楊曉敏，寥嘉豪

（攀鋼集團(tuán)攀枝花鋼釩有限公司，四川攀枝花 617000）

0 引言

1#鍍鋅變頻冷卻風(fēng)機(jī)是1#鍍鋅機(jī)組帶鋼熱鍍鋅后的重要冷卻設(shè)備，在推廣使用點(diǎn)檢儀后，該風(fēng)機(jī)的振動(dòng)監(jiān)測(cè)被納入到日常的設(shè)備管理中。設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)期間，1#鍍鋅機(jī)組鍍后冷卻段風(fēng)機(jī)因軸承箱出現(xiàn)振動(dòng)與噪聲增大的現(xiàn)象，于2019 年2月25 日更換軸承后振動(dòng)值和噪聲顯著降低，風(fēng)機(jī)運(yùn)行良好。2019 年3 月18 日，點(diǎn)檢員進(jìn)行日常點(diǎn)檢，在使用手持點(diǎn)檢儀（HY-860C）對(duì)軸承進(jìn)行振動(dòng)數(shù)據(jù)采集時(shí)發(fā)現(xiàn)葉輪端軸承振動(dòng)值顯著升高，最大幅值達(dá)到5.479 mm/s，已處于國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)II 級(jí)中型旋轉(zhuǎn)機(jī)械的警戒值范圍（4.5～7.1 mm/s）。在風(fēng)機(jī)的兩個(gè)軸承位置設(shè)置有測(cè)點(diǎn)1 和測(cè)點(diǎn)2，如圖1 所示。

1 基本參數(shù)及相關(guān)計(jì)算

離心風(fēng)機(jī)型號(hào)：GY6-51-1No-11D。主動(dòng)力為1 臺(tái)三相異步電機(jī)，功率110 kW，最大轉(zhuǎn)速1 500 r/min。風(fēng)機(jī)兩端軸承型號(hào)均為22320CAW33，滾子數(shù)量為單列15 顆，雙列30 顆。電機(jī)與風(fēng)機(jī)通過(guò)彈性柱銷聯(lián)軸器聯(lián)接。葉輪數(shù)量為10 片。聯(lián)軸器柱銷數(shù)量為10 顆。

根據(jù)測(cè)振系統(tǒng)提供的頻譜系數(shù)相關(guān)頻率計(jì)算如下：

（1）風(fēng)機(jī)主頻。檢測(cè)時(shí)電機(jī)速度為最大轉(zhuǎn)速，故電機(jī)轉(zhuǎn)頻f風(fēng)機(jī)=1500÷60=25 Hz；風(fēng)機(jī)與電機(jī)通過(guò)彈性聯(lián)軸器直接連接，故風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)頻f風(fēng)機(jī)=f電機(jī)=25 Hz。

（2）軸承故障頻率。通過(guò)查表得到故障頻率系數(shù)（1 Hz 時(shí)的故障頻率），如表1 所示。

由故障頻率系數(shù)計(jì)算可得25 Hz 時(shí)22320CAW33 軸承的各部件故障頻率，如表2 所示。

（3）葉輪通過(guò)頻率。10 片×25 Hz=250 Hz。

（4）聯(lián)軸器柱銷通過(guò)頻率。10 顆×25 Hz=250 Hz。

圖1 風(fēng)機(jī)測(cè)點(diǎn)位置

2 數(shù)據(jù)采集與分析

2.1 數(shù)據(jù)采集

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)采集的數(shù)據(jù)，水平方向的振動(dòng)值較垂直方向的振動(dòng)值大，更具有典型意義，故采用水平方向的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析。

1#鍍鋅機(jī)組鍍后冷卻段風(fēng)機(jī)3 月18 日采集到的振動(dòng)數(shù)據(jù)，如圖2、表3、表4 和圖3、表5、表6 所示，1H-v 為電機(jī)端軸承水平振動(dòng)測(cè)點(diǎn)；2H-v 為葉輪端軸承水平振動(dòng)測(cè)點(diǎn)。

表1 軸承各部位故障頻率系數(shù)

表2 25 Hz 時(shí)的軸承各部位故障頻率

2.2 頻譜分析

（1）圖2 中，1H-v 頻譜中的2 倍頻幅值大于1 倍頻幅值，可能存在松動(dòng)B 型松動(dòng)，A 型松動(dòng)有可能，C 型松動(dòng)可能性較小。檢查風(fēng)機(jī)底座、軸承箱底座與電機(jī)底座均無(wú)螺栓松動(dòng)現(xiàn)象，A 型松動(dòng)排除。

