煉化廠離心式風(fēng)機(jī)的維護(hù)與保養(yǎng)技術(shù)

吳世奇

（中國(guó)石油大慶煉化公司，黑龍江大慶 163422）

0 引言

離心式風(fēng)機(jī)的主要組成包括葉輪、轉(zhuǎn)子、軸承、輪轂、防磨板等，任何構(gòu)件出現(xiàn)故障都會(huì)對(duì)風(fēng)機(jī)的整體運(yùn)行帶來(lái)不良影響，因此做好日常的養(yǎng)護(hù)、檢查尤為關(guān)鍵。預(yù)防性檢修也是日常維護(hù)的一項(xiàng)重要任務(wù)，其目的是準(zhǔn)確識(shí)別潛在的隱患，在尚未引起嚴(yán)重故障時(shí)進(jìn)行及時(shí)、有效的處理，使得風(fēng)機(jī)始終保持在良好工況下運(yùn)行。其中，轉(zhuǎn)子是離心式風(fēng)機(jī)的重要組成零件，同時(shí)由于長(zhǎng)時(shí)間的高負(fù)荷運(yùn)行，容易出現(xiàn)轉(zhuǎn)子不對(duì)中、不平衡等故障。在離心式風(fēng)機(jī)的日常養(yǎng)護(hù)中，要特別留意轉(zhuǎn)子運(yùn)行情況，發(fā)現(xiàn)有異常振動(dòng)時(shí)立即展開(kāi)分析，及時(shí)采取對(duì)策，維護(hù)機(jī)組設(shè)備的安全與穩(wěn)定運(yùn)行。

1 煉化廠離心式風(fēng)機(jī)的日常維護(hù)與保養(yǎng)

1.1 葉輪的清潔與維護(hù)

將離心式風(fēng)機(jī)拆解后，觀察風(fēng)機(jī)葉輪表面是否有灰塵、油垢，如果有，需要使用毛刷將灰塵掃干凈，對(duì)于油垢可以用紗布或棉簽蘸取少量的汽油進(jìn)行擦拭。觀察葉輪焊縫處有無(wú)灰塵，可使用吹風(fēng)機(jī)將夾雜在焊縫中的灰塵吹出。如果葉輪處的鉚釘有松動(dòng)的情況，要使用扳手?jǐn)Q緊，若鉚釘有較為嚴(yán)重的磨損或生銹需要立即更換。另外，根據(jù)以往的風(fēng)機(jī)維護(hù)經(jīng)驗(yàn)，鉚釘嚴(yán)重磨損可能是因?yàn)轱L(fēng)機(jī)安裝不規(guī)范導(dǎo)致連接處產(chǎn)生摩擦，因此除更換磨損的鉚釘外，還要檢查風(fēng)機(jī)安裝是否合理。對(duì)于使用年限較長(zhǎng)的風(fēng)機(jī)，還有可能出現(xiàn)葉輪局部磨穿的情況，要選擇鐵板及時(shí)補(bǔ)焊到磨穿位置，為保證修補(bǔ)效果，要求鐵板厚度必須大于正常葉輪的厚度，并且鐵板要完全遮住穿孔，焊補(bǔ)結(jié)束后，還要保證每一片葉輪的重量相等，同時(shí)注意避免焊接后葉輪發(fā)生變形，以焊補(bǔ)后葉輪表面整體、無(wú)明顯裂縫為宜。

1.2 定期更換葉片防磨頭

風(fēng)機(jī)葉片的防磨頭由碳化鉻合金制成，表面硬度可以達(dá)到60 HRC 以上，主要作用是保護(hù)葉片，防止其在高速轉(zhuǎn)動(dòng)中與空氣中的粉塵顆粒等碰撞而遭受磨蝕。在日常的維護(hù)保養(yǎng)中，重點(diǎn)檢查葉片防磨頭的磨損情況，并且對(duì)照相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)，如果發(fā)現(xiàn)磨損情況較為嚴(yán)重，超過(guò)了允許標(biāo)準(zhǔn)，意味著防磨頭已經(jīng)失去保護(hù)葉片的功能，需要及時(shí)更換。首先將原來(lái)的防磨頭或防磨板切割掉，將切割面打磨平整后，再選擇合適的新的防磨頭、防磨板焊接到葉片上。要保證焊接后新的防磨頭與葉片型線能夠緊密貼合，并且錯(cuò)臺(tái)高度差要控制在10 mm 以?xún)?nèi)，更換防磨頭后的葉片，與其他葉片之間的重量差值不得超過(guò)20 g。

