丁寶柱

（中國石油蘭州石化分公司機(jī)電儀運(yùn)維中心，甘肅蘭州 730060）

0 引言

廢酸再生單元的主要作用是將烷基化單元產(chǎn)生的廢酸裂解加工成濃硫酸，一部分再輸送回烷基化單元作為催化劑進(jìn)行循環(huán)使用，一部分作為產(chǎn)品外送。廢酸焚燒裂解過程產(chǎn)生的熱量用于副產(chǎn)中壓蒸汽，在實(shí)現(xiàn)節(jié)能環(huán)保的同時降低生產(chǎn)成本。在將廢酸加工成濃硫酸的過程中，高溫風(fēng)機(jī)K920（圖1）擔(dān)負(fù)著不可替代的作用，因此該風(fēng)機(jī)運(yùn)行的安全性和平穩(wěn)性尤為重要。高溫風(fēng)機(jī)K920 設(shè)備參數(shù)見表1。

表1 高溫風(fēng)機(jī)K920 設(shè)備參數(shù)

圖1 高溫風(fēng)機(jī)K920

1 檢修數(shù)據(jù)及故障描述

1.1 風(fēng)機(jī)首次檢修數(shù)據(jù)（表2、表3）

表2 主軸軸頸圓柱度 mm

表3 主軸軸頸跳動值mm

更換2220-K-M-C3 TAL M126.H 型軸承一套；2220-E1-XL-K-C3 CHINA 8111 型軸承一套。轉(zhuǎn)子做動平衡：清洗后，按精度等級G2.5 進(jìn)行動平衡校驗(yàn)。不平衡剩余量為1271 g.mm，轉(zhuǎn)子重量為455kg，反算精度等級：

符合標(biāo)準(zhǔn)要求G2.5 精度的要求。

1.2 故障描述

2021 年11 月14 日對高溫風(fēng)機(jī)K920 進(jìn)行拆檢，解體后發(fā)現(xiàn)風(fēng)機(jī)葉輪側(cè)氣封（四瓣碳環(huán)）腐蝕、磨損嚴(yán)重，軸承輕微磨損，其他未發(fā)現(xiàn)明顯異常。更換葉輪側(cè)氣封、軸承，對轉(zhuǎn)子整體進(jìn)行動平衡校驗(yàn)后回裝。2021 年11 月30 日，該風(fēng)機(jī)第一次試車運(yùn)行時，在電機(jī)轉(zhuǎn)速為700 r/min，負(fù)荷為50%左右時，風(fēng)機(jī)振動值為3.2 mm/s，當(dāng)風(fēng)機(jī)負(fù)荷提至70%，電機(jī)轉(zhuǎn)速在1500 r/min左右時，振動值突然上升至10 mm/s 左右，當(dāng)風(fēng)機(jī)繼續(xù)提高負(fù)荷，電機(jī)轉(zhuǎn)速再次提高時，風(fēng)機(jī)的振動進(jìn)一步上升，嚴(yán)重影響裝置的運(yùn)行和正常生產(chǎn)。

1.3 異常振動原因分析及診斷

2021 年11 月30 日風(fēng)機(jī)振動發(fā)生時，狀態(tài)監(jiān)測專業(yè)技術(shù)人員第一時間利用C2140 型分析儀對風(fēng)機(jī)前、后軸承部位進(jìn)行了監(jiān)測，結(jié)合采集的數(shù)據(jù)、頻譜圖及經(jīng)驗(yàn)，經(jīng)過分析認(rèn)為風(fēng)機(jī)存在著與基礎(chǔ)（鋼結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)）共振的現(xiàn)象，為此，對該風(fēng)機(jī)的基礎(chǔ)進(jìn)行了加固，目的是改變風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)的固有頻率，以達(dá)到消除風(fēng)機(jī)與基礎(chǔ)共振的目的。

