高温风机轴承过维修与动平衡的现场处理
2009-12-16吴 伟
（淮北众城水泥有限责任公司）
（淮北众城水泥有限责任公司）
摘要：介绍了风机轴承过维修与动平衡故障的判别误区，通过实例对故障处理的误区进行了剖析，并对风机振动原因及处理方法作了简单介绍。
关键词：高温风机；轴承过维修；现场动平衡
中图分类号：TH43 文献标识码：B
关键词：高温风机；轴承过维修；现场动平衡
中图分类号：TH43 文献标识码：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
我公司一线1000t/d回转窑窑尾配置1800DIBB50型号高温风机，2000年投入使用以来，风机的进口流量200000m3/h, 全压7500Pa，额定转速1380r/min，配用YOTC-650调速型液力耦合器。2004年6月至2004年8月完成对窑尾系统的技改工作，主要是在分解炉旁增设一座流态化炉。从工艺流程上看，改后系统阻力有所增加。为了增加排风量，2006年8月我公司更换了叶轮、电机，电机由630kW换为800kW，额定转速为1480r/min, 带有液阻调速柜，叶轮换为W6-2×29-4№21.5重庆通用厂产叶轮，风量265000m3/h, 全压7500Pa。在运行中风机出现振动，多次更换风机轴承，可是更换轴承后仍然振动，由于维修方法不当，造成了一些不良后果。
1 高温风机轴承的过维修
1.1 高温风机轴承的更换
技改前，我公司高温风机转速低，风机直径小，风机不平衡问题不突出，由于轴承润滑良好，轴承工作温度也一直正常，未超过55℃。
技改后，由于风量的增加，风机转速要提高，又加上叶轮直径加大，风机的不平衡问题突出。因为是新叶轮磨损的可能性不大，怀疑是轴承磨损游隙加大，更换了风机轴承，原风机轴两端是进口的22224CC/W33型轴承，一直正常运转。一端轴承因受同轴度的影响，磨损比较大，游隙达0.21mm，比标准值大0.05mm，因此换了同型号的新轴承。对于另一端轴承，经检验游隙0.11～0.12mm，符合要求，故没有更换。
更换后，振动没有明显减小。由于生产的需要，风机转速仍需要提高。从理论上讲，转速越高，轴承允许的游隙越小。因此认为风机转速高振动的原因是C3组轴承游隙大所致，故在风机故障停机，将正常使用的轴承改为游隙较小的基本组（C0）游隙轴承。
1.2 高温风机轴承的过维修分析
过维修是指对正常运转无故障征兆的设备进行实际上不必要且非计划性的拆装及换件工作。我公司对风机轴承的更换就是过维修。
从原理上讲，减少轴承游隙有利于提高风机转速，但实际上，进口轴承的游隙组装选配时控制严格，其实际游隙都处于下限值附近。原C3组轴承游隙的标准值为0.120～0.160mm，实际值为0.085～0.090mm(以塞尺检测)，更换后的C0组和C3组轴承的游隙差别并不大，约0.02mm，对于存在不平衡的风机来讲，减小0.02mm的轴承游隙对提速的贡献很小。
2 风机现场动平衡分析
从振动诊断的角度来看，风机具有以下特点：（1）风机是一种旋转机械因而有不平衡、不对中之类的故障；（2）风机有旋转失速、喘振存在的可能性；（3）风机受工作环境的影响，经常造成叶片的磨损，输入的介质还可能粘附在转子上形成随机变化的不平衡；（4）风机由电机驱动，可能存在电磁振动。
做旋转运动的刚性回转体产生的不平衡离心惯性力，是引起机器振动的主要原因之一；平衡是减少这个振源的方法。
基于上述特点，风机的振动可归结为８种类型，见表1
Key words: high temperature fan; excessive maintenance of bearing; dynamic balance on site
0 引言
我公司一线1000t/d回转窑窑尾配置1800DIBB50型号高温风机，2000年投入使用以来，风机的进口流量200000m3/h, 全压7500Pa，额定转速1380r/min，配用YOTC-650调速型液力耦合器。2004年6月至2004年8月完成对窑尾系统的技改工作，主要是在分解炉旁增设一座流态化炉。从工艺流程上看，改后系统阻力有所增加。为了增加排风量，2006年8月我公司更换了叶轮、电机，电机由630kW换为800kW，额定转速为1480r/min, 带有液阻调速柜，叶轮换为W6-2×29-4№21.5重庆通用厂产叶轮，风量265000m3/h, 全压7500Pa。在运行中风机出现振动，多次更换风机轴承，可是更换轴承后仍然振动，由于维修方法不当，造成了一些不良后果。
1 高温风机轴承的过维修
1.1 高温风机轴承的更换
技改前，我公司高温风机转速低，风机直径小，风机不平衡问题不突出，由于轴承润滑良好，轴承工作温度也一直正常，未超过55℃。
