蘇磊

(天津鋼鐵集團有限公司機械動力部)

摘　要：針對燒結機主抽風機軸向異常振動的問題（tí），使用容知 RH130 測振儀采集（jí）振動（dòng）數據，利（lì）用計算機對采集數（shù）據進行精密分析，確定引起軸（zhóu）向振（zhèn）動的主要原因為轉子軸向不平衡（héng）。通過采用影響係數法在現場（chǎng）進（jìn）行動平衡（héng）校正，解決了煉（liàn）鐵廠燒結機軸向振動較大的現象（xiàng），消（xiāo）除了振動異響（xiǎng），保證了燒結機的穩定運行。

關鍵詞：燒結機；軸向振（zhèn）動；轉子；動平（píng）衡校正

1　引言

天津鋼鐵集（jí）團有（yǒu）限公司煉鐵廠 2# 燒（shāo）結主抽風機自 2006 年 6 月投產，其與燒結機配套（tào）使用的主抽風機屬大型風機，風（fēng）機轉子直徑 3.5 m，是燒結車間廢煙氣清除的主要設備。在設備（bèi）運行時，由於該風機轉速較高，達到 1 000 r/min，其安（ān）全穩定運行至關重要，特別是在該（gāi）風機（jī）高速旋轉狀態下，通過精密診斷及時發現軸向振動（dòng）較（jiào）大的主要原因，對預防設備非（fēi）計劃停（tíng）機顯得尤為重要。通過動平衡技術為風機葉輪添（tiān）加合理配重，使風機振動值恢複至正常水平，為（wéi）風機（jī）的安全運行提供了保障。

2　設備功能及主要技術參數

2.1 設備功（gōng）能

煉鐵廠 2# 燒結主抽（chōu）風機主要（yào）將燒結機中鐵原料，礦粉，生石灰，焦炭，無煙煤等混合物燃燒產生（shēng）的廢煙氣抽出至脫（tuō）硫塔（tǎ），進（jìn）行除塵等一係列工藝操作（zuò），將煙氣中（zhōng）排放的顆粒物保持在 20mg/N m³ 以下，SO2 排放穩定在 100 mg/N m³ 以下，Z終將（jiāng）排放指（zhǐ）標合格的煙氣排放至大（dà）氣。

2.2 主要技（jì）術（shù）參數

名稱：煉（liàn）鐵廠 2# 燒結主抽風機;

型號：SJ20000-14T；

處理煙（yān）氣量：20 000 m³ ;

全壓：42 000 Pa;

介質含塵量<850 mg/m³ ;

電機功率：5 800 kW;

風機轉速：1 000 r/min。

2.3 設備（bèi）傳動圖及主要振動監測點位

如圖 1 所示，煉鐵廠（chǎng） 2# 燒結（jié）主（zhǔ）抽風機由電機（jī）驅動（dòng），風機主軸與電機用彈（dàn）性柱銷（xiāo）聯（lián）軸器與電（diàn）機主軸相連，並傳遞扭矩。H、V、A 分別為振動測（cè）點監測的三個方向，總計四組數據。

3　軸向振動異常原因（yīn）分析

在 2015 年 8 月上旬我（wǒ）們在巡檢過程中發現煉鐵（tiě）廠（chǎng） 2#燒（shāo）結主抽風（fēng）機聲音異常且振動過（guò）大，振動值異常測點為風機主動側與傳（chuán）動（dòng）側，並（bìng）以軸向振（zhèn）動為主（zhǔ），在這種異常振動的情況下，我們（men）對振動數據進行了詳盡的（de）分析，並初步（bù）判斷出幾種出現導致軸向振（zhèn）動（dòng）異常的（de）可能性。

3.1 引起振動值大（dà）以及聲音異響的主要原因（yīn）

煉鐵廠 2# 燒結主抽（chōu）風機在正常工作狀態下以 1 000 r/min高（gāo）速旋轉，由於抽出的煙氣中含有大量（liàng）粉塵，這（zhè）些粉塵在經過風機葉輪時不（bú）可避免的有掛灰（huī）現象的發生，根據經（jīng）驗公式：