1.3 軸承的檢查與更換

軸和軸承是離心式風(fēng)機(jī)的重要組成部分。在日常養(yǎng)護(hù)中，注意觀察軸端密封情況，由于機(jī)械振動(dòng)、高速轉(zhuǎn)動(dòng)等原因，軸端密封腐蝕、泄漏的情況十分常見(jiàn)，如果檢查發(fā)現(xiàn)軸端磨損嚴(yán)重或有明顯泄漏情況，要及時(shí)采取更換密封裝置的措施。軸的彎曲度檢測(cè)也是設(shè)備日常維護(hù)的一項(xiàng)內(nèi)容，使用儀器檢測(cè)軸彎曲度是否超出正常范圍，如果超出量在標(biāo)準(zhǔn)值的5%以?xún)?nèi)，可以借助工具進(jìn)行校正，如果彎曲度超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)值的5%，則需要更換新的直軸?；瑒?dòng)軸承主要存在潤(rùn)滑不足和磨損嚴(yán)重兩種問(wèn)題，在設(shè)備保養(yǎng)時(shí)，如果發(fā)現(xiàn)有潤(rùn)滑不足的情況，首先要清理軸承溝槽內(nèi)的雜質(zhì)，如粉塵、油泥等，然后再注入新的潤(rùn)滑油。如果軸承內(nèi)外套有明顯的裂隙或腐蝕，或軸承內(nèi)套與軸頸松動(dòng)，則需要更換新軸承。

1.4 輪轂的檢測(cè)與維護(hù)

輪轂?zāi)p嚴(yán)重或破裂在使用時(shí)間較長(zhǎng)的風(fēng)機(jī)設(shè)備中較為常見(jiàn)，由于輪轂的維修價(jià)值不大，在日常檢查與維護(hù)時(shí)發(fā)現(xiàn)嚴(yán)重磨損、破裂等情況后，直接更換即可。首先將葉輪從輪轂上取下，然后拆卸固定輪轂的螺絲，通常情況風(fēng)機(jī)的輪轂與軸采用過(guò)盈配合，可以直接拉取將其拆卸下來(lái)，如果拆卸有一定難度，也可嘗試加熱法，輪轂膨脹后很容易取下。然后將軸表面與輪轂接觸的部分清理干凈，將新的輪轂安裝到軸上，擰緊螺絲后安裝葉片，完成輪轂的更換后，還要注意檢測(cè)輪轂瓢偏的大小，要偏移量不超過(guò)100 mm 位移。

2 煉化廠離心式風(fēng)機(jī)的故障診斷

2.1 轉(zhuǎn)子不平衡故障

離心式風(fēng)機(jī)的日常維護(hù)中，除了要做到軸承、葉片等重要構(gòu)件的工況檢查與養(yǎng)護(hù)外，還應(yīng)結(jié)合以往的經(jīng)驗(yàn)準(zhǔn)確識(shí)別故障隱患，提前采取預(yù)防措施避免故障的擴(kuò)大化。其中，轉(zhuǎn)子不平衡是一種常見(jiàn)的故障，導(dǎo)致這一故障的原因有多種，如轉(zhuǎn)子加工制作過(guò)程中存在瑕疵，安裝不規(guī)范，以及轉(zhuǎn)子長(zhǎng)時(shí)間使用出現(xiàn)磨損等。轉(zhuǎn)子質(zhì)心不在旋轉(zhuǎn)軸上，在高速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生偏心距，進(jìn)而出現(xiàn)異常振動(dòng)。

2.2 轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡測(cè)試

轉(zhuǎn)子出現(xiàn)異常振動(dòng)后，需要計(jì)算出校正量（配重）的大小和振動(dòng)相位，然后根據(jù)計(jì)算結(jié)果去調(diào)整轉(zhuǎn)子，使其重新恢復(fù)平衡。為獲得校正量與振動(dòng)相位，要進(jìn)行動(dòng)平衡測(cè)試。常用的動(dòng)平衡測(cè)試儀器有兩種，即光電傳感器和電渦流傳感器。以光電傳感器為例，其測(cè)試方法為：在離心式風(fēng)機(jī)的葉輪兩端各設(shè)置一個(gè)帶有軸承座的支撐，然后在左、右支撐上分別安裝1 臺(tái)壓電式加速度傳感器，當(dāng)離心式風(fēng)機(jī)啟動(dòng)運(yùn)行時(shí)，利用傳感器采集葉輪兩端的振動(dòng)信號(hào)。對(duì)于采集到的振動(dòng)信號(hào)，分別做隔直、濾波、放大和預(yù)處理，最后使用數(shù)模轉(zhuǎn)換器將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號(hào)。與此同時(shí)，在葉輪的轉(zhuǎn)軸處放置1 臺(tái)光電傳感器，用于收集相位基準(zhǔn)和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速。該傳感器獲得的脈沖信號(hào)（相位信號(hào)、轉(zhuǎn)速信號(hào)）做脈沖整形處理后，也被轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號(hào)，將兩種數(shù)字信號(hào)錄入到數(shù)據(jù)采集卡中，由計(jì)算機(jī)做進(jìn)一步的分析處理，即可得出轉(zhuǎn)子不平衡的故障原因，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行動(dòng)平衡測(cè)試，求出可以維持轉(zhuǎn)子平衡運(yùn)轉(zhuǎn)的相位、振幅、校正質(zhì)量等參數(shù)，為下一步的轉(zhuǎn)子維修提供了數(shù)據(jù)參考。轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡測(cè)試流程如圖1 所示。

