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        羅茨風(fēng)機(jī)振動故障分析及處理

        2010-03-02 08:07:56劉小飛
        設(shè)備管理與維修 2010年2期
        關(guān)鍵詞:羅茨襯套基體

        劉小飛

        1.概述

        易門銅業(yè)有限公司ZO-6500型VPSA制氧系統(tǒng)一臺羅茨鼓風(fēng)機(jī),型號為ARG500,轉(zhuǎn)速742r/min,排氣壓力49kPa。該風(fēng)機(jī)最高振動值從2009年4月15日起開始逐漸變大,由表1可看出,水平振動速度有效值超出了15mm/s的允許范圍,垂直振動速度有效值也有所上升。造成系統(tǒng)多次聯(lián)鎖停機(jī),嚴(yán)重影響了風(fēng)機(jī)安全運(yùn)行。由于該制氧系統(tǒng)使用的風(fēng)機(jī)出口壓力每隔24s都要完成一個從31~41kPa加壓過程,風(fēng)機(jī)的出口壓力波動頻繁,振動值隨壓力也相應(yīng)發(fā)生變化,給分析和查找振動原因帶來了一定困難。為此,對風(fēng)機(jī)振動進(jìn)行了全面的測試和分析,找出了故障原因,并進(jìn)行了處理,保證了風(fēng)機(jī)的安全運(yùn)行。

        表1 風(fēng)機(jī)振動趨勢 mm/s

        2.羅茨鼓風(fēng)機(jī)振動原因分析及特征

        引起風(fēng)機(jī)振動大的因素較多,主要原因有以下幾種。

        (1)地腳螺栓松動,主要表現(xiàn)在垂直方向振動較大。

        (2)聯(lián)軸器找正不合格,表現(xiàn)在:軸向振動較大,與聯(lián)軸器靠近的軸承振動較大,振動程度與負(fù)荷關(guān)系較大。

        (3)風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)剛度差,故障特征為:振動頻率為工頻,振動時域波形為正弦波;垂直方向振動速度異常。

        (4)與風(fēng)機(jī)連接的管道配置不合理,主要是與風(fēng)機(jī)連接的防振接頭老化,管道與風(fēng)機(jī)形成共振。

        (5)同步齒輪嚙合間隙大,齒面接觸精度不夠,也可導(dǎo)致水平振動超標(biāo)。

        (6)轉(zhuǎn)子不平衡,振動表現(xiàn)為:水平方向振動較大,且振動頻率與轉(zhuǎn)速同頻;振動大小與機(jī)組負(fù)荷無關(guān)。

        (7)軸承損壞及軸系零件松動,主要表現(xiàn)在:軸承溫度高并有異響;水平、軸向、垂直振動都有異常。

        3.故障查找

        根據(jù)以上分析,分別對風(fēng)機(jī)地腳螺栓、聯(lián)軸器、風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)及與風(fēng)機(jī)連接的管道進(jìn)行了檢查,未發(fā)現(xiàn)異常。并且在2007年因振動大對風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)進(jìn)行過重新加固澆灌,因此也可以排除風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)剛度差的原因。軸承溫度無變化以及未發(fā)現(xiàn)異常聲音。

        為查清原因,5月3日用振通908簡易測振儀對風(fēng)機(jī)水平、垂直、軸向振動進(jìn)行測量,風(fēng)機(jī)出口壓力在31~41kPa運(yùn)行時測量結(jié)果見表2,由表2可看出,后軸承比前軸承振動值大3mm/s左右,說明振動是從后軸承引起。為檢查是否存在轉(zhuǎn)子動不平衡,對風(fēng)機(jī)出口壓力下降到21~34kPa和升到35~45kPa分別進(jìn)行了測量,振動值無明顯變化。因此可以肯定,風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子不存在動不平衡,振動源出在風(fēng)機(jī)后端,可能是軸承及軸系零件松動造成。

