董維磊（青島鋼鐵集團(tuán)有限公司,山東 青島 266000）

鋼廠風(fēng)機(jī)常見(jiàn)故障及監(jiān)測(cè)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)

董維磊
（青島鋼鐵集團(tuán)有限公司,山東 青島 266000）

摘 要：鋼鐵行業(yè)生產(chǎn)中，風(fēng)機(jī)設(shè)備是必不可少的配套設(shè)備，在整個(gè)生產(chǎn)中擔(dān)負(fù)著至關(guān)重要的作用。以某鋼鐵廠除塵風(fēng)機(jī)為例，眾所周知除塵風(fēng)機(jī)工作環(huán)境惡劣，設(shè)備一旦發(fā)生故障，將影響鋼廠的正常生產(chǎn)，甚至引起人身安全。由此本文分析了風(fēng)機(jī)設(shè)備的常見(jiàn)故障，在此基礎(chǔ)上提出了在線設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)的總體設(shè)計(jì)方案。

關(guān)鍵詞：風(fēng)機(jī)；故障；監(jiān)測(cè)

0 引言

介紹了某鋼煉鐵廠出鐵場(chǎng)除塵風(fēng)機(jī)的結(jié)構(gòu)、性能和故障機(jī)理等，分析了某鋼鐵廠除塵風(fēng)機(jī)的結(jié)構(gòu)、性能，在此基礎(chǔ)上分析了常見(jiàn)故障，并提出了風(fēng)機(jī)狀態(tài)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)和故障診斷的總體結(jié)構(gòu)方案。為相似的工程項(xiàng)目提供了參考。

1　 除塵風(fēng)機(jī)基本結(jié)構(gòu)

某鋼鐵廠一號(hào)高爐除塵風(fēng)機(jī)設(shè)備主要由液力耦合器、電機(jī)、風(fēng)機(jī)本體組成，液力耦合器是系統(tǒng)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速。電機(jī)是風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的原動(dòng)機(jī)，為風(fēng)機(jī)設(shè)備提供動(dòng)力支持。風(fēng)機(jī)本體采用離心式風(fēng)機(jī)，即流體通過(guò)葉輪后，獲取了能量，能量來(lái)自于葉輪高速旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的離心力，流體動(dòng)能提高后，被輸送到出風(fēng)口。風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)子采用整鍛結(jié)構(gòu)，推力瓦則固定轉(zhuǎn)子軸向位置，安裝于前軸承座內(nèi)，瓦塊工作面上澆有巴氏合金，兩邊對(duì)稱(chēng)可承受兩個(gè)方向的推力；徑向軸瓦采用滑動(dòng)軸瓦模式，其工作面上同樣澆有巴氏合金，其內(nèi)孔為二油葉型式，可保持轉(zhuǎn)子穩(wěn)定運(yùn)行。

2　 風(fēng)機(jī)常見(jiàn)故障分析

由于某鋼鐵廠除塵風(fēng)機(jī)工作環(huán)境惡劣，且風(fēng)機(jī)工作介質(zhì)中含有大量礦渣、粉塵等，長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)對(duì)轉(zhuǎn)子磨損較大，導(dǎo)致了葉輪結(jié)垢、掉片、疲勞裂紋等情況，使得風(fēng)機(jī)出現(xiàn)較大振動(dòng)。根據(jù)對(duì)該風(fēng)機(jī)長(zhǎng)時(shí)間的監(jiān)測(cè)和維護(hù)發(fā)現(xiàn)該風(fēng)機(jī)常見(jiàn)故障為轉(zhuǎn)子不對(duì)中、彎曲、油膜渦動(dòng)與油膜振蕩、轉(zhuǎn)軸裂紋、動(dòng)靜件摩擦、轉(zhuǎn)子支承部件松動(dòng)等等。對(duì)這些故障進(jìn)行分析，有助于技術(shù)人員對(duì)設(shè)備的監(jiān)測(cè)和維護(hù)，在一定程度上維護(hù)風(fēng)機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行。

