高溫風機軸承過維修與動平衡的現場處理
2009-12-16
吳 偉
（淮北眾城水泥有限責任公司）
（淮北眾城水泥有限責任公司）
摘要：介紹了風機軸承過維修與動平衡故障的判別誤區，通過實例對故障處理的誤區進行了剖析，并對風機振動原因及處理方法作了簡單介紹。
關鍵詞：高溫風機；軸承過維修；現場動平衡
中圖分類號：TH43 文獻標識碼：B
關鍵詞：高溫風機；軸承過維修；現場動平衡
中圖分類號：TH43 文獻標識碼：B
The Excessive Maintenance of Bearing and Dynamic Balance of Fan in High
Temperature Fan System
Temperature Fan System
Abstract: This paper has introduced the judging mistake of the excessive maintenance of bearing and the fault of dynamic balance. The mistake for treating the fault is analyzed through examples. And the vibration reason and its treating method are briefly introduced.
Key words: high temperature fan; excessive maintenance of bearing; dynamic balance on site
0 引言
我公司一線1000t/d回轉窯窯尾配置1800DIBB50型號高溫風機，2000年投入使用以來，風機的進口流量200000m3/h, 全壓7500Pa，額定轉速1380r/min，配用YOTC-650調速型液力耦合器。2004年6月至2004年8月完成對窯尾系統的技改工作，主要是在分解爐旁增設一座流態化爐。從工藝流程上看，改后系統阻力有所增加。為了增加排風量，2006年8月我公司更換了葉輪、電機，電機由630kW換為800kW，額定轉速為1480r/min, 帶有液阻調速柜，葉輪換為W6-2×29-4№21.5重慶通用廠產葉輪，風量265000m3/h, 全壓7500Pa。在運行中風機出現振動，多次更換風機軸承，可是更換軸承后仍然振動，由于維修方法不當，造成了一些不良后果。
1 高溫風機軸承的過維修
1.1 高溫風機軸承的更換
技改前，我公司高溫風機轉速低，風機直徑小，風機不平衡問題不突出，由于軸承潤滑良好，軸承工作溫度也一直正常，未超過55℃。
技改后，由于風量的增加，風機轉速要提高，又加上葉輪直徑加大，風機的不平衡問題突出。因為是新葉輪磨損的可能性不大，懷疑是軸承磨損游隙加大，更換了風機軸承，原風機軸兩端是進口的22224CC/W33型軸承，一直正常運轉。一端軸承因受同軸度的影響，磨損比較大，游隙達0.21mm，比標準值大0.05mm，因此換了同型號的新軸承。對于另一端軸承，經檢驗游隙0.11～0.12mm，符合要求，故沒有更換。
更換后，振動沒有明顯減小。由于生產的需要，風機轉速仍需要提高。從理論上講，轉速越高，軸承允許的游隙越小。因此認為風機轉速高振動的原因是C3組軸承游隙大所致，故在風機故障停機，將正常使用的軸承改為游隙較小的基本組（C0）游隙軸承。
1.2 高溫風機軸承的過維修分析
過維修是指對正常運轉無故障征兆的設備進行實際上不必要且非計劃性的拆裝及換件工作。我公司對風機軸承的更換就是過維修。
從原理上講，減少軸承游隙有利于提高風機轉速，但實際上，進口軸承的游隙組裝選配時控制嚴格，其實際游隙都處于下限值附近。原C3組軸承游隙的標準值為0.120～0.160mm，實際值為0.085～0.090mm(以塞尺檢測)，更換后的C0組和C3組軸承的游隙差別并不大，約0.02mm，對于存在不平衡的風機來講，減小0.02mm的軸承游隙對提速的貢獻很小。
2 風機現場動平衡分析
從振動診斷的角度來看，風機具有以下特點：（1）風機是一種旋轉機械因而有不平衡、不對中之類的故障；（2）風機有旋轉失速、喘振存在的可能性；（3）風機受工作環境的影響，經常造成葉片的磨損，輸入的介質還可能粘附在轉子上形成隨機變化的不平衡；（4）風機由電機驅動，可能存在電磁振動。
做旋轉運動的剛性回轉體產生的不平衡離心慣性力，是引起機器振動的主要原因之一；平衡是減少這個振源的方法。
基于上述特點，風機的振動可歸結為８種類型，見表1
Key words: high temperature fan; excessive maintenance of bearing; dynamic balance on site
0 引言
我公司一線1000t/d回轉窯窯尾配置1800DIBB50型號高溫風機，2000年投入使用以來，風機的進口流量200000m3/h, 全壓7500Pa，額定轉速1380r/min，配用YOTC-650調速型液力耦合器。2004年6月至2004年8月完成對窯尾系統的技改工作，主要是在分解爐旁增設一座流態化爐。從工藝流程上看，改后系統阻力有所增加。為了增加排風量，2006年8月我公司更換了葉輪、電機，電機由630kW換為800kW，額定轉速為1480r/min, 帶有液阻調速柜，葉輪換為W6-2×29-4№21.5重慶通用廠產葉輪，風量265000m3/h, 全壓7500Pa。在運行中風機出現振動，多次更換風機軸承，可是更換軸承后仍然振動，由于維修方法不當，造成了一些不良后果。
