一種易忽視的風機隱患的診斷及處理，你了解嗎？
2019-09-26 秦學恒
01 機振動問題的發(fā)現(xiàn)
浙江臺州某水泥廠水泥粉磨系統(tǒng)中磨機尾排風機型號：XY6D-DR2400F，水平布置，轉子兩端軸承座支撐(循環(huán)水冷卻)，電動機功率500kW，10kV，風機轉子全速730r/min；變頻調速，工況轉速70％～80％。軸承型號：22230CA＼W33。風機結構見圖1。
筆者在生產(chǎn)系統(tǒng)中開展設備狀態(tài)巡檢工作，正常一級巡檢時測量尾排風機非負荷端軸承座振動值：垂直2.0mm/s，水平2.5mm/s，軸向1.2mm/s；按照設備振動烈度標準，屬于合格狀態(tài)。溫度45℃(循環(huán)水冷卻)，軸承聲音正常。在二級巡檢的主機波形采集檢查中，該部位的波形譜卻顯示異常(見圖2)，波形譜的頻率及幅值對應表見表1。
波形譜是采集是某時刻的波形，轉化成轉頻和振幅對應坐標數(shù)據(jù)圖。
因此在避峰停產(chǎn)期間對設備進行詳細檢查：
(1)對風機內部檢查：未發(fā)現(xiàn)進風口無磨損及間隙變化、軸彎曲、葉片損壞、結皮積料。
(2)拆開軸承座檢查：游隙正常、滾動體、保持架、內外套無損壞和松動。
02 集數(shù)據(jù)進行比對分析
風機運行過程中各部件參數(shù)理論計算數(shù)據(jù)見表2～3，分析測量和理論計算數(shù)據(jù)可知：
(1)滾動體過內圈的計算頻率與測量采集的轉頻相差0.6Hz；同時對應振動幅值數(shù)據(jù)中；
(2)滾動體過內外圈計算頻率和滾動體過內外圈計算頻率與測量采集的轉頻相差約5Hz左右，振動幅值是幅值62.5％；
(3)內圈旋轉計算頻率與測量采集的轉頻相差約4Hz；振動幅值是幅值50％；
(4)滾動體旋轉計算頻率與測量采集的轉頻相差約4.6Hz；振動幅值是幅值75％。
由波形譜數(shù)據(jù)結合現(xiàn)場情況分析，存在一種因素使得滾動體在內、外套相互運轉中產(chǎn)生故障振動。打開軸承座檢查，排除了內、外圈松動和內、外圈滑道損壞情況。因此這種因素使得軸滾動體過內圈轉頻產(chǎn)生的固有振動值增大或者被“放大”。
檢查設備安裝以來的維修記錄，該設備已進行過多次檢修和搶修，進行過更換損壞軸承，更換風機葉輪等項目，在檢修方法上采取過使用割炬來切割軸承。因此軸表面可能存在一定損傷，同時因拆裝、打磨原因，軸表面局部也會存在尺寸減小情況。后期檢修拆除軸承時，發(fā)現(xiàn)軸的裝配表面有損傷，見圖3。
以上可以看出在軸承內套與軸裝配方面：局部保留過渡配合，局部存在間隙配合，軸承與軸內接觸面已經(jīng)產(chǎn)生了局部“虛、空”，且個別區(qū)域出現(xiàn)“點接觸”狀態(tài)。因此會出現(xiàn)以下情況：
(1)軸表面的局部缺陷，可能導致運轉中軸承內套在軸表面“抖動”(即垂直、水平、軸向存在微量的位移)，在停機后常規(guī)檢查中又不容易被發(fā)現(xiàn)。
(2)“虛、空”的部位可能導致“敲鼓”效應，即滾動體在內、外滾道運轉中的固有振動值被放大，通過常規(guī)巡檢的聽、摸、看方式，難以發(fā)現(xiàn)。
03 故障處理
3.1軸表面損傷在線修復方法選擇