1.4 基礎(chǔ)加固消除共振

風(fēng)機(jī)停機(jī)后，裝置安排專業(yè)人員從消除共振專業(yè)方面對該風(fēng)機(jī)的基礎(chǔ)進(jìn)行了加固，在風(fēng)機(jī)與電機(jī)聯(lián)合底座下方四個支腳在垂直方向、水平方向分別用工字鋼進(jìn)行焊接加固。并在風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)的各個點(diǎn)加防振墊。

2 風(fēng)機(jī)加固基礎(chǔ)后異常振動分析及處理

2.1 故障描述及監(jiān)測

風(fēng)機(jī)加固完基礎(chǔ)后，于2021 年12 月8 日進(jìn)行第二次試車，在50%的負(fù)荷下，轉(zhuǎn)速700 r/min 左右時，風(fēng)機(jī)的振動值為3.0 mm/s 左右，由于工藝需要，風(fēng)機(jī)的負(fù)荷只能提至50%左右，為了使風(fēng)機(jī)在高負(fù)荷狀態(tài)下進(jìn)行試車，裝置引入熱風(fēng)進(jìn)行試車（實(shí)際介質(zhì)為高溫富SO2工藝氣），引入熱風(fēng)后，負(fù)荷提至70%時，振動值為9.0 mm/s，負(fù)荷提至90%以上時，振動值上升至20 mm/s 左右。振動值較上次有所降低，卻仍然超標(biāo)（廠家允許的振動值≤7.2 mm/s），之后風(fēng)機(jī)監(jiān)測運(yùn)行至12 月17 日，但振動仍然居高不下，正逢裝置由于其他問題臨時停工，故風(fēng)機(jī)停機(jī)檢修。

2.2 故障診斷

分析風(fēng)機(jī)停機(jī)前的監(jiān)測數(shù)據(jù)，引起風(fēng)機(jī)振動的原因可能有以下兩點(diǎn)：

（1）在對風(fēng)機(jī)各轉(zhuǎn)速下的波形、頻譜圖、Bode 圖（圖2、圖3）進(jìn)行分析認(rèn)為，風(fēng)機(jī)振動通頻值以1×頻為主，其他諧波分量很小，工頻振動值無下降的趨勢，且工頻相位變化反復(fù)無常，約128°左右，故判斷此次引起風(fēng)機(jī)振動的主要原因?yàn)檗D(zhuǎn)子動不平衡所引起的工頻增大。風(fēng)機(jī)在試車過程中，其他各項指標(biāo)正常，工藝操作平穩(wěn)。

圖2 軸承座葉輪端H 方向振動頻譜

圖3 軸承座葉輪端V 方向振動頻譜

（2）該風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子為剛性轉(zhuǎn)子，但基礎(chǔ)為撓性的，故從風(fēng)機(jī)升速過程中、振幅與相位隨轉(zhuǎn)速變化關(guān)系曲線Nyquist 圖（圖4、圖5）可以看出，風(fēng)機(jī)在升速過程中水平方向出現(xiàn)多個共振轉(zhuǎn)速（530 r/min、694 r/min、1434 r/min），其中轉(zhuǎn)速在1434 r/min時振動值最大；垂直方向存在一個共振轉(zhuǎn)速（816 r/min）。由于K920 風(fēng)機(jī)運(yùn)行時的轉(zhuǎn)速是隨著工藝負(fù)荷在不斷變化，風(fēng)機(jī)負(fù)荷的波動區(qū)間為85%～97%，對應(yīng)的工作轉(zhuǎn)速在1700～1954 r/min，接近1434 r/min 的共振轉(zhuǎn)速，因此該風(fēng)機(jī)運(yùn)行時還存在與基礎(chǔ)的共振問題。