（1）風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子不平衡、不對(duì)中。轉(zhuǎn)子是風(fēng)機(jī)的重要組成部分，轉(zhuǎn)子不平衡包括轉(zhuǎn)子部件缺損和轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的質(zhì)量偏心，部件缺損一般是由轉(zhuǎn)子受疲勞力的作用，零部件脫落、損壞、以及碎片飛出導(dǎo)致的轉(zhuǎn)子不平衡；轉(zhuǎn)子不對(duì)中出現(xiàn)的頻率較高，轉(zhuǎn)子不對(duì)中原因較多，大多是由于風(fēng)機(jī)安裝誤差或風(fēng)機(jī)沉降不均勻?qū)е罗D(zhuǎn)子軸線平行位移，角度位移以及綜合位移，從而使風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子不對(duì)中，風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子不對(duì)中直接影響著風(fēng)機(jī)設(shè)備的穩(wěn)定；（2） 油膜渦動(dòng)與油膜振蕩。由于油膜力學(xué)引起的油膜自激振動(dòng)，導(dǎo)致油膜渦動(dòng)和油膜振蕩，風(fēng)機(jī)在受載條件下，軸頸轉(zhuǎn)速升高到一定值時(shí)，一旦受到外界干擾，軸頸便沿一近似橢圓的封閉軌跡渦動(dòng)，不能回到初始位置，或沿一極不規(guī)則的擴(kuò)散曲線振蕩，這樣就導(dǎo)致了軸承的穩(wěn)定性能受到影響；（3）轉(zhuǎn)子支承部件松動(dòng)。風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子支承系統(tǒng)聯(lián)接松動(dòng)可導(dǎo)致風(fēng)機(jī)系統(tǒng)發(fā)生異常振動(dòng)，當(dāng)轉(zhuǎn)子支承系統(tǒng)的承套與殼體配合過(guò)盈量不足或具有較大間隙時(shí)，軸承套受轉(zhuǎn)子離心力的作用將在運(yùn)行過(guò)程中沿著離心力方向發(fā)生周期性的移動(dòng)，導(dǎo)致風(fēng)機(jī)出現(xiàn)不穩(wěn)定的運(yùn)行和振動(dòng)；（4）風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子彎曲。一般風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子彎曲是指臨時(shí)性彎曲和弓形彎曲兩種故障，轉(zhuǎn)子的臨時(shí)性彎曲是由于風(fēng)機(jī)升速過(guò)快、加載太大等原因?qū)е罗D(zhuǎn)軸的較大負(fù)荷，使轉(zhuǎn)軸變形不均勻，從而產(chǎn)生臨時(shí)性的彎曲。轉(zhuǎn)子弓形彎曲是由于轉(zhuǎn)子的材質(zhì)不均勻、結(jié)構(gòu)不合理等，發(fā)生的彎曲變形，或由于轉(zhuǎn)子長(zhǎng)期運(yùn)行后熱穩(wěn)定性差等都是導(dǎo)致轉(zhuǎn)子弓形彎曲的原因；（5）風(fēng)機(jī)動(dòng)靜碰摩。在大型風(fēng)機(jī)機(jī)械中，設(shè)計(jì)者往往把軸承間隙、密封間隙做的較小，這樣機(jī)械的效率才能得到較大的提高。但是較小的間隙會(huì)導(dǎo)致靜止部件與間隙的摩擦，從而造成轉(zhuǎn)子不平衡、軸的撓曲、轉(zhuǎn)子與靜止部件熱膨脹不一致、密封激勵(lì)力作用以及轉(zhuǎn)子對(duì)中不良等原因引起的振動(dòng)，長(zhǎng)久下來(lái)可導(dǎo)致嚴(yán)重的機(jī)械損傷，造成風(fēng)機(jī)的損壞。

