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        風(fēng)機(jī)葉輪與軸系不平衡分析與對(duì)策

        2010-06-11 08:42:32趙曉利
        中國設(shè)備工程 2010年6期
        關(guān)鍵詞:軸承座軸系葉輪

        趙曉利

        (南通醋酸纖維有限公司,江蘇 南通 226008)

        一、料倉輸送風(fēng)機(jī)簡(jiǎn)介

        料倉輸送風(fēng)機(jī)電機(jī)型號(hào)YAG-200L2-2W,功率30kW,轉(zhuǎn)速1 480r/min;風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速3 092r/min,葉輪葉片12個(gè),皮帶輪與風(fēng)機(jī)軸的配合為錐套鎖緊結(jié)構(gòu)。測(cè)點(diǎn)布置和結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖見圖1。

        二、離心風(fēng)機(jī)常見故障分析

        1.葉輪與軸系的不平衡特征

        (1)懸臂轉(zhuǎn)子可產(chǎn)生一倍頻轉(zhuǎn)速頻率的軸向力,引起軸向振動(dòng),這種軸向振動(dòng)等于或大于徑向振動(dòng)幅值。

        (2)通常懸臂轉(zhuǎn)子除了產(chǎn)生力不平衡之外,還產(chǎn)生大的力偶不平衡。

        (3)對(duì)于單純懸臂轉(zhuǎn)子不平衡,在測(cè)點(diǎn)3處的軸向方向振動(dòng)相位將近似等于測(cè)點(diǎn)4處的軸向方向振動(dòng)相位 (±30°)。該振動(dòng)相位差另外還取決于其他諸如不對(duì)中、共振等影響因素,其數(shù)值反應(yīng)了不平衡故障占優(yōu)勢(shì)的程度。

        2.轉(zhuǎn)子不平衡原因和危害

        轉(zhuǎn)子不平衡原因主要有轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)不對(duì)稱、材質(zhì)不均勻、制造誤差、安裝誤差、零部件的變形及移位、零件結(jié)垢及破損。在維修作業(yè)過程中,維修人員在發(fā)現(xiàn)風(fēng)機(jī)皮帶輪磨損或葉輪變形后,通常僅更換葉輪與軸系的局部部件,這樣葉輪與軸系的剩余不平衡質(zhì)量將有可能產(chǎn)生疊加,產(chǎn)生新的不平衡量,從而產(chǎn)生較大的振動(dòng)。轉(zhuǎn)子不平衡將導(dǎo)致轉(zhuǎn)子振動(dòng)變大,葉輪與軸系承受較大應(yīng)力,因此設(shè)備在較大振動(dòng)下長(zhǎng)期運(yùn)行存在較高的安全風(fēng)險(xiǎn);另外大的振動(dòng)還將產(chǎn)生噪聲污染,同時(shí)大的振動(dòng)還將導(dǎo)致設(shè)備能量損耗增加。

        圖1

        三、診斷分析

        1.振動(dòng)檢測(cè)

        運(yùn)用COMMTESTVB3000數(shù)據(jù)采集器對(duì)風(fēng)機(jī)各測(cè)點(diǎn)進(jìn)行了振動(dòng)檢測(cè)。風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速3 092r/min,各測(cè)點(diǎn)分布與檢測(cè)數(shù)據(jù)如表1所示。振動(dòng)特征是風(fēng)機(jī)軸承座軸向振動(dòng)大于垂直方向幅值,水平方向帶輪中心連線方向振動(dòng)表現(xiàn)顯著;風(fēng)機(jī)振動(dòng)幅值隨轉(zhuǎn)速變化而顯著上升,分析風(fēng)機(jī)可能存在共振或不平衡。

        2.頻譜分析

        通過對(duì)風(fēng)機(jī)振動(dòng)頻譜(圖2)分析發(fā)現(xiàn),振動(dòng)以風(fēng)機(jī)基頻率振動(dòng)為主,其他頻率成分振動(dòng)能量很小,這更確定了風(fēng)機(jī)存在共振或不平衡。

        表1 mm/s

        圖2

        3.相位分析

        再對(duì)風(fēng)機(jī)軸承座水平方向和垂直方向相位差進(jìn)行檢測(cè)發(fā)現(xiàn),測(cè)點(diǎn)3、4單個(gè)軸承座水平垂直方向相位差分別為96°和105°,接近90°,排除共振可能,因?yàn)楣舱裨撓辔徊钐卣鲬?yīng)表現(xiàn)為0°或180°。另外測(cè)點(diǎn)3、4水平方向和垂直方向相位差分別為145°和150°,接近180°,測(cè)點(diǎn)3、4軸向振動(dòng)相位差為18°<30°,進(jìn)一步證明了風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)存在不平衡。

        圖3

        四、對(duì)策

        1.更換備用葉輪

        維修人員根據(jù)振動(dòng)分析指導(dǎo)意見更換一備用葉輪,該葉輪出廠前已用平衡機(jī)動(dòng)平衡過。更換葉輪后測(cè)點(diǎn)3振幅由23.574mm/s降至13.148mm/s,測(cè)點(diǎn)4振幅由24.917mm/s降至12.421mm/s。更換葉輪起到一定效果,但是未能徹底解決振動(dòng)問題,經(jīng)過檢測(cè)風(fēng)機(jī)更換葉輪后頻譜特征與更換葉輪前相似,只是振動(dòng)能量小了一些。更換葉輪后的頻譜圖見圖3。

        2.風(fēng)機(jī)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡調(diào)試

        更換備用葉輪后頻譜顯示風(fēng)機(jī)仍然存在一定的不平衡量,于是決定實(shí)施現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡。首先在風(fēng)機(jī)兩軸承座水平方向同時(shí)安裝好2個(gè)加速度傳感器及鍵相計(jì),采集不平衡轉(zhuǎn)子的原始數(shù)據(jù)。然后試加重到平衡面上去,進(jìn)行另一組振動(dòng)數(shù)據(jù)采集,此時(shí)儀器顯示推薦修正質(zhì)量,接著將修正質(zhì)量加到相應(yīng)的平衡面上即完成動(dòng)平衡過程。結(jié)果在葉輪邊緣打孔固定一5g螺絲,開車測(cè)試風(fēng)機(jī)運(yùn)行正常。

        [1]黃昭毅.簡(jiǎn)易振動(dòng)診斷現(xiàn)場(chǎng)實(shí)用技術(shù) [M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2003.

        [2]廖伯瑜.機(jī)械故障診斷基礎(chǔ) [M].北京:冶金工業(yè)出版社,2002.

        [3]黃文虎,夏松波,劉瑞巖.設(shè)備故障診斷原理、技術(shù)及應(yīng)用[M].北京:科技出版社.

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