張顯鋒

摘 要：在除塵風(fēng)機(jī)運(yùn)行期間，采集運(yùn)行數(shù)據(jù)，對(duì)其軸承位進(jìn)行振動(dòng)頻譜分析和軸承特征故障頻率分析，同時(shí)采用修復(fù)方法驗(yàn)證故障頻譜分析的準(zhǔn)確性。

關(guān)鍵詞：除塵風(fēng)機(jī)；頻譜分析；特征故障頻率

中圖分類號(hào)：TH16 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編碼：1672-7053（2017）07-0171-02

Abstract：During the dust removal fan operation， collect the running data analysis of vibration spectrum analysis and bearing fault characteristic frequency on the accuracy at the same time， analysis and validation of fault spectrum using repair method.

Key Words：Dust Blower Frequency； Spectrum analysis； Trouble frequency of characteristics

1概述

近年來國(guó)家陸續(xù)關(guān)停了部分環(huán)保不達(dá)標(biāo)企業(yè)，生產(chǎn)對(duì)環(huán)保的要求越來越高。對(duì)于工業(yè)企業(yè)來說，一個(gè)重要的環(huán)境污染源是粉塵，這在鋼鐵企業(yè)表現(xiàn)尤為突出。鋼鐵企業(yè)中煉鐵高爐原料系統(tǒng)礦焦槽是產(chǎn)生粉塵、顆粒物的重要源頭，除塵效果直接決定了周圍區(qū)域環(huán)境顆粒物的濃度，礦焦槽除塵風(fēng)機(jī)的作用顯的尤為重要。礦焦除塵系統(tǒng)除塵灰的主要成分是礦石、焦炭等原材料顆粒物。由于投資、功率要求限制了設(shè)備的設(shè)計(jì)能力，為滿足除塵效果一般設(shè)備都是長(zhǎng)期滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)。除塵風(fēng)機(jī)設(shè)備故障率往往居高不下。出現(xiàn)故障，現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)環(huán)境中PM2.5嚴(yán)重超標(biāo)，影響周圍人員的身體健康。在環(huán)保越來越受重視的時(shí)代，除塵風(fēng)機(jī)的穩(wěn)定順行顯得尤為重要。除塵風(fēng)機(jī)出現(xiàn)振動(dòng)偏高是常見故障類型。除塵風(fēng)機(jī)一般都是大型設(shè)備，更換備件工作量大、耗時(shí)久，如何快速有效地處理故障顯得尤為重要。設(shè)備出現(xiàn)振動(dòng)值超標(biāo)時(shí)，利用數(shù)據(jù)采集器采集設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)，進(jìn)行振動(dòng)分析，找到故障原因，指導(dǎo)設(shè)備故障的快速修復(fù)。

2 實(shí)例分析

2.1 設(shè)備介紹

韶關(guān)鋼鐵有限公司8號(hào)高爐礦槽除塵風(fēng)機(jī)負(fù)責(zé)對(duì)8號(hào)高爐礦焦系統(tǒng)原材料運(yùn)輸過程中產(chǎn)生的粉塵除塵， 負(fù)責(zé)8號(hào)高爐礦、焦槽及轉(zhuǎn)運(yùn)站系統(tǒng)的除塵。2009年下半年投產(chǎn)至今，已出現(xiàn)過多次除塵風(fēng)機(jī)跳閘的情況，影響現(xiàn)場(chǎng)的生產(chǎn)環(huán)境。風(fēng)機(jī)跳閘的原因是振動(dòng)值超過設(shè)定的安全保護(hù)值。做過統(tǒng)計(jì)，高爐正常送料的情況下，除塵風(fēng)機(jī)停機(jī)8小時(shí)周圍區(qū)域粉塵厚度可達(dá)10mm，對(duì)環(huán)境的影響巨大。

2.1.1 風(fēng)機(jī)基本參數(shù)

1）風(fēng)量：80×104m3/h （常溫工況）；

2）壓力：吸入壓力常壓，排出壓力5500Pa；

3）風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速： 1000r/min；

4）風(fēng)機(jī)軸承：滾動(dòng)軸承，型號(hào)：SKF23238；

5）風(fēng)機(jī)型式：雙吸入式雙支撐，電機(jī)通過聯(lián)軸器直接帶動(dòng)風(fēng)機(jī)，電機(jī)功率2000kw；

6）風(fēng)機(jī)葉輪為后彎型葉片，進(jìn)氣箱與蝸殼為整體剖分式，轉(zhuǎn)子直徑1500mm。

2.1.2 儀表監(jiān)控系統(tǒng)