F=mrw2　 (1)

式中，m 為掛灰（huī）後產生的不平衡量，r 為不平衡（héng）量（liàng）質心到（dào）轉軸的距離，取主抽風機葉輪半徑 3 m，其中（zhōng） w 為葉輪旋轉速度，啟（qǐ）機（jī）至穩定運行後工作頻率為 1000 r/min，估算煙道（dào）中煙灰粘在葉輪上的質（zhì）量（liàng）為 70 g。

由公式(1)推算（suàn）出（chū）不平衡（héng）力（lì） F=21 000 N

由此可見，在（zài）如此大的離心力下，對轉子的正常工作將造成巨大的影響，將產生聲音異響（xiǎng）以及振動值大（dà）幅增加。

3.2 確定故障（zhàng）原因的（de）分析過程

我們在（zài）現（xiàn）場（chǎng）用手持振動表測量振（zhèn）動地腳，未發現明顯振動幅值（zhí），因此，排除了軸承（chéng）座基礎剛度不夠引起的振動。在振動幅值方（fāng）麵，根據 ISO10816 標準（zhǔn），該主（zhǔ）抽風機允許振動限值為 7.1 mm/s，從（cóng）表 1 中看出，傳動側軸向振動較大（dà）且有（yǒu）劣化趨勢，其次是垂直振動，徑向水平（píng）振動較小，軸向Z大值為 8.21 mm/s，已超（chāo）過振動參照（zhào）標準，這（zhè）次振動（dòng）升高現象與 2014 年 9 月份振動升高現象類似，懷疑仍然是管道窩風引起。

測量信息：天鋼 \ 煉（liàn）鐵 \2# 燒結主抽風機1 600 線速度頻譜(10~3k)

采集時間：2015-08-10，13:04:52

通過現場風道檢查後發現主抽 2# 出風（fēng）口導流板出現較明（míng）顯開焊現象，利用高爐休風（fēng）對導流板（bǎn）補焊後，對該風機振動值又進行測量，各測點振值見表2，聲音異響與（yǔ）振值雖有所下降（jiàng），其中（zhōng）傳動側軸向振動下降至 6.79 mm/s² ，非傳動側軸向振動值下降至 6.96 mm/s² ，但振動幅值並未有明顯改善,根據ISO10816 標準參（cān）照，該風機依然運行在不可長（zhǎng）期穩定運（yùn）行的狀態下。

測?信（xìn）息：天鋼 \ 煉鐵（tiě） \2# 燒結主抽風機 1600 線速度頻譜(10-3k) 

采集時間：2015-08-25 10:07:45 

我們又通過（guò）多次對該風機采集的數（shù）據進行精（jīng）密診斷，並運用頻譜分析(見（jiàn）圖 2)發（fā）現振動主要頻譜為 1 倍頻，並無明顯多倍頻譜，我們分析速度頻譜圖發現除 1 倍（bèi）頻軸頻外無明顯邊頻帶頻譜，也（yě）未發現高倍頻諧波，在主抽風（fēng）機逐漸由低速緩慢升至高速的過程中，振動值也逐（zhú）漸上（shàng）升，綜（zōng）合以上幾點已經可（kě）以排除主抽風（fēng）機機械傳動（dòng）係統產生的聲音異響和振動異常。

根據這些現象我們（men）綜合判斷出以 1 倍頻為主的（de）振（zhèn）動主要由（yóu）主抽風機葉（yè）輪不（bú）平衡原因導致，對於出項的不平衡特征現象，我們決（jué）定采用 RH130 儀器的不平衡添加配重計（jì）算功能對該風機進行動平衡試驗，解決該風（fēng）機軸向（xiàng）振動過大的現象。

測點路徑：天鋼 \ 煉鐵 \2# 燒結主抽風機/1600 線速度頻譜(10-3k);

采樣時間：2015-08-10，13:04:52;

運行轉速：1 000 r/min;

