蘇磊

(天津鋼鐵集團有限公司機械動力部)

摘　要：針對燒結機主抽風機軸向異常振動的問題，使用容知 RH130 測振儀采集振動數據，利用計算機對采集數據進行精密分析，確定引起軸向振動的主要原因為轉子軸向不平衡。通過采用影響系數法在現場進行動平衡校正，解決了煉鐵廠燒結機軸向振動較大的現象，消除了振動異響，保證了燒結機的穩(wěn)定運行。

關鍵詞：燒結機；軸向振動；轉子；動平衡校正

1　引言

天津鋼鐵集團有限公司煉鐵廠 2# 燒結主抽風機自 2006 年 6 月投產，其與燒結機配套使用的主抽風機屬大型風機，風機轉子直徑 3.5 m，是燒結車間廢煙氣清除的主要設備。在設備運行時，由于該風機轉速較高，達到 1 000 r/min，其安全穩(wěn)定運行至關重要，特別是在該風機高速旋轉狀態(tài)下，通過精密診斷及時發(fā)現軸向振動較大的主要原因，對預防設備非計劃停機顯得尤為重要。通過動平衡技術為風機葉輪添加合理配重，使風機振動值恢復至正常水平，為風機的安全運行提供了保障。

2　設備功能及主要技術參數

2.1 設備功能

煉鐵廠 2# 燒結主抽風機主要將燒結機中鐵原料，礦粉，生石灰，焦炭，無煙煤等混合物燃燒產生的廢煙氣抽出至脫硫塔，進行除塵等一系列工藝操作，將煙氣中排放的顆粒物保持在 20mg/N m³ 以下，SO2 排放穩(wěn)定在 100 mg/N m³ 以下，Z終將排放指標合格的煙氣排放至大氣。

2.2 主要技術參數

名稱：煉鐵廠 2# 燒結主抽風機;

型號：SJ20000-14T；

處理煙氣量：20 000 m³ ;

全壓：42 000 Pa;

介質含塵量<850 mg/m³ ;

電機功率：5 800 kW;

風機轉速：1 000 r/min。

2.3 設備傳動圖及主要振動監(jiān)測點位

如圖 1 所示，煉鐵廠 2# 燒結主抽風機由電機驅動，風機主軸與電機用彈性柱銷聯軸器與電機主軸相連，并傳遞扭矩。H、V、A 分別為振動測點監(jiān)測的三個方向，總計四組數據。

3　軸向振動異常原因分析

在 2015 年 8 月上旬我們在巡檢過程中發(fā)現煉鐵廠 2#燒結主抽風機聲音異常且振動過大，振動值異常測點為風機主動側與傳動側，并以軸向振動為主，在這種異常振動的情況下，我們對振動數據進行了詳盡的分析，并初步判斷出幾種出現導致軸向振動異常的可能性。

3.1 引起振動值大以及聲音異響的主要原因

煉鐵廠 2# 燒結主抽風機在正常工作狀態(tài)下以 1 000 r/min高速旋轉，由于抽出的煙氣中含有大量粉塵，這些粉塵在經過風機葉輪時不可避免的有掛灰現象的發(fā)生，根據經驗公式：

F=mrw2　 (1)

式中，m 為掛灰后產生的不平衡量，r 為不平衡量質心到轉軸的距離，取主抽風機葉輪半徑 3 m，其中 w 為葉輪旋轉速度，啟機至穩(wěn)定運行后工作頻率為 1000 r/min，估算煙道中煙灰粘在葉輪上的質量為 70 g。

由公式(1)推算出不平衡力 F=21 000 N

由此可見，在如此大的離心力下，對轉子的正常工作將造成巨大的影響，將產生聲音異響以及振動值大幅增加。

3.2 確定故障原因的分析過程

我們在現場用手持振動表測量振動地腳，未發(fā)現明顯振動幅值，因此，排除了軸承座基礎剛度不夠引起的振動。在振動幅值方面，根據 ISO10816 標準，該主抽風機允許振動限值為 7.1 mm/s，從表 1 中看出，傳動側軸向振動較大且有劣化趨勢，其次是垂直振動，徑向水平振動較小，軸向Z大值為 8.21 mm/s，已超過振動參照標準，這次振動升高現象與 2014 年 9 月份振動升高現象類似，懷疑仍然是管道窩風引起。

測量信息：天鋼 \ 煉鐵 \2# 燒結主抽風機1 600 線速度頻譜(10~3k)

采集時間：2015-08-10，13:04:52

通過現場風道檢查后發(fā)現主抽 2# 出風口導流板出現較明顯開焊現象，利用高爐休風對導流板補焊后，對該風機振動值又進行測量，各測點振值見表2，聲音異響與振值雖有所下降，其中傳動側軸向振動下降至 6.79 mm/s² ，非傳動側軸向振動值下降至 6.96 mm/s² ，但振動幅值并未有明顯改善,根據ISO10816 標準參照，該風機依然運行在不可長期穩(wěn)定運行的狀態(tài)下。