1 高溫風機軸承的過維修
1.1 高溫風機軸承的更換
技改前，我公司高溫風機轉速低，風機直徑小，風機不平衡問題不突出，由于軸承潤滑良好，軸承工作溫度也一直正常，未超過55℃。
技改后，由于風量的增加，風機轉速要提高，又加上葉輪直徑加大，風機的不平衡問題突出。因為是新葉輪磨損的可能性不大，懷疑是軸承磨損游隙加大，更換了風機軸承，原風機軸兩端是進口的22224CC/W33型軸承，一直正常運轉。一端軸承因受同軸度的影響，磨損比較大，游隙達0.21mm，比標準值大0.05mm，因此換了同型號的新軸承。對于另一端軸承，經檢驗游隙0.11～0.12mm，符合要求，故沒有更換。
更換后，振動沒有明顯減小。由于生產的需要，風機轉速仍需要提高。從理論上講，轉速越高，軸承允許的游隙越小。因此認為風機轉速高振動的原因是C3組軸承游隙大所致，故在風機故障停機，將正常使用的軸承改為游隙較小的基本組（C0）游隙軸承。
1.2 高溫風機軸承的過維修分析
過維修是指對正常運轉無故障征兆的設備進行實際上不必要且非計劃性的拆裝及換件工作。我公司對風機軸承的更換就是過維修。
從原理上講，減少軸承游隙有利于提高風機轉速，但實際上，進口軸承的游隙組裝選配時控制嚴格，其實際游隙都處于下限值附近。原C3組軸承游隙的標準值為0.120～0.160mm，實際值為0.085～0.090mm(以塞尺檢測)，更換后的C0組和C3組軸承的游隙差別并不大，約0.02mm，對于存在不平衡的風機來講，減小0.02mm的軸承游隙對提速的貢獻很小。
2 風機現場動平衡分析
從振動診斷的角度來看，風機具有以下特點：（1）風機是一種旋轉機械因而有不平衡、不對中之類的故障；（2）風機有旋轉失速、喘振存在的可能性；（3）風機受工作環境的影響，經常造成葉片的磨損，輸入的介質還可能粘附在轉子上形成隨機變化的不平衡；（4）風機由電機驅動，可能存在電磁振動。
做旋轉運動的剛性回轉體產生的不平衡離心慣性力，是引起機器振動的主要原因之一；平衡是減少這個振源的方法。
基于上述特點，風機的振動可歸結為８種類型，見表1
表1 風機的振動類型
注： n 為風機的轉速； z 為風機的葉片數。
3 風機現場修復與動平衡
采用振通907動平衡儀對軸承座振動檢測其數據見表2。
3 風機現場修復與動平衡
采用振通907動平衡儀對軸承座振動檢測其數據見表2。
表2 風機軸承座振動檢測數據
根據測得數據及測點時域波形頻譜分析，引起風機振動的主要原因為葉輪不平衡（葉片積灰、磨損）；停車發現11個葉片全部磨穿，造成風機高速旋轉時徑向受力不對稱，產生劇烈振動。因此對風機葉片進行修補，葉輪選用同樣的材質12CrMo, 焊條選用R317，并在葉片上堆焊耐磨層，盡量使11個片葉片焊補后的質量相等。Z后對風機進行動平衡，啟動風機達到工作轉速，經過動平衡儀器測試分析，在105°、半徑為1875mm處加1.1kg配重塊，停機在指定位置處焊上配重塊，啟動風機用振動平衡儀測試軸承座，其數據見表3。
表3 風機軸承座振動檢測數據
通過表3數據看出：軸承座各項振動均小于4.6mm/s，風機葉輪不平衡的問題已基本解決。
4 結論
由于風機葉輪不平衡引起的非正常振動，只能通過重新進行動平衡來解決，用更換軸承以減少軸承游隙的方法是不能從根本上解決問題的。軸承在運轉一段時間后總會有所磨損，磨損量只要在允許范圍內并能正常工作，就沒必要更換。企圖經常保持軸承處于較小的游隙狀態下工作是不現實的，也是不經濟不合理的。過多的不必要的更換軸承會對設備產生負作用。
高溫風機出廠前都經過動、靜平衡測試，誤差在設計允許范圍內。但葉輪為沖壓焊接件，焊接成型后產生較大內應力，盡管經過整體退火后加工，但應力消除是不完全的。因此，組焊后的風機葉輪，在生產中受冷熱變化、粘灰、磨損及各種停機情況的影響，葉輪與軸或多或少都會產生變形，引起原動平衡的變化，故部分風機在使用過程中會出現難以用一般方法消除的非正常水平振動，需要重新進行動平衡來消除，這才是消除振動的Z有效的方法。
4 結論
由于風機葉輪不平衡引起的非正常振動，只能通過重新進行動平衡來解決，用更換軸承以減少軸承游隙的方法是不能從根本上解決問題的。軸承在運轉一段時間后總會有所磨損，磨損量只要在允許范圍內并能正常工作，就沒必要更換。企圖經常保持軸承處于較小的游隙狀態下工作是不現實的，也是不經濟不合理的。過多的不必要的更換軸承會對設備產生負作用。
高溫風機出廠前都經過動、靜平衡測試，誤差在設計允許范圍內。但葉輪為沖壓焊接件，焊接成型后產生較大內應力，盡管經過整體退火后加工，但應力消除是不完全的。因此，組焊后的風機葉輪，在生產中受冷熱變化、粘灰、磨損及各種停機情況的影響，葉輪與軸或多或少都會產生變形，引起原動平衡的變化，故部分風機在使用過程中會出現難以用一般方法消除的非正常水平振動，需要重新進行動平衡來消除，這才是消除振動的Z有效的方法。