圖2 電機(jī)端軸承水平振動(dòng)數(shù)據(jù)（3 月18 日）

圖3 葉輪端軸承水平振動(dòng)數(shù)據(jù)（3 月18 日）

表3 電機(jī)端軸承水平振動(dòng)數(shù)據(jù)（3 月18 日）

表4 電機(jī)端軸承水平振動(dòng)主要峰值（3 月18 日）

表5 葉輪端軸承水平振動(dòng)數(shù)據(jù)（3 月18 日）

表6 葉輪端軸承水平振動(dòng)主要峰值（3 月18 日）

（2）圖2 中，風(fēng)機(jī)的1 倍頻、2 倍頻和3 倍頻振動(dòng)幅值大，特別是2 倍頻占主導(dǎo)，可能存在電機(jī)對(duì)中不良現(xiàn)象。

（3）圖3 中，風(fēng)機(jī)2H-v 的1 倍頻25 Hz（1 500 r/min）振動(dòng)幅值5.479 mm/s，較其諧波明顯高出很多，說(shuō)明轉(zhuǎn)子存在不平衡現(xiàn)象或A 型松動(dòng)（已排除）。

（4）圖3 中，風(fēng)機(jī)的1 倍頻、2 倍頻振動(dòng)幅值大，可能出現(xiàn)風(fēng)機(jī)軸彎曲。

（5）測(cè)點(diǎn)1 的主頻振動(dòng)幅值明顯小于測(cè)點(diǎn)2 的主頻振動(dòng)幅值（1H-v：1.745 mm/s；2H-v:5.479 mm/s）。說(shuō)明主要振動(dòng)源來(lái)自葉輪端，葉輪的動(dòng)不平衡或軸彎曲引起的動(dòng)不平衡是振動(dòng)幅值增大的主要因素。

（6）對(duì)照?qǐng)D2 和圖3，較為明顯的頻譜峰值均無(wú)軸承的故障頻率信號(hào)，軸承無(wú)損壞跡象。

（7）對(duì)照?qǐng)D2 和圖3，無(wú)葉輪、聯(lián)軸器的通過(guò)頻率及其諧波，說(shuō)明葉輪及聯(lián)軸器無(wú)損壞跡象。

2.3 分析結(jié)果

葉輪、軸承及聯(lián)軸器均無(wú)損壞頻譜信號(hào)出現(xiàn)，因此判斷葉輪存在不平衡且電機(jī)對(duì)中不良。需要在檢查和調(diào)整葉輪平衡同時(shí)，檢查電機(jī)與風(fēng)機(jī)的軸線對(duì)中情況并予以調(diào)整。

3 風(fēng)機(jī)檢查

3.1 檢查葉輪

檢查發(fā)現(xiàn)葉輪上有一塊重約24 g 的異物（不銹鋼濾網(wǎng)），如圖4 所示。

3.2 檢查電機(jī)對(duì)中

電機(jī)對(duì)中的水平軸向相差很大，偏差量為3.52-0.8=2.72 mm。徑向誤差較小，最大值為（-0.09-0.03）/2=-0.06 mm，如圖5 所示。

3.3 檢查聯(lián)軸器

發(fā)現(xiàn)聯(lián)軸器彈性體因擠壓而破壞，柱銷頭部有明顯的沿軸線一定夾角的軸向摩擦磨損斜紋，如圖6 所示。

3.4 檢查主軸

對(duì)主軸彎曲情況進(jìn)行檢查，主軸的徑向跳動(dòng)量＜0.02 mm。

圖4 葉輪上附著的異物

圖5 電機(jī)對(duì)中檢查記錄（調(diào)整前）

3.5 檢查鎖緊螺母

軸承鎖緊螺母無(wú)松動(dòng)的現(xiàn)象。

3.6 檢查結(jié)果分析

（1）葉輪上存在重約24 g 的異物，導(dǎo)致葉輪存在偏心力，這是葉輪不平衡的主要原因。由偏心距離0.4 m、轉(zhuǎn)速1 500 r/min、偏心質(zhì)量24 g 計(jì)算得到偏心力：F=Μω2r=236.87 Ν。此異物產(chǎn)生的偏心力較大，需要清理。

