沈文婷
(中天鋼鐵集團(tuán)有限公司,江蘇常州 213011)
某廠一臺(tái)引風(fēng)機(jī)大修后開機(jī),在垂直、水平和軸向3 個(gè)方向上的振動(dòng)都比較大。故障處理初期,通過(guò)動(dòng)平衡試驗(yàn)減小了垂直和水平兩個(gè)方向上的振動(dòng),但軸承座軸向振動(dòng)依然較大。對(duì)風(fēng)機(jī)出現(xiàn)的振動(dòng)原因進(jìn)行了深入分析,認(rèn)為風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子和電機(jī)轉(zhuǎn)子之間的軸系對(duì)中偏差較大,對(duì)動(dòng)平衡試驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生了很大影響。對(duì)中調(diào)整后,重新進(jìn)行了動(dòng)平衡試驗(yàn),降低了軸向振動(dòng)。
風(fēng)機(jī)葉輪處于軸系外伸端,為懸臂布置。風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子由1#、2#兩個(gè)滾動(dòng)軸承支撐,電機(jī)轉(zhuǎn)子由3#、4#兩個(gè)軸承支撐,電機(jī)轉(zhuǎn)子和風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子之間用膜片聯(lián)軸器相連(圖1)。
引風(fēng)機(jī)開到轉(zhuǎn)速800 r/min后,實(shí)測(cè)引風(fēng)機(jī)前后兩個(gè)軸承水平方向振動(dòng)都較大,分別達(dá)到180 μm 和150 μm,垂直方向振動(dòng)達(dá)到90 μm 和75 μm。
圖2 是升速過(guò)程中1#軸承水平振動(dòng)隨轉(zhuǎn)速變化情況。從圖中可以看出,升速過(guò)程中振動(dòng)隨轉(zhuǎn)速的升高而增大,振動(dòng)幅值近似為轉(zhuǎn)速的平方關(guān)系,升速過(guò)程中相位也在不斷增大。圖中相位隨轉(zhuǎn)速實(shí)際上是連續(xù)變化的,相位突降是因?yàn)?60°后相位恢復(fù)到0°。升速過(guò)程中振動(dòng)幅值和相位隨轉(zhuǎn)速變化特征表現(xiàn)出比較明顯的不平衡特性。
圖1 風(fēng)機(jī)軸系布置
圖2 1#軸承水平振動(dòng)隨轉(zhuǎn)速變化情況
從1#軸承水平振動(dòng)的波形和頻譜圖可以看出,時(shí)域波形近似為正弦波,頻譜中主要以1 倍頻分量(圖3)。
結(jié)合頻譜、波形、幅值和相位隨轉(zhuǎn)速變化等特征,判定振動(dòng)是因?yàn)橐L(fēng)機(jī)葉輪不平衡所引起的。
根據(jù)上述分析,決定在風(fēng)機(jī)現(xiàn)場(chǎng)首先開展葉輪高速動(dòng)平衡試驗(yàn)。
動(dòng)平衡試驗(yàn)在800 r/min 下進(jìn)行,該轉(zhuǎn)速下振動(dòng)較大,動(dòng)平衡試驗(yàn)效果比低速好。該階段動(dòng)平衡試驗(yàn)合計(jì)進(jìn)行了3 次。表1給出了動(dòng)平衡試驗(yàn)過(guò)程中1#瓦振動(dòng)數(shù)據(jù)。
圖3 1#軸承水平振動(dòng)波形和頻譜圖
從表1 可以看出,經(jīng)過(guò)3 次動(dòng)平衡試驗(yàn)(在葉輪上等效加 重952 g ∠124°)后,風(fēng)機(jī)軸承座水平和垂直方向振動(dòng)都大幅度減小,達(dá)到優(yōu)秀水平,但是軸向振動(dòng)依然較大。其余3 個(gè)軸承座的軸向振動(dòng)也較大,分別達(dá)到85 μm、80 μm 和70 μm。