除塵風(fēng)機(jī)使用在線振動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)監(jiān)視除塵風(fēng)機(jī)的運(yùn)行情況。風(fēng)機(jī)葉輪兩端軸承座上裝有溫度和振動(dòng)速度傳感器，實(shí)時(shí)監(jiān)控風(fēng)機(jī)軸承的溫度和振動(dòng)速度的大小，自動(dòng)在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)生成趨勢(shì)圖，可以通過調(diào)用趨勢(shì)圖分析風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的劣化趨勢(shì)。當(dāng)振動(dòng)速度超過設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)8mm/s，現(xiàn)場(chǎng)控制箱報(bào)警器會(huì)故障報(bào)警，提醒操作人員注意。振動(dòng)超標(biāo)持續(xù)時(shí)間超過設(shè)定的保護(hù)時(shí)間12秒，除塵風(fēng)機(jī)自動(dòng)執(zhí)行故障保護(hù)停機(jī)。

2.2問題的提出

通過研究除塵系統(tǒng)自帶監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)，該除塵風(fēng)機(jī)正常運(yùn)行一段時(shí)間之后，隨著運(yùn)行時(shí)間的推移，風(fēng)機(jī)軸承位的振動(dòng)速度逐步加大，同時(shí)溫度逐步升高。振動(dòng)的速度值超過8mm/s，軸承的溫度維持在50℃，出現(xiàn)了故障報(bào)警。組織相關(guān)技術(shù)、操作人員進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)故障檢查：軸承座處未出現(xiàn)地腳螺栓松動(dòng)，電機(jī)脫開負(fù)載運(yùn)行振動(dòng)值正常，風(fēng)門正常，風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子葉片正常。采取措施減小風(fēng)門的開度，降低除塵風(fēng)量，振動(dòng)值下降，故障報(bào)警消失。但是現(xiàn)場(chǎng)除塵效果下降，粉塵濃度上升。如果進(jìn)行風(fēng)機(jī)軸承和葉輪的更換，需要消耗至少24小時(shí)。需要高爐停產(chǎn)排計(jì)劃?rùn)z修時(shí)間，提前準(zhǔn)備好風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子備件，此條件難實(shí)現(xiàn)。風(fēng)機(jī)葉輪安裝需要吊機(jī)配合，葉輪備件昂貴。因此急需快速在線處理故障，恢復(fù)除塵風(fēng)機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

2.3 故障原因分析

利用dataPAC1500數(shù)據(jù)采集器采集了一組風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子固定端的軸承水平、垂直方向的運(yùn)行數(shù)據(jù)。將采集到的運(yùn)行數(shù)據(jù)倒入計(jì)算機(jī)EMONITOR Odyssey系統(tǒng)頻譜分析軟件，利用專業(yè)分析系統(tǒng)對(duì)各采集點(diǎn)的振動(dòng)情況分別進(jìn)行頻譜分析。參考相關(guān)頻譜分析文獻(xiàn)資料經(jīng)驗(yàn)值，對(duì)本次發(fā)生的故障進(jìn)行故障診斷。

2.3.1查看振動(dòng)特征頻譜情況并進(jìn)行對(duì)照分析

此次故障除塵風(fēng)機(jī)固定端軸承座水平、垂直方向的頻譜分析情況如圖1、圖2所示。圖1所示的是風(fēng)機(jī)固定端水平振動(dòng)速度頻譜分析圖，此種情況1倍頻率分量占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，幅值超標(biāo)，2至6倍頻處的振動(dòng)值相對(duì)很小。圖1所示屬于典型的轉(zhuǎn)子不平衡特征頻譜。圖2所示風(fēng)機(jī)固定端垂直方向的振動(dòng)頻譜圖，1倍頻突出，但幅值較小，小于水平方向振動(dòng)值，其它倍頻振動(dòng)幅值更小，故障不明顯。

2.3.2 分析軸承特征頻譜

風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子使用的軸承是進(jìn)口軸承，型號(hào)：SKF23238，利用dataPAC1500數(shù)據(jù)采集器將采集的數(shù)據(jù)導(dǎo)入EMONITOR Odyssey系統(tǒng)頻譜分析軟件。調(diào)入SKF23238滾動(dòng)軸承的故障特征頻率，如圖1、圖2紅線所示，四條紅線分別對(duì)應(yīng)滾動(dòng)軸承保持架、滾動(dòng)體、外環(huán)、內(nèi)環(huán)出現(xiàn)損壞時(shí)應(yīng)該相應(yīng)出現(xiàn)振動(dòng)峰值的位置。如圖所示，軸承的保持架、滾動(dòng)體、外環(huán)、內(nèi)環(huán)都沒有出現(xiàn)峰值，由此分析推斷風(fēng)機(jī)固定端軸承沒有明顯的損傷，軸承造成風(fēng)機(jī)異常振動(dòng)的情況可以排除。對(duì)固定端軸承進(jìn)行了檢查，軸承無異常，證明頻譜推斷準(zhǔn)確。