3　 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

根據(jù)機(jī)械風(fēng)機(jī)的特點(diǎn)及常見(jiàn)故障分析，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)需要監(jiān)測(cè)的信號(hào)較大，需采用多信息相結(jié)合，監(jiān)測(cè)風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速、風(fēng)壓、振動(dòng)、電流等等信號(hào)。監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)采集的信號(hào)進(jìn)行處理，可隨時(shí)發(fā)現(xiàn)風(fēng)機(jī)的葉片磨損、轉(zhuǎn)子不平衡、不對(duì)中、油膜震蕩等故障。提醒維護(hù)人員風(fēng)機(jī)發(fā)生故障，對(duì)風(fēng)機(jī)設(shè)備進(jìn)行維修處理。

（1）監(jiān)測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)由信號(hào)采集模塊和信息通信處理模塊構(gòu)成，系統(tǒng)的信號(hào)采集模塊通過(guò)單片機(jī)數(shù)據(jù)采集實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)機(jī)機(jī)械數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集、處理、傳輸?shù)裙δ?；?shù)據(jù)通信處理模塊將采集來(lái)的信號(hào)進(jìn)行遠(yuǎn)程傳輸，從而實(shí)現(xiàn)信號(hào)的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)和故障診斷。監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的故障診斷部分由數(shù)據(jù)庫(kù)模塊、信號(hào)分析模塊和智能診斷模塊組成，系統(tǒng)的數(shù)據(jù)模塊實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的保存，對(duì)系統(tǒng)的歷史數(shù)據(jù)、樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行分析診斷，并能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)外的數(shù)據(jù)訪問(wèn)；系統(tǒng)信號(hào)分析模塊可通過(guò)對(duì)信號(hào)數(shù)據(jù)的分析得知風(fēng)機(jī)設(shè)備的狀態(tài)，對(duì)設(shè)備進(jìn)行有效的分析判斷，為實(shí)現(xiàn)對(duì)信息的全方位的研究，模塊將采集來(lái)的信號(hào)進(jìn)行時(shí)域、頻域趨勢(shì)等分析，從而達(dá)到最佳的分析效果；系統(tǒng)的智能診斷模塊融合數(shù)據(jù)的現(xiàn)代智能算法對(duì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行智能算法診斷，并從數(shù)據(jù)庫(kù)中提取數(shù)據(jù)特征進(jìn)行故障診斷從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的故障診斷功能，便于檢修維護(hù)人員對(duì)風(fēng)機(jī)設(shè)備的檢修和維護(hù)。（2）監(jiān)測(cè)系統(tǒng)功能。風(fēng)機(jī)故障監(jiān)測(cè)系統(tǒng)所實(shí)現(xiàn)的功能可分為實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)功能和智能診斷功能。實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)功能實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)機(jī)各主要信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)的采集、顯示和存儲(chǔ)；并且當(dāng)在線信號(hào)超出正常值時(shí)，可實(shí)現(xiàn)報(bào)警功能；能夠?qū)⒈O(jiān)測(cè)到的數(shù)據(jù)通過(guò)客戶(hù)端進(jìn)行遠(yuǎn)程傳輸，使得檢修維護(hù)人員能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)到風(fēng)機(jī)現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)。

智能診斷部分具有數(shù)據(jù)的自學(xué)習(xí)功能，通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)分析、訓(xùn)練、學(xué)習(xí)實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的分析診斷，并能夠不斷完善診斷效果，提高故障的分析能力，能夠?qū)⒃\斷結(jié)論和故障數(shù)據(jù)存入系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)，通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)故障進(jìn)行管理分析，提高風(fēng)機(jī)故障的分析診斷能力。

4　 結(jié)論

本文聽(tīng)通過(guò)對(duì)某鋼鐵廠除塵風(fēng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)，提出了風(fēng)機(jī)的常見(jiàn)故障、并對(duì)常見(jiàn)故障進(jìn)行了分析，在此基礎(chǔ)上提出了風(fēng)機(jī)設(shè)備的故障診斷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案。分析了故障診斷系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)各部分實(shí)現(xiàn)的功能，系統(tǒng)應(yīng)用以來(lái)可實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，有效提高風(fēng)機(jī)的可靠性。

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作者簡(jiǎn)介:董維磊（1987-），助理工程師，主要從事機(jī)械設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)工作。