（2）電機(jī)對(duì)中的軸向誤差最大值：2.72 mm，徑向誤差最大值：0.06 mm，軸向誤差嚴(yán)重超標(biāo)。需要調(diào)整電機(jī)軸線。

（3）聯(lián)軸器彈性體損壞，說(shuō)明聯(lián)軸器因軸線對(duì)中不良導(dǎo)致柱銷頭部在聯(lián)軸器孔內(nèi)有擺動(dòng)和滑動(dòng)摩擦的現(xiàn)象（對(duì)中良好時(shí)為敲擊磨損，無(wú)滑動(dòng)摩擦），需要更換彈性體。

（4）主軸無(wú)彎曲現(xiàn)象。

圖6 聯(lián)軸器彈性體磨損情況

4 檢修與調(diào)整

4.1 清理葉輪

對(duì)葉輪上的異物和灰塵進(jìn)行清理，恢復(fù)葉輪平衡。

4.2 調(diào)整電機(jī)軸線

電機(jī)與風(fēng)機(jī)進(jìn)行對(duì)中調(diào)整，確保電機(jī)軸線與風(fēng)機(jī)軸線誤差在規(guī)定的范圍之內(nèi)，如圖7 所示。

圖7 電機(jī)對(duì)中檢查記錄（調(diào)整后）

圖8 電機(jī)端軸承水平振動(dòng)數(shù)據(jù)（5 月24 日）

圖9 葉輪端軸承水平振動(dòng)數(shù)據(jù)（5 月24 日）

4.3 更換聯(lián)軸器緩沖圈

更換聯(lián)軸器彈性體，避免柱銷磨損帶來(lái)的影響。

5 檢修后數(shù)據(jù)、頻譜分析

5.1 數(shù)據(jù)采集

檢修完畢后對(duì)風(fēng)機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，如圖8、表7、表8 和圖9、表9、表10 所示。

5.2 數(shù)據(jù)、頻譜分析

（1）圖8 中，風(fēng)機(jī)的2 倍頻振動(dòng)幅值有明顯的下降（原值：1.745 mm/s；現(xiàn)值：0.941 mm/s），1 倍頻振動(dòng)幅值也有所下降且占主導(dǎo)地位，振動(dòng)幅值處于良好狀態(tài)，說(shuō)明電機(jī)軸線對(duì)中狀況良好。

（2）圖9 中，風(fēng)機(jī)的1 倍頻振動(dòng)幅值有明顯的下降（原值：5.479 mm/s；現(xiàn)值：1.673 mm/s），2 倍頻振動(dòng)幅值也有明顯下降（原值：2.245 mm/s；現(xiàn)值：1.232 mm/s）。葉輪的不平衡因素消除后主頻的振動(dòng)幅值下降明顯，振動(dòng)幅值處于良好狀態(tài)。

表7 電機(jī)端軸承水平振動(dòng)數(shù)據(jù)（5 月24 日）

表8 電機(jī)端軸承水平振動(dòng)主要峰值（5 月24 日）

表9 葉輪端軸承水平振動(dòng)數(shù)據(jù)（5 月24 日）

表10 葉輪端軸承水平振動(dòng)主要峰值（5 月24 日）

（3）綜合分析圖8、圖9，風(fēng)機(jī)的振動(dòng)最大幅值為1.673 mm/s，已經(jīng)處于良好的運(yùn)行狀態(tài)。

6 結(jié)束語(yǔ)

在本次設(shè)備異常排除過(guò)程中，通過(guò)振動(dòng)監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)幅值突增進(jìn)行振動(dòng)異常診斷是核心環(huán)節(jié)，在轉(zhuǎn)子不平衡和電機(jī)對(duì)中不良導(dǎo)致的其他零部件損壞之前進(jìn)行預(yù)先維修，避免了故障停機(jī)等帶來(lái)的效益損失。開(kāi)展振動(dòng)監(jiān)測(cè)工作能夠?yàn)樾D(zhuǎn)類設(shè)備排查隱患及缺陷提供理論依據(jù)。堅(jiān)持開(kāi)展振動(dòng)監(jiān)測(cè)，重視振動(dòng)異常情況、診斷分析和監(jiān)控，及時(shí)處理異常及缺陷，為提升設(shè)備管理水平提供強(qiáng)有力的支撐。