為了減小軸向振動(dòng),在風(fēng)機(jī)和電機(jī)之間的對(duì)輪上開展動(dòng)平衡試驗(yàn)。在對(duì)輪上加重494 g∠42°后,軸向振動(dòng)有所減小但效果不明顯,而電機(jī)振動(dòng)大幅度增大(表2)。因此將對(duì)輪配重塊拆除。
正常情況下,軸承垂直、水平兩個(gè)徑向方向上的振動(dòng)降下來(lái)后,軸向振動(dòng)也應(yīng)該能同步下降。本風(fēng)機(jī)葉輪上3 次動(dòng)平衡試驗(yàn)雖然大幅減小了軸承垂直和水平方向振動(dòng),但是軸向振動(dòng)未能取得預(yù)期效果。
從波形和頻譜上看,振動(dòng)主要以工頻分量為主,呈現(xiàn)典型的不平衡特征,沒有表現(xiàn)出不對(duì)中征兆。由于本機(jī)動(dòng)平衡試驗(yàn)現(xiàn)象不太好解釋,決定檢查風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子和電機(jī)轉(zhuǎn)子之間的對(duì)中情況。
這兩根轉(zhuǎn)子采用膜片聯(lián)軸器相連,膜片聯(lián)軸器具有較強(qiáng)的不對(duì)中偏差補(bǔ)償能力,允許兩根轉(zhuǎn)子之間以適度的對(duì)中偏差狀態(tài)運(yùn)轉(zhuǎn)。如果兩根轉(zhuǎn)子之間對(duì)中偏差較大,也會(huì)對(duì)設(shè)備振動(dòng)產(chǎn)生影響。
檢查發(fā)現(xiàn),風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子和電機(jī)轉(zhuǎn)子之間的高低差達(dá)到0.4 mm,張口偏差達(dá)到0.3 mm,都已超出廠家設(shè)計(jì)值。通過(guò)調(diào)整軸承底部墊片,使得兩根轉(zhuǎn)子之間的對(duì)中狀態(tài)滿足設(shè)計(jì)要求。
表1 第1 階段動(dòng)平衡試驗(yàn)數(shù)據(jù) μm
表2 對(duì)輪動(dòng)平衡后振動(dòng) μm
重調(diào)中心后,再次開機(jī)測(cè)試,振動(dòng)發(fā)生了較大變化,對(duì)風(fēng)機(jī)葉輪再次進(jìn)行了2 次動(dòng)平衡試驗(yàn),取得了很好的減振效果(表3)。圖4 是本階段動(dòng)平衡試驗(yàn)后升速過(guò)程中1#瓦水平振動(dòng)隨轉(zhuǎn)速變化情況。雖然振動(dòng)依然隨轉(zhuǎn)速的升高而增大,但是整個(gè)升速過(guò)程中振動(dòng)大幅降低。
(1)膜片聯(lián)軸器雖然有較強(qiáng)的對(duì)中偏差補(bǔ)償能力,但是過(guò)大的對(duì)中偏差對(duì)軸系振動(dòng)的影響較大。采用膜片聯(lián)軸器的軸系對(duì)中精度還是需要高度重視。
(2)本試驗(yàn)結(jié)果表明,不對(duì)中狀態(tài)下振動(dòng)頻譜中主要還是一倍頻分量,并沒有出現(xiàn)常規(guī)理念上的比較明顯的二倍頻分量。針對(duì)不對(duì)中故障機(jī)理的研究還需要進(jìn)一步拓展。
表3 第2 階段動(dòng)平衡試驗(yàn)數(shù)據(jù) μm
圖4 動(dòng)平衡試驗(yàn)后1#瓦水平振動(dòng)隨轉(zhuǎn)速變化情況
(3)對(duì)中偏差狀態(tài)下的動(dòng)平衡試驗(yàn)減小了垂直和水平振動(dòng),但對(duì)軸向振動(dòng)的影響卻很小,而對(duì)中調(diào)整后的動(dòng)平衡試驗(yàn)則同時(shí)減小了垂直、水平和軸向3 個(gè)方向上的振動(dòng)。動(dòng)平衡試驗(yàn)出現(xiàn)異常時(shí),需要拓寬思路,考慮設(shè)備存在的其他缺陷。