2.4 組織故障修復(fù)驗(yàn)證

根據(jù)故障診斷分析的推斷，給風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子做在線動(dòng)平衡。利用dataPAC1500數(shù)據(jù)采集器動(dòng)平衡功能模塊，開啟動(dòng)平衡模式。輸入相應(yīng)的設(shè)備參數(shù)，根據(jù)計(jì)算值在葉輪邊緣適當(dāng)部位增加配重，調(diào)整葉輪重心，恢復(fù)風(fēng)機(jī)葉輪動(dòng)平衡狀態(tài)。轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡完成后重啟風(fēng)機(jī)，固定端振動(dòng)值達(dá)到正常運(yùn)行所允許的振動(dòng)值范圍。如圖3所示為做完動(dòng)平衡后采集的運(yùn)行數(shù)據(jù)的頻譜。風(fēng)機(jī)固定端的水平振動(dòng)速度已經(jīng)由初始的8mm/s減少到2.4mm/s，垂直端的振動(dòng)值同樣減小。風(fēng)機(jī)通過試運(yùn)行3小時(shí)，振動(dòng)值基本穩(wěn)定。證明頻譜分析的結(jié)論是準(zhǔn)確的。

2.5 故障源頭追溯

在對(duì)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子做在線動(dòng)平衡時(shí)檢查發(fā)現(xiàn)，轉(zhuǎn)子葉片有磨損現(xiàn)象，并且磨損情況不均勻。繼續(xù)下去風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子的壽命無法保證。分析可能是除塵器布袋破損嚴(yán)重，顆粒物未經(jīng)布袋過濾，大量進(jìn)入風(fēng)機(jī)內(nèi)部，摩擦葉輪造成了葉輪磨損加快。準(zhǔn)備利用高爐計(jì)劃?rùn)z修的機(jī)會(huì)對(duì)除塵器布袋進(jìn)行一次徹底的檢查。經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)布袋破損量達(dá)到了30%，且破損范圍比較集中。進(jìn)行了破損布袋的更換，同時(shí)對(duì)除塵器布袋箱體進(jìn)風(fēng)口的角度進(jìn)行了調(diào)整，保證進(jìn)風(fēng)口氣流均勻吹掃布袋，減少對(duì)布袋的局部沖擊，提高布袋的整體使用壽命。利用每次計(jì)劃?rùn)z修的機(jī)會(huì)對(duì)除塵布袋進(jìn)行檢查，及時(shí)更換破損的布袋。經(jīng)過一系列調(diào)整后，風(fēng)機(jī)設(shè)備故障減少，設(shè)備趨于穩(wěn)定。

3結(jié)論

本技術(shù)的引用，利用了dataPAC1500數(shù)據(jù)采集器對(duì)旋轉(zhuǎn)風(fēng)機(jī)的振動(dòng)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，將采集數(shù)據(jù)倒入EMONITOR Odyssey系統(tǒng)頻譜分析軟件進(jìn)行頻譜分析，快速推斷出除塵風(fēng)機(jī)故障的原因，及時(shí)組織故障維修，在線對(duì)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子進(jìn)行動(dòng)平衡修復(fù)，縮短維修時(shí)間，減小對(duì)生產(chǎn)的影響，避免了不必要的備件更換，減輕維修工作量，降低了設(shè)備維修費(fèi)用。頻譜分析故障診斷技術(shù)的應(yīng)用，對(duì)其它類似的旋轉(zhuǎn)設(shè)備振動(dòng)值超標(biāo)情況進(jìn)行故障診斷分析同樣有重要的參考價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

[1]何正嘉.機(jī)械故障診斷理論及應(yīng)用.高等教育出版社出版， 2010.

[2]王江萍.機(jī)械設(shè)備故障診斷技術(shù)及應(yīng)用.西北大學(xué)出版社， 2001.

[3]黃文虎，夏松波.設(shè)備故障診斷原理技術(shù)及應(yīng)用.科學(xué)出版社， 1996.