案例分享—高温风机振动故障诊断与分析！

某公司1000t/d新型干法生产线经过改造后，产量从900t/d提高到了1350t/d，高温风机工作转速从原来的1050r/min提高到了1300r/min。风机转速提高后，异常振动越来越频繁，曾经造成轴承损坏、轴承走内圆、轴承座螺栓断裂、机架地脚螺栓断裂等多次故障。风机的振动问题，制约了产量的稳定提高，只能保持在1200t/d左右。我们通过对高温风机进行全面的振动测量和跟踪，对比振动档案、改造前后的工艺参数的变化，终于找出了原因，解决了振动问题。

一、设备情况

型号：FW6-2×29№21.5；

风量：220000m3/h；

风压：6860Pa；

工作转速：1050～1410r/min；

调速装置：调速型液力偶合器；

工作温度：350℃；

电动机：Y450-4，710kW，1480r/min。

二、故障情况及振动分析

2002年12月31日，我们对风机振动进行测量，测点布置见图1。

图1 高温风机振动测点布置

除了风机两端轴承座的振动异常外(图中1、2两测点)，其它测点的振动值都在允许范围内。风机转速在1200r/min时1、2测点的振动值见表1，频谱图见图2，在该图上发现风叶不平衡特征非常明显。停机后对风机进行全面检查:检查风机轴承，紧固所有的轴承座螺栓、地脚螺栓，重新调整风机的水平、联轴器间的同轴度，把可能引起振动的因素都尽量排除。在检查中还发现风叶上粘结有不少的物料，像陶瓷片一样脆硬，非常难清理。清理干净后试机，在转速提到1300r/min时振动值正常，各测点的振动位移值都在80μm以下，投料生产几天后，随着投料的增加、转速的提高，振动值又逐步增大，转速越高振动值越大，在频谱图上也存在不平衡特征。停机检查发现风叶上又粘结有不少的物料，清理干净后重新开机投料生产，振动情况和上次一样。如此反复几次，发现风机的振动变化都基本一样，即清理干净后开始几天振动正常，随着投料的增加，转速的提高，振动值逐步加大，转速越高，振动值越大，转速降低，振动值也降低，当转速在不大于1200r/min、工艺操作基本稳定时，振动值也基本稳定。

表1 1200r/min时风机两端轴承座的振动

图2　1200r/min时风机频谱图分析

我们初步怀疑风机振动的主要原因是风叶积料引起风叶不平衡所致。进一步检查分析生产记录，1999年以前风机的风叶基本上是干净的，没有粘结物料；2001年1月22日有过风叶明显不平衡特征的谱线，4月份停机检查发现风叶严重粘结物料，数量也比此次多很多，清理干净后，振动恢复正常。因此，分析认为，这次风机振动的原因除了风叶积料外，还应该有其他的原因。为此我们对风机进行全面的振动测量，发现联轴器端轴承座底座的一边地脚螺栓振动较异常，其测点布置及测量结果见图3。

图3　联轴器端风机轴承座地脚螺栓振动测量

从图3看出，轴承底座南边的地脚螺栓垂直方向的振动最大，达到0.21mm，而其它的地脚螺栓的振动都小的多，可以初步判定，南面的2个地脚螺栓存在松动，那么地脚螺栓上的螺母就应该能往下扭，但对螺母紧固时，螺母却扭不动，地脚螺栓好像并不松，但测量这2个螺栓的振动还是异常，看来问题可能出在基础上，可能地脚螺栓的二次灌浆有问题。停机后，把轴承座、轴承座底座移开检查地脚螺栓，表面上看不出什么问题，用4磅手锤打击地脚螺栓也感觉不到地脚螺栓的松动，把地脚螺栓挖出来，发现地脚螺栓上部与二次灌浆的混凝土结合是好的，但下部二次灌浆的混凝土较松，还渗有机油，这表明这2个地脚螺栓的二次灌浆是有缺陷的，由于二次灌浆只有部分起作用，刚性不够，当风机的振动能量达到一定的时候，就会引起这2条地脚螺栓的振动异常，地脚螺栓的振动又加剧风机的振动，所以说地脚螺栓的二次灌浆缺陷是造成风机振动的主要原因。

改造前，风机工作转速基本上在1050r/min以下，风叶虽然也有积料，存在不平衡现象，但由于转速低，振动的总能量还不足以对有缺陷的二次灌浆的地脚螺栓的振动产生较大的影响，除非不平衡量足够大。2001年4月份的停机清理出来的物料有十几千克，那时候的振动已经引起二次灌浆的有缺陷的地脚螺栓较大的振动，但是由于出现这种振动只有1次，没有进一步查找原因。风叶上的积料是低熔点物料粘上去的，改造前风叶的最高工作温度在400℃以下，生料投料量只有60t/h，物料粘上风叶的几率相对低一些，1999年以前风叶上基本不积料，只是到了2001年4月由于风叶积料太多，引起了风机振动过大而被迫停机清理。

当风机的工作转速从1050r/min提高到1300r/min左右，由于离心力与速度的平方成正比，所以，同等的不平衡的质量，提高转速后的振动能量明显地增大，很少的积料也会造成二次灌浆有缺陷的地脚螺栓较大的振动。另外，改造后，风叶的工作温度有时将近600℃，生料投料量达90t/h，物料比改造前更容易粘结在风叶上，所以，造成风机振动异常现象频繁发生。

三、解决措施

1、处理二次灌浆有缺陷的地脚螺栓

2003年1月对地脚螺栓重新灌浆固定，开机投料生产了1个多月，风机转速在1300r/min左右，产量基本稳定在1350t/d，风机的振动值变化在0.03mm左右，比没处理地脚螺栓前小得多，总的振动值在正常范围内(见表2)。停机检查风叶又积了一些物料，清理干净后振动值也降低至0.03mm左右，所以，我们认为地脚螺栓的二次灌浆缺陷是造成风机振动的主要原因，风叶积料是次要原因。

表2 处理地脚螺栓后1300r/min时风机测点振动值

2、解决风叶积料问题

风叶积料与温度、物料特性、物料量、工艺操作的稳定性等因素有关，物料特性、物料量这2个因素不好控制，能控制的只有温度和工艺操作，温度越高、工艺操作越不稳定，风叶上就越容易积料，正常投料生产时风机的温度并不高，只有300℃左右，只在点火升温阶段和生产过程中突然停止投料时温度才升高，有时将近600℃，若在此时投料，低熔点的物料很容易粘在风叶上。如果在高温风机前增加一个冷风阀，在点火升温阶段和生产过程中突然要停止投料时打开冷风阀，使风机的温度控制在300℃左右，就可以减少风叶积料。但又担心冷风阀密封性能不好，会影响工艺操作，另外，安装工作量较大，需较长时间停机，因此，目前只有要求操作人员尽量稳定操作，每次都利用停机检修机会对风叶进行清理，通过这样的措施来保证风机长期正常运转。目前正常生产，最高月产量达到36089t，风机的振动变化是由于风叶积料不均所致，也在正常范围内，在利用停机机会对风机进行清理后振动即降下来。