风机产生振动的原因及处理方法

2018-07-30

费新益
(中天钢铁热电厂)
  一、风机产生振动的原因及解决方法
  1.叶轮与主轴配合间隙过大引起的振动,其主要原因是叶轮在制作加工过程中加工精度有误差,轴头出现椭圆,导致配合接触面减少,有原来的面接触变成了点接触。还有在修复过程中检修人员用细砂纸打磨轴头,多次修复后,导致主轴头与叶轮配合间隙过大。
  解决方法:叶轮与主轴配合间隙过大引起的振动,对于新轴要依据图纸进行校核,确保达到叶轮与轴的配合间隙,叶轮轴孔与轴之间为过盈配合,紧力为0.01-0.05mm。另外风机正常运行期间尽量减少检修次数,由于每次检修对于风机主轴都存在一定的磨修,这样一来多次的修复会造成主轴的累积磨损,使主轴轴颈明显变细,达不到孔与轴的过盈配合要求。还有叶轮与主轴安装完毕后,轴头用于锁紧叶轮的锁母必须紧固到位,一旦出现松动会造成风机振动加剧上升。
  2.叶轮本身不平衡所引起的振动,其产生的原因有:叶轮上的零部件松动、变化、变形或产生不均匀的腐蚀、磨损;工作介质中的固体颗粒沉积在转子上;检修中更换的新零部件重量不均匀;制造中叶轮的材质不绝对匀称;加工精度有误差、装配有偏差等。叶轮本身不平衡,叶轮不平衡可分为动不平衡(力偶不平衡)和静不平衡(力矩不平衡)两种。
  解决方法:消除动不平衡的方法是:拆除风机转子,利用动平衡机对转子进行平衡找平,通过平衡机找平的转子,动、静不平衡基本可以得到根除。静不平衡可在现场利用三点平衡法进行找平。
  3.主轴发生弯曲,其主要原因是风机长期处于停用状态,主轴叶轮在自重的作用下,发生弯曲变形。这种情况经常出现在正常运转的风机停用后,再次启机时,出现风机振动超标的现象。再者主轴局部高温也可使轴弯曲。
  解决方法:主轴发生弯曲所引起的振动,主轴弯曲主要产生于日常点检维护工作不到位,对长期停用风机,点检和岗位人员必须每天进行手动盘车,每天盘车角度为60°~120°之间,防止由于风机长时间不运转,在叶轮自重的因素下,主轴发生弯曲变形。还有风机在运行期间,必须每天进行点检,确保风机油位正常,防止由于缺油轴承烧损,造成主轴局部受高温弯曲变形。
  4.基础或机座的刚性不够或不牢,基础钢板薄弱、垫铁松动、位移、地脚螺栓松动等引起的振动。其主要原因是在风机基础施工中,施工单位未按设计要求和施工规范施工,导致基础强度不够。这种振动的特征为有问题的地脚螺栓处的轴承座的振动最大。
  解决方法:如果是风机底座钢结构强度不够,可将风机轴承座拆除,重新制作安装底座钢结构。如混凝土基础强度不够而产生的振动,处理起来就非常麻烦,如基础主体已经出现裂缝,但不是由上至下的贯穿缝,可临时进行处理,此时需要拆除风机轴承座,将开裂部分凿除,并在基础本体上钻孔埋膨胀螺栓,然后在原有基础外侧支钢板并用膨胀螺栓固定,采用高铝水泥或CGM浇注料进行基础浇注。在浇注的新基础上调整风机转子和电动机的同心度,调整风机轴承座的水平度和两座间的水平度和同心度达要求,然后紧固地脚螺栓并将调整垫子与钢板底座焊接固定。最后一种情况就是基础报废,重新浇注。由于基础引发的风机振动,在正常生产时,处理较为困难。因此要求在风机基础施工时就要做好质量把关工作,否则一旦风机投入使用,将给日常维护带来很多麻烦。
