呂化軍（山鋼股份濟南分公司煉鐵廠，山東濟南250101）

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濟鋼煉鐵廠風(fēng)機低成本運行模式實踐

呂化軍
（山鋼股份濟南分公司煉鐵廠，山東濟南250101）

摘要：濟鋼煉鐵廠利用機械振動故障診斷及在線轉(zhuǎn)子動平衡技術(shù)，成功實現(xiàn)風(fēng)機預(yù)知維修及在線修復(fù)，節(jié)省了大量備件費用及維護成本，每臺大中型風(fēng)機年節(jié)約費用約22.4萬元。

關(guān)鍵詞：風(fēng)機；振動故障診斷；動平衡理論

1　前言

濟鋼煉鐵廠高爐區(qū)域大中型風(fēng)機約40臺，每年備件儲備及設(shè)備維護費用高達300多萬元，如何保證低成本風(fēng)機高效穩(wěn)定運行成為近年來研究的課題。利用機械振動故障診斷技術(shù)，通過精密點檢測量儀器收集風(fēng)機設(shè)備振動數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)進行時域頻域分析，可以提前診斷發(fā)現(xiàn)軸承早期缺油及風(fēng)機不平衡等故障；通過更換潤滑劑及在線動平衡技術(shù)來實現(xiàn)風(fēng)機在線修復(fù)，最終實現(xiàn)風(fēng)機預(yù)知維修，從而節(jié)省大量備件儲備費用和檢修費用，節(jié)約了成本。

2　機械振動故障診斷技術(shù)原理及應(yīng)用

機械振動故障診斷，就是對正在運行的機械設(shè)備或給非工作狀態(tài)的系統(tǒng)某種激勵，測其振動響應(yīng)，對由測量響應(yīng)得到的各種數(shù)據(jù)進行分析處理，然后將結(jié)果與事先制定的某一標(biāo)準(zhǔn)進行比較。進而判斷系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的破壞、裂紋、開焊、磨損、松脫及老化等各種影響系統(tǒng)正常運行的故障。依次采取相應(yīng)的對策來消除故障，保證系統(tǒng)安全運行。

機械振動故障診斷方法主要分為3部分：時域分析，又分為波形分析、軸心軌跡和軸心位置3種方法；頻域分析，又分為頻譜分析、相位分析和瀑布圖3種方法；開停車分析，又分為波德圖、極坐標(biāo)圖和級聯(lián)圖3種方法。此外，還有用于齒輪和滾動軸承故障診斷的倒頻譜分析、包絡(luò)分析、細化譜分析和小波變換等振動分析。

濟鋼煉鐵廠現(xiàn)用風(fēng)機全部實現(xiàn)PMS離線診斷系統(tǒng)操作，設(shè)備巡檢人員按照巡檢計劃定期上傳機械設(shè)備振動數(shù)據(jù)，機械振動故障診斷人員依據(jù)診斷原理和診斷方法分析振動數(shù)據(jù)，最終形成精密診斷報告并制定設(shè)備檢修方案。2014年7月，設(shè)備巡檢人員發(fā)現(xiàn)噴煤車間3#主排風(fēng)機軸承振動加速度值過大，立即通知點檢診斷部門。機械振動故障診斷人員為驗證數(shù)據(jù)的真實性，特制定復(fù)檢計劃，通過對復(fù)檢振動數(shù)據(jù)的時域波形和無量綱參數(shù)分析，初步診斷為軸承潤滑不良。特制定軸承箱更換潤滑油的檢修方案，更換新油后風(fēng)機軸承振動加速度值從125 m/s2降到13 m/s2，檢修效果明顯。此次通過使用PMS離線診斷系統(tǒng)提前發(fā)現(xiàn)軸承早期振動故障，并及時換油消除了隱患，有效防止了風(fēng)機軸承加速損壞，避免風(fēng)機軸承因潤滑不良導(dǎo)致的損壞，節(jié)省了大量備件及檢修費用，保證了噴煤車間3#主排風(fēng)機正常穩(wěn)定運行。