測?信息：天鋼 \ 煉鐵 \2# 燒結主抽風機 1600 線速度頻譜(10-3k) 

采集時間：2015-08-25 10:07:45 

我們又通過多次對該風機采集的數據進行精密診斷，并運用頻譜分析(見圖 2)發(fā)現振動主要頻譜為 1 倍頻，并無明顯多倍頻譜，我們分析速度頻譜圖發(fā)現除 1 倍頻軸頻外無明顯邊頻帶頻譜，也未發(fā)現高倍頻諧波，在主抽風機逐漸由低速緩慢升至高速的過程中，振動值也逐漸上升，綜合以上幾點已經可以排除主抽風機機械傳動系統(tǒng)產生的聲音異響和振動異常。

根據這些現象我們綜合判斷出以 1 倍頻為主的振動主要由主抽風機葉輪不平衡原因導致，對于出項的不平衡特征現象，我們決定采用 RH130 儀器的不平衡添加配重計算功能對該風機進行動平衡試驗，解決該風機軸向振動過大的現象。

測點路徑：天鋼 \ 煉鐵 \2# 燒結主抽風機/1600 線速度頻譜(10-3k);

采樣時間：2015-08-10，13:04:52;

運行轉速：1 000 r/min;

采樣頻率：7 680 Hz。

4　利用 RH130 儀器降低軸向振動值及相關數據分析

RH130 儀器作為高精度動平衡儀器，在給主抽風機做現場動平衡的過程中，不能改變振動傳感器和轉速傳感器的位置，因此必須嚴格按照相關規(guī)程安裝調試儀器。

RH130 動平衡儀安裝調試與主要操作步驟：

4.1 RH130 儀器安裝與調試

將儀器的振動值測量通道 FH 1 傳感器并安裝在主抽風機傳動側軸承箱水平線位置，TRIGER通道與激光發(fā)射器相連，并將激光發(fā)射投對準傳動軸中心，監(jiān)測傳動軸轉速，并固定好磁座，保證動平衡儀在工作過程中受到振動產生數據傳遞誤差。

4.2 試重的選取

以 1 000 r/min 啟動主抽風機電機，經過一段時間使設備達到穩(wěn)定轉速后測得初始振幅為 329.8 μm，初始相位為 64°。

根據儀器初始試重計算經驗公式：

P=AGg/rw2 s　 (2)

式中，P 為將要添加的試重;r 為加重半徑;w 為平衡時轉子的角速度;G 為葉輪質量;g 為重力加速度，取 9.8 g/m2 s;s為靈敏度系數，120~150。

對比該風機，初始振幅位移量 310.7 μm，加重半徑選擇在葉輪雙排螺栓的Z末端 2 600 mm 處，葉輪質量約 3 500kg。通過公式(2)計算出需要添加的試重為 0.46 kg。根據平衡儀提示的相位 87°，旋轉風機葉輪至合適的角度，將試重塊焊接在葉輪上。

4.3 配重選取

重新啟動主抽風機電機，葉輪轉速達到穩(wěn)定轉速 1 000 r/min 后，通過儀器計算出配重角度和配重量為 375°，0.55kg，根據提示的相位，我們又旋轉葉輪至相應的角度，添加配重塊 0.55 kg，并在同樣的半徑處焊接配重塊。

4.4 加配重后振動值對比

加配重后重新啟機，轉速達到 100 r/min 后通過測量發(fā)現振值大幅下降至 2.62 mm/s(見圖 3)和(見表3)，完全符合振動標準中規(guī)定的振動值大小，并且振動異響消失，使主抽風機安全穩(wěn)定運行。

測量信息：天鋼 \ 煉鐵 \2# 燒結主抽風機 1600 線速度頻譜(10-3k)

采集時間：2015-09-03 10:28:03

測量信息，測點路徑：天鋼 \ 煉鐵 \2# 燒結主抽風機/1600 線速度頻譜(10-3k);

采樣時間：2015-09-03 10:28:03;

運行轉速：1 000 r/min;

采樣頻率：7 680 Hz。

5　結束語

對于煉鐵廠燒結 2# 主抽風機這類設備，有多種原因會引起軸向振動值異常，綜合分析相關振動數據后，才能發(fā)現引起軸向振動異常的真實原因，通過先進的RH130儀器，針對軸向不平衡量添加相應的配重，Z終降低了軸向振值，消除了相關異響，避免了設備故障惡化程度還節(jié)省了人工時間成本，成功的解決了軸向振動大及異響問題，使設備穩(wěn)定、安全運行。

來源：《天津冶金》2016年第0z1期