：表象：在402rpm時：機組振動超標、主減速箱運轉出現(xiàn)異常噪音。主電機用潤滑油箱上就地儀表盤及油管振幅異常。模板加熱油管振幅異常。切粒機小車振動異常。廠房地坪振動異常。廠房框架柱手感無振動。接觸法聽機組運轉（402rpm時）：雙螺桿混煉擠出機運轉時，內部轉動、混煉及傳動聲音平穩(wěn)正常；主減速箱齒輪嚙合聲音異常，且嚙合不平穩(wěn)。

4 問題原因分析

對于雙螺桿混煉擠出機在生產(chǎn)運行中出現(xiàn)的問題，結合在現(xiàn)場堪踏的所見所聞，將根據(jù)基本理論和現(xiàn)場實際經(jīng)驗相結合原則，采取排除法進行分析，最終分析得出問題發(fā)生的根源，并給業(yè)主現(xiàn)場提出解決問題的方向或具體行動建議。

4.1 主減速箱異常噪音問題分析

分析主減速箱異常噪音，從主減速箱結構設計、加工制造精度、裝配精度及質量等因素進行分析，造成主減速箱異常噪音原因有：

主減速箱主要零部件加工精度；該主減速箱箱體為焊接結構，焊后消應力后其殘余應力的大小將影響箱體主要裝配尺寸的精度保持水平；輸入齒輪軸轉子因帶換擋功能，其結構復雜，加工精度及裝配精度要求很高，如有任一零件其加工精度不符合要求，將造成輸入齒輪軸轉子運轉時出現(xiàn)異常；主減速箱裝配精度；結構分析看：輸入齒輪軸轉子與箱體安裝精度要求高、與配對從動輸出齒輪軸轉子齒輪嚙合精度高，如輸入齒輪軸轉子上換擋用軸承裝配游隙不符合要求，也將造成輸入軸轉子運轉時出現(xiàn)異常。

輸入齒輪軸轉子高速齒輪與從動輸出齒輪軸轉子高速齒輪嚙合接觸面積不符合要求，也將造成輸入軸轉子運轉時出現(xiàn)異常[2]。

總之，從上述的分析我們可以得出：主減速箱在高速運轉時，出現(xiàn)的異常噪音，其原因主要和設計、制造及裝配質量有關。

4.2 機組振動問題分析

（1）主減速箱本身質量問題。主減速箱結構復雜、其設計、制造及裝配要求高，而本主減速箱在高速運轉時其嚙合聲音不連續(xù)，且有異常噪音。對本機組振動有疊加作用。

（2）地基與機組發(fā)生共振。從分析賣方提交的機組動靜載荷，原設計方土建工程技術文件及施工樣圖（原基礎一階頻率為13Hz，二階頻率為22Hz，且原工程設計時只計算了一階頻率）以及在機組現(xiàn)場選取機組典型位置復測振動頻譜圖（機組一階頻率為20.01-20.03Hz）和水泥基礎典型位置復測振動頻譜圖等技術資料，尤其是水泥基礎振動頻譜顯示：一階頻率為20.02Hz(且水平方向和垂直方向振動相位差為170度，接近180度)，屬于典型共振頻譜。

（3）基礎局部剛度不足。從現(xiàn)場堪踏看到的機組水泥基礎寬度尺寸和機組本身的寬度尺寸比對，綜合分析原基礎設計思路，專家依據(jù)經(jīng)驗判定本機組水泥基礎局部寬度不足，造成基礎局部剛度不足。

5 措施建議

從現(xiàn)場勘踏的情況和上述原因分析，基礎共振可能是造成機組振動的首要原因，主減速箱齒輪嚙合不連續(xù)，存在異常噪音也是一個原因。

5.1 近期整改措施建議

現(xiàn)場加固振動過大的管道及儀表支架，確保目前機組輔助系統(tǒng)安全運行，從而保證機組的安全穩(wěn)定運行；由專業(yè)的第三方進行全面的基礎及機組振動監(jiān)測，供原工程設計方重新復算使用；由制造廠家提交低、高轉速時機組擾力值，利于判斷振動值與擾力值的對應關系，供原設計方重新復算使用；根據(jù)2、3項的數(shù)據(jù)，由原工程設計方進行基礎的動力數(shù)值模擬分析；利用機組停車短暫時機，盡快實施對主減速箱的檢查確認工作：打開主減速機上蓋，對輸入齒輪軸轉子高速齒輪嚙合間隙、齒面接觸等進行檢查，并檢查是否有過載現(xiàn)象；每周檢查油箱潤滑油機械雜質含量，從油質分析結果來判斷齒輪嚙合情況；齒式聯(lián)軸器潤滑油根據(jù)廠家要求定期進行更換；停機時復核主電機磁力中心線，確認主電機與主減速箱安裝找正質量；停機時復核切粒機（電機與減速機、減速機與水室、刀軸與模板的對中，水室的水平度）；及時提交備件計劃。

5.2 中期整改措施建議

目前基礎的固有頻率測定，最終確定現(xiàn)有基礎的固有頻率；

依據(jù)近期整改措施成效及工程用技術數(shù)據(jù)，由原工程設計方提出基礎加固方案，并按方案實施加固基礎[3]。

5.3 其它建議

在近期整改措施未全部完成之前，建議機組保持在低速下穩(wěn)定運行。