文玉娜

摘 要： 結(jié)合實例，本文對高爐鼓風機轉(zhuǎn)子振動問題展開了分析，發(fā)現(xiàn)油膜渦動和振蕩為導致鼓風機轉(zhuǎn)子振動的主要原因，需要通過抑制振蕩和定期檢測檢查保證機組穩(wěn)定運行。

關(guān)鍵詞： 高爐；鼓風機；轉(zhuǎn)子振動

引言：作為高爐送風系統(tǒng)的核心設備，鼓風機能否實現(xiàn)穩(wěn)定運行，將直接影響高爐冶煉效果。而在長期運行后，高爐轉(zhuǎn)子葉輪會發(fā)生磨損，需要及時得到更換。但在實際生產(chǎn)中，更換的轉(zhuǎn)子有可能發(fā)生振動問題，從而威脅到機組的安全運行。因此，還應加強對高爐鼓風機振動問題的分析，以便采取有效的處理辦法。

1高爐鼓風機轉(zhuǎn)子振動問題分析

1.1故障現(xiàn)象

2016年8月，某熱電廠高爐鼓風機在檢修過程中發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)子葉片磨損嚴重，計劃在2017年定修期間進行新鼓風機轉(zhuǎn)子更換。2017年4月完成新轉(zhuǎn)子交貨后，進行了新轉(zhuǎn)子安裝試車，發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)子在轉(zhuǎn)速接近3000r/min時出現(xiàn)了垂直徑向振動加大的情況，振動值最大可達58μm。在未到達3000r/min時，鼓風機組運行狀態(tài)良好，垂直徑向振動最大45μm。在轉(zhuǎn)速不斷升高的情況下，振動值不斷加大，在轉(zhuǎn)速達到3200r/min時振動值最大，接近138μm。

1.2故障分析

觀察故障現(xiàn)象可以發(fā)現(xiàn)，在轉(zhuǎn)子高速轉(zhuǎn)動的過程中，發(fā)生了振動問題。為確定是否為轉(zhuǎn)子問題，還要將舊轉(zhuǎn)子回裝，然后進行測試。從回裝試車情況來看，振動現(xiàn)象消失，因此可知振動由轉(zhuǎn)子引發(fā)。出現(xiàn)這一情況，可能與轉(zhuǎn)子上零部件松動、油膜振蕩與渦動、殘余不平衡量過大等因素有關(guān)。為確定振動原因，還要展開進一步分析。從以往實踐經(jīng)驗來看，轉(zhuǎn)子經(jīng)過低速平衡和單獨平衡測試后，在高速平衡狀態(tài)下通常不會因為殘余不平衡量的存在出現(xiàn)劇烈振動。而從轉(zhuǎn)子軸承跨距大小來看，其跨距達6200mm，可知轉(zhuǎn)子擁有較大體型，振動的產(chǎn)生可能與油膜振蕩或葉輪松動有關(guān)。

1.3振動原因

為確定轉(zhuǎn)子振動原因，還要對轉(zhuǎn)子進行盈量核查，確定葉輪與主軸間的配合情況。考慮到葉輪裝配較為麻煩，還要利用鍵與過盈方式進行配合，對葉輪內(nèi)孔與主軸配合過盈量進行測量。從測量結(jié)果來看，各級葉輪過盈量均超出2%。但由于葉輪結(jié)構(gòu)可靠性不高，葉輪輪轂較薄，所以在高速運轉(zhuǎn)的過程中依然可能出現(xiàn)輪轂變形膨脹的問題，導致主軸無法被抱緊[1]。受這一因素的影響，高速轉(zhuǎn)動時主軸可能與葉輪內(nèi)孔發(fā)生相對滑動情況，導致葉輪出現(xiàn)松動問題。為確定葉輪松動是否為引起轉(zhuǎn)子振動的原因，還要對葉輪的槽鍵位置進行控制，完成兩級周向間隔180°布置，實現(xiàn)轉(zhuǎn)子高速動平衡。通過觀察可以發(fā)現(xiàn)，并未出現(xiàn)振動增加情況，因此可以認為鍵對主軸與葉輪間的相對周向位移的發(fā)生起到了有效防控作用，葉輪松動并非是引起轉(zhuǎn)子振動的主要原因。