  5.风机联轴器中心找正误差引起的振动。风机与电机之间由联轴器联接,传递运动和转矩,不对中是风机最常见的故障,风机的不对中故障是指风机、电机两转子的轴心线与轴承中心线的倾斜或偏移。风机转子系统产生不对中故障后,在旋转过程中会产生一系列对设备运行不利的动态效应,引起联轴器的偏转、轴承的磨损、油膜失稳和轴的挠曲变形等,不仅使转子的轴颈与轴承的相互位置和轴承的工作状态发生了变化,同时也降低了轴系的固有频率,使转子受力及轴承所受的附加力导致风机的异常振动和轴承的早期损坏,危害极大。
  解决方法:重新找正。风机联轴器找正不可能有绝对的同心度与同轴度,允许误差在0.1mm之内。
  6.联轴器与轴配合间隙过大;弹性套间隙过大或间隙不均引起的振动。其主要原因是联轴器在制作加工过程中加工精度有误差,联轴器与主轴配合间隙过大;联轴器柱销孔孔径加工过大;联轴器两侧柱销孔不同心等问题均可造成风机运行振动过高现象。其振动特征为振动为联轴器侧轴承水平振动高。
  解决方法:这类振动一般出现在更换联轴器的时候,对于所要更换的联轴器依据图纸进行校核,确保联轴器与轴的配合间隙为过盈配合,紧力在0.02mm-0.05mm之间;控制柱销孔孔径尺寸和联轴器两侧柱销孔同心度。另一种情况是只更换电机侧或风机侧的联轴器,由于两侧联轴器不是同期同批加工,很难保证联轴器两侧柱销孔同心度,因此建议在更换联轴器时,尽可能的一次更换一付。
  7.引起风机振动的原因:轴承磨损,间隙过大;轴颈磨损,轴承内套与轴颈配合间隙大。轴承装配不良的振动,如果轴颈或轴肩台加工不良,轴颈弯曲,轴承安装倾斜,轴承内圈装配后造成与轴心线不重合,使轴承每转一圈产生一次交变的轴向力作用,滚动轴承的固定圆螺母松动造成局部振动。其振动特征为振动值以轴向为最大,振动频率与旋转频率相等。
  解决方法:轴承磨损,间隙过大;轴颈磨损,轴承内套与轴颈配合间隙大。风机轴承在风机运行中始终处于高速转动,因此不可避免的会出现磨损。因此要求点检人员每天记录风机振动值,掌握轴承的劣化趋势,根据劣化趋势制定科学合理的更换周期,做好预先维修的工作。在修复过程中,同样会出现主轴多次修复后,轴承与主轴配合间隙变大的情况,根据轴承与轴的配合间隙。如轴与轴承间隙在0.010mm范围内,可采用电镀修复主轴轴承装配部位;如轴与轴承间隙在0.025mm范围内,风机转速在1000r/min以下时,可采用主轴轴承装配部位打麻点,配合使用固持胶的方法处理过大的配合间隙。另外要求更换轴承后,轴承必须安装到位,同时轴承锁固锁母必须打紧,并配合止退垫使用。 
  二、结论
  1.风机故障的分析与诊断是一项实践性很强的技术,诊断与处理的成功与否,经验起了重要的作用,以上的知识是最典型、最单一的问题类型。在故障原因难确定的情况下,应从最容易检查的、最容易处理的部位入手,如:紧固各部位的的螺栓、添加润滑油等,逐步向真正的故障部位靠近。结合风机振动故障的性质,通过分析现象就会比较准确、客观地判断出故障的原因,进而就可以成功地处理好风机振动故障。使工作少走弯路,避免误入歧途,造成不必要的人力物力的浪费,甚至更换设备的浪费。
  2.轮毂内如果进灰,将会导致动平衡试验不规律,多次启停振动重复性较差。
  3.采用刚性对轮的风机,只有在不对中偏差较大时,才会对振动有影响;采用齿式或或膜片联轴器的风机,不对中偏差影响可能比刚性对轮大。
  4.大多数情况下都是风机影响电机,可以通过电机单转试验、电机断电惰走试验排除电机故障。
  5.大多数情况下都是水平方向振动大于垂直方向,与两个方向上的刚度差值有关。
  6.大多数情况下,不建议从增强基础或支撑刚度角度出发来处理问题,本质问题实际上并没有解决。
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