技改后，由于风量的增加，风机转速要提高，又加上叶轮直径加大，风机的不平衡问题突出。因为是新叶轮磨损的可能性不大，怀疑是轴承磨损游隙加大，更换了风机轴承，原风机轴两端是进口的22224CC/W33型轴承，一直正常运转。一端轴承因受同轴度的影响，磨损比较大，游隙达0.21mm，比标准值大0.05mm，因此换了同型号的新轴承。对于另一端轴承，经检验游隙0.11～0.12mm，符合要求，故没有更换。
更换后，振动没有明显减小。由于生产的需要，风机转速仍需要提高。从理论上讲，转速越高，轴承允许的游隙越小。因此认为风机转速高振动的原因是C3组轴承游隙大所致，故在风机故障停机，将正常使用的轴承改为游隙较小的基本组（C0）游隙轴承。
1.2 高温风机轴承的过维修分析
过维修是指对正常运转无故障征兆的设备进行实际上不必要且非计划性的拆装及换件工作。我公司对风机轴承的更换就是过维修。
从原理上讲，减少轴承游隙有利于提高风机转速，但实际上，进口轴承的游隙组装选配时控制严格，其实际游隙都处于下限值附近。原C3组轴承游隙的标准值为0.120～0.160mm，实际值为0.085～0.090mm(以塞尺检测)，更换后的C0组和C3组轴承的游隙差别并不大，约0.02mm，对于存在不平衡的风机来讲，减小0.02mm的轴承游隙对提速的贡献很小。
2 风机现场动平衡分析
从振动诊断的角度来看，风机具有以下特点：（1）风机是一种旋转机械因而有不平衡、不对中之类的故障；（2）风机有旋转失速、喘振存在的可能性；（3）风机受工作环境的影响，经常造成叶片的磨损，输入的介质还可能粘附在转子上形成随机变化的不平衡；（4）风机由电机驱动，可能存在电磁振动。
做旋转运动的刚性回转体产生的不平衡离心惯性力，是引起机器振动的主要原因之一；平衡是减少这个振源的方法。
基于上述特点，风机的振动可归结为８种类型，见表1
表1 风机的振动类型
注： n 为风机的转速； z 为风机的叶片数。
3 风机现场修复与动平衡
采用振通907动平衡仪对轴承座振动检测其数据见表2。
3 风机现场修复与动平衡
采用振通907动平衡仪对轴承座振动检测其数据见表2。
表2 风机轴承座振动检测数据
根据测得数据及测点时域波形频谱分析，引起风机振动的主要原因为叶轮不平衡（叶片积灰、磨损）；停车发现11个叶片全部磨穿，造成风机高速旋转时径向受力不对称，产生剧烈振动。因此对风机叶片进行修补，叶轮选用同样的材质12CrMo, 焊条选用R317，并在叶片上堆焊耐磨层，尽量使11个片叶片焊补后的质量相等。Z后对风机进行动平衡，启动风机达到工作转速，经过动平衡仪器测试分析，在105°、半径为1875mm处加1.1kg配重块，停机在指定位置处焊上配重块，启动风机用振动平衡仪测试轴承座，其数据见表3。
表3 风机轴承座振动检测数据
通过表3数据看出：轴承座各项振动均小于4.6mm/s，风机叶轮不平衡的问题已基本解决。
4 结论
由于风机叶轮不平衡引起的非正常振动，只能通过重新进行动平衡来解决，用更换轴承以减少轴承游隙的方法是不能从根本上解决问题的。轴承在运转一段时间后总会有所磨损，磨损量只要在允许范围内并能正常工作，就没必要更换。企图经常保持轴承处于较小的游隙状态下工作是不现实的，也是不经济不合理的。过多的不必要的更换轴承会对设备产生负作用。
高温风机出厂前都经过动、静平衡测试，误差在设计允许范围内。但叶轮为冲压焊接件，焊接成型后产生较大内应力，尽管经过整体退火后加工，但应力消除是不完全的。因此，组焊后的风机叶轮，在生产中受冷热变化、粘灰、磨损及各种停机情况的影响，叶轮与轴或多或少都会产生变形，引起原动平衡的变化，故部分风机在使用过程中会出现难以用一般方法消除的非正常水平振动，需要重新进行动平衡来消除，这才是消除振动的Z有效的方法。
4 结论
由于风机叶轮不平衡引起的非正常振动，只能通过重新进行动平衡来解决，用更换轴承以减少轴承游隙的方法是不能从根本上解决问题的。轴承在运转一段时间后总会有所磨损，磨损量只要在允许范围内并能正常工作，就没必要更换。企图经常保持轴承处于较小的游隙状态下工作是不现实的，也是不经济不合理的。过多的不必要的更换轴承会对设备产生负作用。
高温风机出厂前都经过动、静平衡测试，误差在设计允许范围内。但叶轮为冲压焊接件，焊接成型后产生较大内应力，尽管经过整体退火后加工，但应力消除是不完全的。因此，组焊后的风机叶轮，在生产中受冷热变化、粘灰、磨损及各种停机情况的影响，叶轮与轴或多或少都会产生变形，引起原动平衡的变化，故部分风机在使用过程中会出现难以用一般方法消除的非正常水平振动，需要重新进行动平衡来消除，这才是消除振动的Z有效的方法。