(1)電刷鍍修復。優(yōu)點是可以實現(xiàn)在線修復，但施工周期較長。電刷鍍工藝其刷鍍涂層受到磨損量的限制，一般電刷鍍涂層刷鍍厚度<0.2mm。當磨損量>0.2mm時，其刷鍍效率將成倍下降，且刷鍍層過厚時，使用過程中刷鍍層易脫落，使用壽命短。
(2)“福世藍技術”修復。金屬修補劑配合定位模具，對軸損傷部位修形。優(yōu)點是粘結強度結合尺寸配合，施工周期較短，適用于搶修，金屬修補劑強度壽命大約3～4年。但對軸承裝配部位盡量一次性使用，再次更換過程需要重新施工處理。
(3)脈沖焊接修復。脈沖電流對鋼片包裹軸表面冷熔焊修復，優(yōu)點對軸影響較小，對于軸表面整體接近均勻磨損的修復效果較好。
(4)補焊機加工修復。補焊(含激光熔敷)、機加工修復是修復工藝中較好的方式，其特點是在線修復精度相對高。其缺點是對于小型設備的修復比較方便、實用，而對風機、輥壓機、窯托輪等大型設備部件拆裝和運輸成本較高，修復周期較長，大大影響企業(yè)的正常生產(chǎn)，增加維修維護成本。
(5)更換新部件。對于大型軸類磨損問題，采用更換的方式不僅成本高、且拆裝和運輸周期長、綜合成本使企業(yè)難以接受，一般不予采用。
綜合考慮到工期、成本、維護等情況，我們決定選用第四種“在線焊補、加工”方案。
3.2在線焊補、加工準備階段
(1)將修復端軸承座解體，拆卸上下座；先用千斤頂臨時支撐。
(2)安裝傳動裝置和變頻器；根據(jù)設備設計負荷，選用驅動減速機(擺線)和傳動鏈條、鏈輪。
(3)鋼平臺安裝：用10#～12#槽鋼焊接搭建牢固，調整安裝支撐裝置(用于安裝CA6140刀架總成)；該處剛度如不足將直接影響到加工的各項精度指標。
(4)安裝托輪組：調整軸水平度接近0.02mm/m，使用框式水平儀分對稱四次測量；對軸進行圓跳動打百分表復測，跳動值接近0.02mm。
(5)安裝中拖板，用百分表檢測調整，使得拖板與軸線的垂直度小于0.05mm。用超聲波儀器對軸肩、軸徑、表面探測缺陷，便于下一步分析處理。
3.3在線焊補、加工實施階段
(1)焊接工藝。二氧化碳保護焊選用D0.5焊絲，材質：H08Si2MnA；試件焊接，調整匹配電壓、電流；匹配流量二氧化碳氣體。對焊、分段焊、慢速焊；焊道附近用測溫槍測溫度，控制60℃左右。
(2)加工工藝。焊補后軸冷卻至室溫，打磨光滑待加工面；粗加工車削后，用百分表測量軸圓跳動是否合格。(不合格重復上道工序)；精加工車削，表面粗糙度接近6.3級；同時保留出下道磨削工序的余量尺寸。跟刀架安裝電磨機，對軸精加工面進行一次磨削；同時達到尺寸和粗糙度要求。使用百分表測量圓跳動，使用螺旋千分尺測量尺寸(多次)。
3.4修復后驗收
修復后測量軸表面粗糙度為3.2-1.6級，軸直徑中150.04mm，開機后采集波形譜見表5。
軸表面修復以后，裝配好軸承等部件進行空載試車，振動值在1.2-1.5mm/s范圍，系統(tǒng)生產(chǎn)后采集波形，從以上波形譜和表格可以看出振動幅值從2.376mm/s下降到1.657mm/s，其他頻率對應的幅值也都有較大幅度下降。
04 結語
通過振動頻譜分析，可以查找出隱藏在合格數(shù)據(jù)背后的設備隱患；根據(jù)自身條件選用適合的維修方法，將設備隱患處理。在設備專業(yè)巡檢工作方面：要不放過設備狀態(tài)的微小變化；進行細致分析“對癥下藥”解決問題。
來源：《福建三明南方水泥有限公司》
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