付春江，趙偉超

（河鋼集團承鋼公司，河北 承德 067002）

單吸懸臂式煤氣加壓機是離心風(fēng)機的一種，因占地面積小、效率高、安裝方便等優(yōu)點，在煤氣回收系統(tǒng)廣泛使用，但是由于單吸懸臂式煤氣加壓機結(jié)構(gòu)特征及運行介質(zhì)，對機組基礎(chǔ)安裝、日常維護、軸承選擇要求較高，處理不當(dāng)極易發(fā)生振動故障；另外由于煤氣含塵量較大，在運轉(zhuǎn)過程中會造成轉(zhuǎn)子磨損、葉片結(jié)垢等現(xiàn)象，導(dǎo)致加壓機轉(zhuǎn)子質(zhì)量偏心引起振動增大等故障。文章對加壓機安裝、維護及使用過程中發(fā)生的振動超標(biāo)的原因進行分析，并針對不同故障制定相應(yīng)處理辦法，為設(shè)備生產(chǎn)穩(wěn)定提供保障。

1 煤氣加壓機基本狀況

轉(zhuǎn)爐煤氣回收系統(tǒng)使用的加壓機為單級吸入懸臂結(jié)構(gòu)，機殼為水平中分式，由優(yōu)質(zhì)碳素鋼板焊接制成，進風(fēng)口為水平軸向，出風(fēng)口在機殼上方，軸承為四盤角接觸滾動軸承，轉(zhuǎn)子由主軸和單級葉輪組成。整個機組結(jié)構(gòu)緊湊、效率高。加壓機參數(shù)及結(jié)構(gòu)見表1 和圖1。

圖1 加壓機結(jié)構(gòu)示意圖

2 故障現(xiàn)象及分析

2.1 基礎(chǔ)安裝

我公司轉(zhuǎn)爐二站1# 加壓機電動機長期存在振動超標(biāo)問題，一直不能正常運行，只能作為臨時備用，為使1# 機恢復(fù)正常使用，對1# 機運轉(zhuǎn)振動情況進行檢測，見表2。

從振動數(shù)據(jù)可以看出，加壓機振動正常，電機垂直振動超標(biāo)最嚴(yán)重，造成最初僅考慮對電機的故障處理，先后對電機轉(zhuǎn)子動平衡、電機轉(zhuǎn)子彎曲、基礎(chǔ)墊鐵、地腳螺栓松動、聯(lián)軸器松動及對中等進行檢查及處理，后來還對加壓機轉(zhuǎn)子進行更換，但是運轉(zhuǎn)后電機垂直振動過大一直無法消除。最后在對加壓機軸承箱水平度檢查時發(fā)現(xiàn)，水平度超標(biāo)嚴(yán)重，軸承箱長度接近1 m，但是水平度差了近1 mm。

2.2 維修及軸承質(zhì)量

軸承是煤氣加壓機最易損的備件，我公司煤氣加壓機軸承最初為4 盤7022 ACM 軸承，為兩兩一組，面對面安裝，由于軸承存在疲勞損壞、軸承裝配不當(dāng)?shù)仍?，造成加壓機振動增大、軸承發(fā)熱、使用壽命過短等問題。

（1）加壓機軸承箱振動，軸承發(fā)熱，原因是軸承疲勞損壞，將舊軸承拆下解體后軸承內(nèi)圈和外圈滑道明顯有損傷，振動測量數(shù)據(jù)見下表3，頻譜數(shù)據(jù)見表4：

表1 加壓機參數(shù)

表2 機組振動數(shù)據(jù)

表3 機組振動數(shù)據(jù)

表4 軸承故障頻率

加壓機軸承為7022 ACM，滾動體中心圓（節(jié)圓）直徑D=140 mm，滾動體直徑d=18 mm，軸承接觸角度α=25°，滾動體個數(shù)z=21，轉(zhuǎn)速n=2985。經(jīng)計算：內(nèi)圈故障頻率586.2 Hz，外圈故障頻率463.8 Hz，滾動體故障頻率191.8 Hz，保持架故障頻率22.1 Hz，風(fēng)機頻率為2970/60=49.5 Hz 振動表現(xiàn)特征為：加壓機葉輪端軸承更換初期運行平穩(wěn)且無明顯溫升，之后軸承座垂直、水平方向振動加速度數(shù)值突然升高，振動速度值有明顯劣化趨勢。通過對軸承座水平方向進行振動頻譜檢測，軸承內(nèi)圈故障頻率587 Hz 及軸承外圈故障頻率461 Hz 的2 倍頻較明顯。綜上初步判斷此次加壓機葉輪端軸承振動超標(biāo)原因為軸承內(nèi)圈和外圈存在點蝕或剝落［2］。

（2）軸承異音、潤滑油出現(xiàn)銅沫，原因是潤滑油有雜質(zhì)、軸承保持架損壞或保持架旋轉(zhuǎn)受阻磨損，造成軸承潤滑不良，在拆卸的舊軸承可以直觀檢查保持架狀況。

（3）對中不良，通過現(xiàn)場振動數(shù)據(jù)明顯看出加壓機和電機聯(lián)軸器端振動均較高。加壓機轉(zhuǎn)子徑向振動出現(xiàn)轉(zhuǎn)頻的2 倍頻，以1 倍頻和2 倍頻分量為主，不對中越嚴(yán)重，2 倍頻所占比例越大［1］；轉(zhuǎn)子軸向振動頻率在轉(zhuǎn)頻的1 倍頻、2 倍頻甚至3 倍頻有穩(wěn)定的高峰，一般會達到徑向振動值的50%以上，若與徑向振動同樣大或者比徑向振動大很多，表明不對中情況越嚴(yán)重［1］。