圖1 動(dòng)平衡測(cè)試流程

2.3 煉化廠離心式風(fēng)機(jī)故障診斷與處理

2.3.1 離心式風(fēng)機(jī)振動(dòng)異常檢測(cè)

某煉化廠在日常檢測(cè)中發(fā)現(xiàn)離心式風(fēng)機(jī)振動(dòng)值偏大，技術(shù)人員根據(jù)數(shù)據(jù)采集器提供的數(shù)據(jù)，確定為轉(zhuǎn)子平衡精度差導(dǎo)致的，隨后使用DB-062 型轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡儀進(jìn)行了測(cè)試。該機(jī)組由4 部分組成，除了離心式風(fēng)機(jī)外，還有電機(jī)、聯(lián)軸器和軸承座，分別在電機(jī)兩側(cè)、軸承座兩側(cè)設(shè)置了振動(dòng)測(cè)點(diǎn)，使用動(dòng)平衡儀分別測(cè)量振動(dòng)值，測(cè)點(diǎn)布置如圖2 所示，測(cè)試中設(shè)備參數(shù)設(shè)置為：電機(jī)的運(yùn)行電壓380 V，額定功率50 kW，額定轉(zhuǎn)速1300 r/min。離心式風(fēng)機(jī)的葉片數(shù)量為12 片，轉(zhuǎn)子直徑為1200 mm，轉(zhuǎn)子重量1.2 t。

圖2 機(jī)組傳動(dòng)和測(cè)點(diǎn)位置

2.3.2 振動(dòng)測(cè)試結(jié)果與故障分析

離心式風(fēng)機(jī)4 個(gè)測(cè)點(diǎn)在不同方向上測(cè)得的振動(dòng)數(shù)據(jù)見(jiàn)表1，可以發(fā)現(xiàn)軸承座4 的水平振動(dòng)最為明顯，達(dá)到了13.81 mm/s。

表1 風(fēng)機(jī)各測(cè)點(diǎn)的振動(dòng)值 mm/s

2.3.3 動(dòng)平衡測(cè)試將反光帶貼在風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上，將光電傳感器的探頭對(duì)準(zhǔn)反光帶，兩者之間距離50 mm，用于采集振動(dòng)信號(hào)的轉(zhuǎn)子平衡儀分別放在4 個(gè)測(cè)點(diǎn)處。啟動(dòng)離心式風(fēng)機(jī)，其轉(zhuǎn)速達(dá)到正常工作轉(zhuǎn)速后，記錄此時(shí)的振動(dòng)量A，幅值為14.7 mm/s，相位為216°。選擇試重為155 g，并將試重添加到風(fēng)機(jī)葉輪邊緣，相位設(shè)置為0°，重新啟動(dòng)機(jī)組使其達(dá)到正常轉(zhuǎn)速，記錄下此時(shí)的振動(dòng)量A1，幅值為22.2 mm/s，相位為150°。計(jì)算影響系數(shù)α：

建立平衡方程：

將式（2）變換，并帶入式（1），可得：

根據(jù)式（3）可知，實(shí)際配重為108 g，相位為263.2°。對(duì)葉片進(jìn)行配重后，使機(jī)組達(dá)到正常轉(zhuǎn)速，再次測(cè)量4 個(gè)測(cè)點(diǎn)的振動(dòng)值，統(tǒng)計(jì)結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 動(dòng)平衡后風(fēng)機(jī)各測(cè)點(diǎn)的振動(dòng)值 mm/s

對(duì)比表2 和表1，可以發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)子經(jīng)過(guò)動(dòng)平衡處理后，各個(gè)測(cè)點(diǎn)的振動(dòng)值均有所下降。尤其是軸承座4 在垂直和水平方向上的振動(dòng)改善效果明顯，達(dá)到了機(jī)組穩(wěn)定、安全運(yùn)行要求。

3 結(jié)語(yǔ)

在離心式風(fēng)機(jī)的日常養(yǎng)護(hù)中，應(yīng)重點(diǎn)做好葉輪、軸承、耐磨板等重要構(gòu)件的檢查、養(yǎng)護(hù)，保證風(fēng)機(jī)始終以良好工況運(yùn)行。風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子異常振動(dòng)是一類(lèi)常見(jiàn)故障，可通過(guò)動(dòng)平衡測(cè)試，確定并添加配重，使振動(dòng)量重新回歸到正常范圍以?xún)?nèi)。下一步，煉化廠還要繼續(xù)完善風(fēng)機(jī)養(yǎng)護(hù)管理制度，確保日常維護(hù)、保養(yǎng)落到實(shí)處，進(jìn)而保障風(fēng)機(jī)等重要設(shè)備穩(wěn)定和可靠地運(yùn)行。