3　轉(zhuǎn)子動平衡技術(shù)原理及應(yīng)用

轉(zhuǎn)子動平衡是轉(zhuǎn)子動力學(xué)的一個研究內(nèi)容，指確定轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生的不平衡量（離心力和離心力偶）的位置和大小并加以消除的操作。不平衡量會引起轉(zhuǎn)子的橫向振動，并使轉(zhuǎn)子受到不必要的動載荷，對轉(zhuǎn)子正常運轉(zhuǎn)造成影響。轉(zhuǎn)子在線動平衡技術(shù)又名現(xiàn)場動平衡技術(shù)，是指旋轉(zhuǎn)機械在其工作狀態(tài)相同或相近的轉(zhuǎn)速、安裝條件、支撐條件和負載情況下，對其進行在線振動測量或平衡校正的一種平衡方法。

2014年10月27日巡檢報告該風(fēng)機水平振動烈度值達到5.012 mm/s，超出ISO 2372國際振動標(biāo)準(zhǔn)的允許范圍。將所測振動數(shù)據(jù)上傳PMS離線點檢系統(tǒng)，精密診斷人員通過對巡檢振動數(shù)據(jù)的時域波形和頻譜圖分析得出：時域波形總體近似正弦波圖形，頻譜圖中25(Hz)頻率（1倍頻）在水平、垂直方向數(shù)值較高，二倍頻不是很明顯，頻譜圖中主要以一倍頻為主，判斷此風(fēng)機振動過大的主要原因為轉(zhuǎn)子不平衡故障。通過對其趨勢數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)該振動有加劇趨勢，需立即做在線動平衡解決。

2014年10月30日計劃停機做在線做動平衡（去試重法）：停機后將動平衡診斷儀

的加速度傳感器安放到軸承箱的水平位置，軸承座中下側(cè)，將反光條安放到轉(zhuǎn)子軸上，對準(zhǔn)光電傳感器，1次開機測得振動烈度值為4.759 mm/s，相位角為78°。經(jīng)計算，在172°相位角上加試重100 g；加試重后2次開機測得振動烈度值為5.363 mm/s，有效試重；儀器提示在233°加89 g，加試重后3次開機測得振動烈度值為0.328 mm/s，有效試重；風(fēng)門全部開啟后（工況下）測得振動烈度值為1.503 mm/s，滿足ISO2372國際振動標(biāo)準(zhǔn)要求，為良好等級。此次通過使用PMS離線診斷系統(tǒng)提前發(fā)現(xiàn)風(fēng)機轉(zhuǎn)子存在不平衡故障，及時停機進行在線做動平衡，避免了風(fēng)機因振動大導(dǎo)致的惡性設(shè)備事故和環(huán)境污染事故，節(jié)省了更換風(fēng)機轉(zhuǎn)子所需的大量備件及檢修費用，保證了高爐槽下除塵風(fēng)機正常穩(wěn)定運行。

4　成本效益分析

利用機械振動故障診斷及在線轉(zhuǎn)子動平衡技術(shù)，成功實現(xiàn)濟鋼風(fēng)機預(yù)知維修及在線修復(fù)，節(jié)省了大量備件及維護成本，最終實現(xiàn)風(fēng)機低成本高效運行。按照1臺中型風(fēng)機1 a更換1次需備件費20萬元、施工費用3萬元計算，采用機械振動故障診斷及在線動平衡技術(shù)后，1臺中型風(fēng)機年節(jié)約備件及維修費用22.4萬元。

經(jīng)驗交流

經(jīng)驗交流

作者簡介：呂化軍，男，1979年生，2003年畢業(yè)于長安大學(xué)環(huán)境工程專業(yè)?，F(xiàn)為山鋼股份濟南分公司煉鐵廠高爐工藝設(shè)備科副科長、工程師，主要從事煉鐵設(shè)備管理工作。

收稿日期：2015-05-18

中圖分類號：TF321

文獻標(biāo)識碼：B

文章編號：1004-4620（2015）06-0072-01