（4）軸承使用壽命過短，包括軸承安裝間隙過緊外、軸承安裝不當(dāng)和軸承質(zhì)量問題，由于軸承為角接觸軸承，一方面要承載高轉(zhuǎn)速下的徑向載荷，還要承載軸向力，特別是單吸風(fēng)機，軸向力較大，且懸臂結(jié)構(gòu)使轉(zhuǎn)子葉輪重量全壓在靠近葉輪的軸承上，此軸承需要承受較大載荷［2］，因此對軸承可靠性提出更高要求。

2.3 轉(zhuǎn)子平衡對振動的影響

我公司煤氣加壓機輸送介質(zhì)為轉(zhuǎn)爐煤氣，轉(zhuǎn)爐煤氣經(jīng)過電除塵器后送到加壓機入口，煤氣中含有一定的粉塵和水分，加壓機葉片經(jīng)常有結(jié)垢和磨損現(xiàn)象，造成轉(zhuǎn)子質(zhì)量偏心，當(dāng)出現(xiàn)的軸承座振動增大時，尤其是振動突然變大時，多數(shù)情況是由轉(zhuǎn)子偏心質(zhì)量引起的［1］。造成轉(zhuǎn)子偏心質(zhì)量的原因主要有：轉(zhuǎn)子表面結(jié)垢后，附著物突然發(fā)生不均勻掉落［1］加壓機葉輪在運行過程中葉片不均勻的磨損或腐蝕［1］。

轉(zhuǎn)子質(zhì)量偏心的振動特征：水平方向振動最大，主要以旋轉(zhuǎn)頻率為主［1］；波形近似正弦波［1］；水平和垂直方向的相位差約90°［1］；振動幅值隨轉(zhuǎn)速提高而增大［1］。見圖2。

圖2 不平衡振動頻譜

3 加壓機故障處理

3.1 針對基礎(chǔ)安裝問題，主要對以下安裝點進行管控：基礎(chǔ)墊鐵不能超過5 塊，墊鐵的接觸面積大于70%，兩組墊鐵間距不能超過1 m，二次灌漿前要將墊鐵焊牢固。由于加壓機為懸臂式結(jié)構(gòu)，對軸承箱水平度要求高，水平度必須控制在0.2 mm/1000 mm 以內(nèi)。

3.2 維修及軸承質(zhì)量對機組振動影響的處理：

（1）軸承體側(cè)端蓋與軸承要求預(yù)留0.10～0.15 mm間隙，防止軸承工作時溫度升高膨脹受阻；安裝轉(zhuǎn)子時，需要用壓鉛絲的方法測量軸承箱上蓋對軸承體緊力，緊力控制在0.03～0.06 mm，為保證緊力測量準(zhǔn)確，在測量時軸承箱中分面兩側(cè)要加0.5 mm 的墊尺，鉛絲選擇要考慮擠壓型變量，以軸承箱中分面兩側(cè)要加0.5 mm的墊尺為參考，建議鉛絲直徑在0.7 mm 左右；轉(zhuǎn)子軸向定位是靠聯(lián)軸器側(cè)兩盤軸承限制，因此軸承箱聯(lián)軸器側(cè)端蓋與軸承體間隙控制在0.10～0.20 mm，以保證軸承體受熱膨脹量及轉(zhuǎn)子軸向竄動限制量。

（2）當(dāng)運行時軸承出現(xiàn)異音時，要對潤滑油進行檢查，按設(shè)備廠要求定期更換潔凈度達標(biāo)的潤滑油，如果潤滑油出現(xiàn)銅沫，要檢查軸承保持架是否有磨損，在安裝軸承鎖母止退墊時，一定要先安裝平墊，避免止退爪阻礙保持架旋轉(zhuǎn)。

（3）對中數(shù)據(jù)要求聯(lián)軸器面和圓的偏差在0.08mm以內(nèi)，考慮到加壓機為懸臂式，建議為上開口，電機略低于加壓機。

（4）軸承出現(xiàn)使用壽命過短問題，要規(guī)范軸承安裝標(biāo)準(zhǔn)，加熱溫度不得超過100 ℃，不能用氣焊割把加熱軸承的方法安裝軸承，建議采用軸承加熱器加熱；由于單吸懸臂加壓機對軸承轉(zhuǎn)速、額定載荷要求較高，普通7022 軸承動載荷一般在92 kN，使用壽命在2 個月左右，有的僅能維持2 天，但個別名牌優(yōu)質(zhì)軸承動載荷達到104 kN，使用壽命能達到6 個月以上，建議優(yōu)先采用。

3.3 針對加壓機轉(zhuǎn)子質(zhì)量偏心引起的振動問題，可以對轉(zhuǎn)子現(xiàn)場沖洗及現(xiàn)場動平衡來解決。

對葉輪進行在線高壓水沖洗，將葉片結(jié)垢徹底清除掉，如果沖洗后振動故障得不到解決，可以考慮在線做動平衡處理，采用便攜式振動檢測儀器對加壓機的軸承座進行振動信號采集，通過對振動數(shù)值及相位信息進行采集計算，確定增加量及位置，可以直接在葉輪輪轂上焊接配重鐵板，反復(fù)加配調(diào)整，直至振動不超標(biāo)。

4 結(jié) 語

單吸懸臂式煤氣加壓機，因其自身結(jié)構(gòu)及輸送介質(zhì)特點，故障率較高，通過日常積累總結(jié)加壓機的振動原因及振動特征，采取科學(xué)技術(shù)手段分析，提出了一些有效的判斷和處理方法，能減少設(shè)備事故發(fā)生和縮短維修時間，為設(shè)備長周期穩(wěn)定運行提供技術(shù)保障。