在高爐鼓風機高速轉(zhuǎn)動的過程中，采用滑動軸承在運行期間會有偏心度產(chǎn)生。存在于轉(zhuǎn)子與軸承間的油膜可能會發(fā)生激勵作用，導致軸承頸在轉(zhuǎn)動過程中出現(xiàn)繞平衡點的渦動。如果渦動頻率達到轉(zhuǎn)速一半左右，半速運動的渦動頻率與轉(zhuǎn)子臨界轉(zhuǎn)速相接近，就會導致共振的發(fā)生，造成轉(zhuǎn)子振動迅速增加。實際上，受設計、制造和使用過程中各種因素的影響，油膜也會出現(xiàn)不穩(wěn)定的狀態(tài)。比如在軸承設計不合理、軸承間隙過大等問題存在的情況下，就會發(fā)生油膜渦動和振蕩情況。為確定轉(zhuǎn)子振動是否由油膜渦動與振蕩有關(guān)，還要利用旋轉(zhuǎn)設備故障分析儀進行轉(zhuǎn)子振動信號采集。從得到的數(shù)據(jù)來看，在3200r/min轉(zhuǎn)速條件下，轉(zhuǎn)子振動幅值達138μm，此時頻率為工頻53Hz的0.37倍，與轉(zhuǎn)子一階臨界轉(zhuǎn)速1160r/min接近。由此可知，在轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速達到第一臨界轉(zhuǎn)速2倍后，渦動頻率與之重合，導致轉(zhuǎn)子發(fā)生共振，振幅突然成倍增加。而頻譜的半波諧波振幅則接近基頻振幅，頻譜帶有組合頻率特征。此時，由于軸承的撞擊，油膜已經(jīng)破裂和發(fā)生振蕩，提高轉(zhuǎn)速也無法改變渦動頻率。而轉(zhuǎn)子之所以在超出第一臨界轉(zhuǎn)速并未立即出現(xiàn)振動，主要是由于轉(zhuǎn)子質(zhì)量大、穩(wěn)定性好。從試車情況來看，在轉(zhuǎn)子振動發(fā)生后，即便提高轉(zhuǎn)速也不會出現(xiàn)轉(zhuǎn)子停止振動的情況，所以還需要停機，符合油膜振蕩特性。因此從分析結(jié)果來看，盡管高爐鼓風機轉(zhuǎn)子振動是在葉輪松動和油膜振蕩共同作用下出現(xiàn)的，但是主要原因則是油膜振蕩。

2高爐鼓風機轉(zhuǎn)子振動問題的處理辦法

結(jié)合高爐鼓風機轉(zhuǎn)子振動原因，還要采取措施消除故障，并采取措施保證鼓風機組的長時間穩(wěn)定運行。

2.1加強轉(zhuǎn)子動平衡校正

轉(zhuǎn)子振動現(xiàn)象的出現(xiàn)，與葉輪松動，軸承設計不合理等多種因素有關(guān)，所以需要通過改造軸承、加強葉輪鍵控等措施消除影響。而在完成參數(shù)改造后，還要加強轉(zhuǎn)子動平衡校正，才能保證轉(zhuǎn)子運行的穩(wěn)定性。實際工作中，可以利用動平衡設備進行轉(zhuǎn)子測量，然后結(jié)合結(jié)果對轉(zhuǎn)子進行加重或去重處理，使離心慣性力得以相互抵消[2]。具體來講，就是利用設備完成轉(zhuǎn)子兩個面偏心質(zhì)量和位置查找后，通過焊接或削磨同等質(zhì)量的質(zhì)塊，使不平衡度值得到減小，繼而使轉(zhuǎn)子達到動平衡狀態(tài)。

2.2抑制油膜渦動與振蕩

針對油膜渦動與振蕩，還要通過增加軸承偏心率增強軸承穩(wěn)定性。具體來講，就是可以從結(jié)構(gòu)上使軸承頸比軸瓦位置的偏心度更大。在實際操作中，可以將軸瓦側(cè)間隙增加到0.62-0.65mm，同時保持頸間隙維持0.44-0.5mm。如果軸承結(jié)構(gòu)無法改變，則要使軸承的比壓得以增加。具體來講，就是可以選擇擁有較好抑制振性的軸承，并更換粘度低的潤滑油。此外，還可以對油膜共振的轉(zhuǎn)速區(qū)進行規(guī)避，從而使機組運行的穩(wěn)定性得到增強。

2.3做好零部件定期檢查

高爐鼓風機長期運轉(zhuǎn)，所以會出現(xiàn)零部件磨損問題。而由零部件損壞引發(fā)的振動具有多種原因，還需要結(jié)合設備日常檢測數(shù)據(jù)進行正確分析和判斷。為此，還要加強對鼓風機零部件的定期檢查，以便更好的進行轉(zhuǎn)子振動問題的防治。一方面，需要對葉輪、軸承進行定期無損檢查，并做好動平衡校正[3]。另一方面，則要對軸頸、軸瓦、軸承座、軸承調(diào)整塊等位置的接觸情況加強檢查，保證接觸面超出75%。此外，需要對殼體密封、潤滑油油品等進行定期檢查，提供高鼓風機的狀態(tài)檢修質(zhì)量，避免機組運行受到零部件缺陷的影響。

結(jié)論：通過分析可以發(fā)現(xiàn)，導致高爐鼓風機轉(zhuǎn)子振動的原因有較多。在實際分析的過程中，還要結(jié)合轉(zhuǎn)子振動現(xiàn)象和設備運行具體情況展開分析，實現(xiàn)對振動原因的準確判定。分析的高爐鼓風機之所以會出現(xiàn)轉(zhuǎn)子振動情況，與葉輪松動和油膜振蕩有關(guān)，油膜振蕩為導致轉(zhuǎn)子振動的主要原因。結(jié)合分析結(jié)果，則可以采取相應的措施進行振動問題的消除，并通過加強日常管理保證機組的穩(wěn)定運行。

參考文獻

[1]宋占立，王連明，耿敬剛.D1250-238型離心式煤氣鼓風機振動原因分析及處理方法[J].價值工程，2016，35（17）：118-120.

[2]邵曉斌，王曉峰，張章.包鋼熱電廠6～#汽輪鼓風機振動故障診斷與處理[J].包鋼科技，2015，41（04）：77-79.

[3]李寶文.焦爐煤氣鼓風機振動機理與對策探析[J].酒鋼科技，2014（03）：66-69.