圖4 葉輪端H 方向Nyquist 圖

圖5 葉輪端V 方向Nyquist 圖

根據(jù)以上分析得出，第一，引起風(fēng)機(jī)振動的主要原因?yàn)轱L(fēng)機(jī)動平衡不良引起的1×工頻增大；第二，風(fēng)機(jī)存在著與基礎(chǔ)共振的問題，風(fēng)機(jī)正常運(yùn)行的轉(zhuǎn)速1700～1961 r/min，最接近的共振點(diǎn)在1434 r/min 左右，故風(fēng)機(jī)還存在與基礎(chǔ)共振的問題。

2.3 現(xiàn)場動平衡

根據(jù)以上分析，車間配合監(jiān)測中心準(zhǔn)備風(fēng)機(jī)現(xiàn)場動平衡方案及方案實(shí)施前的準(zhǔn)備工作。2021 年12 月17 日下午，根據(jù)既定的方案，對風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子做現(xiàn)場動平衡，經(jīng)過3 次配重反復(fù)測量，直到振動值降低至允許、穩(wěn)定的范圍，并且直到相位沒有變化，現(xiàn)場動平衡的過程及數(shù)據(jù)見表4。

表4 現(xiàn)場動平衡數(shù)據(jù)（轉(zhuǎn)速1700 r/min）

如圖6 所示，平衡后風(fēng)機(jī)各測點(diǎn)振動速度頻譜中1×頻幅值大幅下降，平衡效果良好。

圖6 平衡后葉輪端水平H、垂直V 和軸向A 方向振動頻譜

2.4 現(xiàn)場動平衡后試車

2021 年12 月25 日，廢酸單元開工，風(fēng)機(jī)運(yùn)行正常，帶入負(fù)荷后振動明顯降低，當(dāng)負(fù)荷提升至為97%，轉(zhuǎn)速為1954 r/min 時，各監(jiān)測點(diǎn)的振動值見表5。

表5 各測點(diǎn)振動值 mm/s

3 結(jié)論及改進(jìn)

3.1 結(jié)論

第一次檢修后，風(fēng)機(jī)不平衡剩余量、反算得轉(zhuǎn)子動平衡精度等級均符合廠家的要求，但在轉(zhuǎn)子上動平衡機(jī)時，取的轉(zhuǎn)速僅為301 r/min，做的只是低速動平衡，雖然該風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)子為剛性轉(zhuǎn)子，故在通常情況下，剛性轉(zhuǎn)子做低速動平衡校正即可消除力與力偶這兩個基本的不平衡量，理論上做低速動平衡完全可以滿足風(fēng)機(jī)在高速下運(yùn)轉(zhuǎn)，但由于風(fēng)機(jī)的基礎(chǔ)為撓性基礎(chǔ)，故在做動平衡的時候應(yīng)該盡量選擇做高速動平衡試驗(yàn)，以消除另一個基本不平衡量，即振型不平衡量。有關(guān)文獻(xiàn)顯示，有一部分高速轉(zhuǎn)子做低速動平衡校驗(yàn)是不能使其到達(dá)平衡運(yùn)轉(zhuǎn)的。因此，該風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子做低速動平衡校驗(yàn)是不能使其在高速下達(dá)到平衡運(yùn)行的。該風(fēng)機(jī)工作轉(zhuǎn)速接近水平方向共振頻率，當(dāng)不平衡量增加時，振動幅值會快速增長，最終導(dǎo)致風(fēng)機(jī)在工作轉(zhuǎn)速下反復(fù)出現(xiàn)振動異常問題。

3.2 改進(jìn)措施

（1）加強(qiáng)風(fēng)機(jī)的監(jiān)測，保證裝置運(yùn)行和正常生產(chǎn)。

（2）今后在做剛性轉(zhuǎn)子、撓性基礎(chǔ)的轉(zhuǎn)子動平衡時，盡量選擇在動平衡機(jī)上做高速動平衡校驗(yàn)，或做現(xiàn)場動平衡校驗(yàn)，以提高轉(zhuǎn)子動平衡精度。