        表2 修理前后振動值 mm/s

        風(fēng)機(jī)后端裝配有同步齒輪、軸承、調(diào)整墊及軸承定位襯套,為排除故障,決定對風(fēng)機(jī)后端拆開檢查,發(fā)現(xiàn)同步齒輪嚙合良好,齒面處于磨合狀態(tài),無明顯磨損現(xiàn)象,初步排除了齒面接觸精度不夠原因。拆除同步齒輪后,發(fā)現(xiàn)兩個轉(zhuǎn)子的軸承鎖緊螺母非常松,軸承明顯跑內(nèi)圈,拆下軸承后測量軸已磨損0.5mm。并且軸承定位襯套的定位銷掉了,襯套處軸也磨損嚴(yán)重。產(chǎn)生振動的原因可以確定:由于軸承鎖緊螺母松動,造成軸承跑內(nèi)圈,軸承定位襯套出現(xiàn)相對運(yùn)動,導(dǎo)致轉(zhuǎn)子徑向間隙及同步齒輪嚙合間隙大,振動值增大。

        4.故障處理

        該風(fēng)機(jī)葉輪與軸采用熱裝,無法更換軸,而購買一套轉(zhuǎn)子費(fèi)用較高,時間較長,是生產(chǎn)經(jīng)營所不允許的。經(jīng)分析研究決定對軸進(jìn)行修復(fù),為防止轉(zhuǎn)子產(chǎn)生彎曲變形,使表面粗糙度達(dá)到要求,采用激光熔覆新技術(shù)和表面噴鍍方法。

        激光熔覆技術(shù)可以解決手工電弧焊、氬弧焊、噴涂、鍍層等傳統(tǒng)修復(fù)方法無法解決的材料選用局限性、工藝過程熱應(yīng)力、熱變形、材料晶粒粗大、基體材料結(jié)合強(qiáng)度難以保證等問題。激光熔覆層與基體為冶金結(jié)合,結(jié)合強(qiáng)度不低于原基體材料的90%,基體材料在激光加工過程中僅表面微熔,微熔層為0.05~0.1mm,基體熱影響區(qū)一般為0.1~0.2mm,溫升不超過80℃,激光加工后無熱變形。且覆層組織致密,晶體小、無孔洞、無夾渣裂紋等缺陷。

        修復(fù)工作委托昆鋼聯(lián)合激光公司進(jìn)行,利用一臺2kW的激光機(jī),對所需修復(fù)部位進(jìn)行手工熔覆修復(fù)。在修復(fù)中要求選用合理的熔鑄金屬,以保證修復(fù)部位的金屬機(jī)械性能。在各部位激光修復(fù)后再進(jìn)行金切加工,然后對軸承配合部位進(jìn)行耐磨層噴涂(鈷基鎳鉻合金),恢復(fù)到受損前的原始尺寸。修復(fù)后對轉(zhuǎn)子作動平衡檢驗,剩余不平衡量左為10.05g、右為6.107g(合格值為小于 50g)。

        5月12日處理完裝配試車各振動數(shù)據(jù)見表2,羅茨鼓風(fēng)機(jī)振動大大降低,確保了設(shè)備安全正常運(yùn)行。

        5.結(jié)論

        (1)設(shè)備故障診斷技術(shù)是提高設(shè)備檢修質(zhì)量和效率的有效手段。

        (2)診斷測點(diǎn)及方向的選定對提高診斷的準(zhǔn)確性有舉足輕重的作用,監(jiān)測測點(diǎn)應(yīng)盡量地反映機(jī)器可能出現(xiàn)的各類故障信息。

        (3)機(jī)械設(shè)備振動故障形式多種多樣,各不相同,原因是復(fù)雜和交錯影響的,振動故障源也可能是多源頭的,所以應(yīng)綜合采用多種監(jiān)測技術(shù)和手段。

        (4)激光熔覆新技術(shù)加表面噴鍍對大型風(fēng)機(jī)軸修復(fù)經(jīng)濟(jì)、實(shí)用、可靠。

        W10.02-27

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