轴流风机振动故障分析与处理.doc

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1、轴流风机振动故障分析与处理一、设备参数与结构风机型号W12g12.5，叶轮直径D2=1250mm，最高转速n=2550r/min,设计性能参数为：风量Q=235440m3/h,全压p=11000Pa，进口温度t=150℃，进口密度ρ=0.763kg/m3，输送介质为转炉煤气（干法除尘）。风机结构和试验台布置见图1。该风机主要由转子和定子组成，转子包括主轴、叶轮、联轴器、固定端轴承（以下简称轴承1）和非固定端轴承（以下简称轴承2），定子包括进风箱（含进口导叶和轴承I的底座）、机壳（含后导叶和轴承II的底座）、扩压器和钢制风机底座。显然，与一般离心风机结构不同

2、的是，轴承I的底座和轴承II的底座均未与混凝土基础直接接触。为完成运转试验过程，由增速机通过长度为3.3m的加长型空心轴将两台直流电动机串联。一、振动特点根据转炉各冶炼阶段（准备、预热/降罩、吹炼、补吹、出钢、清理炉口、加废钢兑铁）的不同，该风机的运行工况频繁变换。因此，不仅要满足各冶炼阶段所需性能参数以及防泄漏、防爆的要求，还要满足35～38min内低、高速频繁调速运行的要求。所以，制造厂需对其进行严格的出厂运行实验。然而，该风机在运行实验中却发生了严重的振动问题，振动数据见表1，尤其进行的所有实验转速还远达不到最高设计转速2550r/min，显然，这个

3、振动问题的分析和处理十分具有挑战性。由表1可分析其振动特点如下：1）风机振动与转速关联性强，转速越高，振动越大；2）风机升/降速过程中，在同一转速的振动特性相同，具有重复性；3）风机轴承I与轴承II振动相差不大，即振动数量级相同；在2320r/min以上，风机轴承I与轴承II相比，前者垂直方向振动小于后者，而水平方向振动大于后者，显示二者在垂直和水平方向的刚度存在差异；4）增速机振动与转速关联性强，在输出轴反转2400r/min时达到10.0mm/s,由此增加了振动问题的复杂性；5）受电机功率限制，最高转速只有达到正转2349r/min和反转2400r/m

4、in，不可能实施冲转实验；6）风机最高线速度为167m/s,但在试验中无法实施，需由次高转速判断最高转速时的振动特性。三、振动检测分析风机主要有动不平衡、不对中、轴承故障、转子零部件部分松动或脱落、转子转速接近临界转速、共振等八大类振动问题，但具体表现在不同的风机结构上，其振动征兆会有所区别，尤其是振动由多种因素共同作用时，则大大增加了诊断和分析的复杂性。对于本例，不排除为多种因素的复合作用，为此，在振动频谱分析、转子模态测试等方面都进行了相应的分析工作。本例采用的测试仪器和传感器有八通道数据采集箱、四通道信号调理仪、激振器、功率放大器、速度传感器、加速度

5、传感器、力锤及力传感器；所应用的软件有SsCras信号与系统分析、SinSwt正弦扫频动力特性及MaCras机械及结构模态分析。1、增速机振动首先解决增速机振动问题。根据经验，对增速机滑动轴承重新浇瓦、加工，同时将增速机高、低速端联轴器与其齿轮轴重新进行动平衡校正。增速机经过维修后其高速输出端带负荷运行到2400r/min时振动速度仅为2.5mm/s，表明增速机振动已经排除。但在后续的风机试验中（风机振动见表1），则说明风机振动此时已经与增速机无关联。2、振动频谱分析各试验转速下的振动频率分析见表2。正转2349r/min时的振动频谱见图2（其余转速的振动

6、频谱略去），其中：图2（a）、2（b）为轴承I的垂直、水平振动频谱，图2（c）、2（d）为轴承II的垂直、水平振动频谱。由此分析：升速2000r/min以后振动明显增加，频谱以工频分量为主，基本没有2倍频分量且基础振动不大，可以排除轴系对中及基础安装不牢固的可能，但提高转子动平衡品质等级对解决问题是有利的；再升高转子速度后，出现幅值较低的2倍频、3倍频和4倍频分量，不排除叶轮内焊渣、氧化皮或其它异物未清理干净的因素。3、检测共振问题由于无论整机或单独吊出转子组试验，上述振动特性基本一致，所以怀疑存在共振的可能。为此，采用了两种测试方法互为补充。第一种方法：

7、采用正弦扫描法测试转子、机壳内筒和机壳外筒的共振频率。扫描时进风箱、机壳上盖打开，拆除扩压器，转子维持正常安装状态。测试结果见表3和图3。显然，转子一阶弯曲振动临界转速实测结果为55Hz×60=3300r/min，与理论计算结果3335r/min基本一致，说明2400r/min附近的振动与转子临界转速无关；而转子41Hz不能确认为独立的固有频率，可以认为其处于55Hz的频谱边带范围之内；此外，机壳内筒、机壳外筒均检测出41Hz的频率成分，表明存在结构共振的可能。第二种方法：采用锤击法测试定子结构的共振频率。机壳和风机底座敲击点位置见图4。敲击时，进风箱、机

8、壳上盖打开，拆除扩压器，转子维持正常安装状态。在图4中的G1、G2