采樣頻率：7 680 Hz。

4　利用 RH130 儀器降低軸向振動值及相關數據分析

RH130 儀器作為高精度動平衡儀器，在（zài）給主抽風機做現場動平衡的過程中，不（bú）能改變振動傳感器和轉速傳感器的位置，因此必須嚴格按照相關規程安裝調試儀器。

RH130 動平衡（héng）儀安裝調試與主要操（cāo）作步驟：

4.1 RH130 儀器安裝與調試（shì）

將儀器的振動值測量通道 FH 1 傳感器並安裝在主抽風機傳動側軸承箱水平線位置，TRIGER通道與激（jī）光發（fā）射器相連，並將激（jī）光發射投對準傳動軸中心（xīn），監測傳動軸轉速（sù），並固定好磁座（zuò），保證動平衡儀在工作過程中受到振動產生數據傳遞誤差。

4.2 試（shì）重（chóng）的選取

以（yǐ） 1 000 r/min 啟動主抽風機電機，經過一段時間使設備達到穩定轉速後測得初始振（zhèn）幅為 329.8 μm，初（chū）始（shǐ）相位為（wéi） 64°。

根據（jù）儀器初始試重計算（suàn）經驗公式：

P=AGg/rw2 s　 (2)

式（shì）中，P 為將要添加的試重;r 為加重半徑;w 為平衡時轉子的角（jiǎo）速度;G 為葉（yè）輪（lún）質量;g 為重力加速度，取 9.8 g/m2 s;s為靈敏度係數，120~150。

對比該風機（jī），初始振幅位移量 310.7 μm，加重（chóng）半徑選擇在葉輪雙排螺栓的（de）Z末端 2 600 mm 處，葉輪（lún）質量約 3 500kg。通（tōng）過公式(2)計算（suàn）出需要添加的（de）試重為 0.46 kg。根據平衡儀提示的相位（wèi） 87°，旋轉風（fēng）機葉輪至合適的角度，將試重塊焊接（jiē）在葉輪（lún）上。

4.3 配重（chóng）選取

重新啟動主抽風機電機，葉輪轉速達到穩定轉速 1 000 r/min 後，通過儀器（qì）計算出配重角度和配重量為 375°，0.55kg，根據提示的相位，我們又旋轉葉輪至相（xiàng）應的角度（dù），添加配（pèi）重塊 0.55 kg，並在同樣（yàng）的半徑處焊接配重（chóng）塊。

4.4 加配重後振動值對比

加配（pèi）重後重新啟機，轉速達到 100 r/min 後通過測量發現振值（zhí）大幅下降至 2.62 mm/s(見圖 3)和(見表3)，完全符合振動標準中規定的振動值大小，並且振動異響消失，使主抽（chōu）風機（jī）安全穩定（dìng）運行。

測量信息：天鋼 \ 煉鐵 \2# 燒結主抽風（fēng）機 1600 線速（sù）度頻譜(10-3k)

采集時間：2015-09-03 10:28:03

測量信（xìn）息，測點路徑：天鋼 \ 煉鐵 \2# 燒結主抽風機/1600 線（xiàn）速度頻（pín）譜(10-3k);

采樣時間：2015-09-03 10:28:03;

運行轉速：1 000 r/min;

采樣頻率：7 680 Hz。

5　結束語

對於煉鐵廠燒（shāo）結 2# 主抽風機這（zhè）類設備，有多種原因會引起軸向（xiàng）振（zhèn）動值異（yì）常，綜合分析（xī）相關振動數據後，才能發現引（yǐn）起軸向振（zhèn）動異（yì）常的真實原因，通過先進的RH130儀器，針對軸向不平衡量添加相（xiàng）應的配重，Z終降低了軸向振值，消除了相關異（yì）響，避免（miǎn）了設（shè）備故（gù）障惡化程（chéng）度還節省了人工時間成本，成功的解決了軸向振動大及異響問題，使設備穩定、安全運行。

來源：《天津冶金》2016年第0z1期