煤氣離心式鼓風機常見故障及其轉子動平衡分析

徐玉芳，陳 雙

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0 引言

鋼鐵冶煉過程中，煤氣發(fā)生爐產出的煤氣自身壓力很低，往往不能滿足企業(yè)其它用戶的用氣壓力要求，這就需要借助煤氣加壓機對煤氣進行適當增壓。根據(jù)大多數(shù)用戶對煤氣壓力要恒定、流量要可變的要求，大多煤氣回收、輸送部門都采用離心式鼓風機進行煤氣的加壓與輸送，它可以在保證煤氣恒壓的前提下，通過閥門調節(jié)煤氣加壓機進出口閥門開度或調節(jié)進出口旁通閥門的開度大小來實現(xiàn)煤氣流量的調節(jié)。

1 離心式鼓風機的工作原理

煤氣加壓機多選用單級高速離心鼓風機，其工作原理是：原動機通過軸驅動葉輪高速旋轉，氣流由進口軸向進入高速旋轉的葉輪后變成徑向流動被加速，然后進入擴壓腔，改變流動方向而減速，這種減速作用將高速旋轉的氣流中具有的動能轉化為壓能（勢能），使風機出口保持穩(wěn)定壓力。

2 離心式鼓風機主要結構

離心式鼓風機主要由機殼、轉子組件、密封組件、軸承、潤滑裝置以及其它輔助零、部件等部分組成。其作用分別簡述如下：

轉子組件：是鼓風機的主要部件，它是由葉輪、主軸密封套、聯(lián)軸器等部件組成。其中葉輪是鼓風機中最主要的部件，其全部零件均由優(yōu)質鋼制成，葉輪由輪盤，輪蓋和葉片鉚接或焊接而成。其主要作用是使通過葉輪后的氣體壓力增大、速度提高；

主軸：主軸上安裝所有旋轉的零部件。其作用是支撐所有旋轉件并傳遞扭矩；

密封組件：為防止鼓風機在運行時煤氣泄漏，潤滑油泄漏及灰塵、水分等進入軸承；

軸承：軸承是支持轉子，保證轉子能平穩(wěn)旋轉的部件，并能隨轉子所產生的徑向、軸向推力。滑動與滾動兩類軸承在鼓風機中均有應用。

3 離心式鼓風機常見故障及處理方法

（見右表）

故障類型 故障原因 處理方法軸承溫升超標1.軸瓦和軸承體上的油孔堵塞。2.軸承與軸頸配合不良。3.給油量不足。4.軸承安裝不正確，外座圈與軸承體裝配過緊。5.軸瓦間隙小。6.軸頸與軸承內圈配合過盈量太大。7.滾動體有麻點或脫皮等缺陷。8.潤滑脂裝填過多。9.油中含水，破壞了軸承表面的油膜。10.軸承卡住，軸承蓋靠外座圈太近。1.疏通油孔。2.檢查接觸面，重新刮研。3.補充油或清洗油過濾器或檢查油泵。4.調整配合公差。5.檢查間隙量，刮瓦。6.調整配合公差，重新組裝。7.更換軸承。8.適當減少。9.消除油中水或更換新油，消除進水源。10.調整配合公差，重新組裝。振動1.重新找正。2.重新組裝。3.重新清理，進行靜或動平衡試驗。4.更換軸瓦或壓蓋螺栓。5.調整間隙或更換軸承。6.更換葉輪。7.堅固地腳螺栓。8.調整氣封重裝。不能啟動1.聯(lián)軸器找正誤差大。2.葉輪與隔板摩擦。3.轉子不平衡。4.瓦背無公盈或壓蓋與瓦松動。5.軸承間隙過大。6.葉輪葉片嚴重腐蝕。7.地腳螺栓松動。8.氣封中發(fā)生碰撞。1.電路或電氣設備有故障。2.起動軸泵未開或油壓低于正常要求水平。1.電工檢查原因并處理。2.啟動油泵或調整油壓。出口總管沒壓力1.入口閥未開或開度過小。2.電機進線接反，使鼓風機反轉。3.出口管線漏氣。4.進口管線積水太多。1.調整入口閥開度。2.檢查并重接電機接線。3.修補出口管。4.排放積水。

4 煤氣離心式鼓風機轉子的動平衡分析

不平衡是一個旋轉體的質量軸線(慣量軸線)與實際的旋轉軸線不重合。通俗地講，轉子的不平衡是指轉子的重量分布不均勻。造成轉子不平衡的因素很多，例如：轉子材質的不均勻性，聯(lián)軸器的不平衡、鍵槽不對稱，轉子加工誤差，轉子在運動過程中產生的腐蝕、磨損及熱變形等。這些因素造成的不平衡量一般都是隨機的，無法進行計算，需要通過重力試驗（靜平衡）和旋轉試驗（動平衡）來測定和校正，使它降低到允許的范圍內。

4.1 不平衡的表現(xiàn)形式

1）靜力不平衡：表現(xiàn)在一個旋轉體的質量軸線與旋轉軸線不重合，但平行于旋轉軸線，因此不平衡將發(fā)生在單平面上。不平衡所產生的離心力作用于兩端支承上是相等的、同向的。

2）偶力不平衡：表現(xiàn)在一個旋轉體的質量軸線與旋轉軸線不重合，但相交于旋轉體重心，不平衡所產生的離心力作用于兩端支承是相等、反向的。

3）動力不平衡：表現(xiàn)在一個旋轉體的質量軸線與旋轉軸線不重合，而且既不平行也不相交，因此不平衡將發(fā)生在兩個平面上，可以認為動力不平衡是靜力不平衡和偶力不平衡的組合，不平衡所產生的離心力作用于兩端支承，既不相等且向量角度也不相同。

4.2 轉子的動平衡校正方法

動平衡：在轉子兩個校正面上同時進行校正平衡，校正后的剩余不平衡量，以保證轉子在動態(tài)時在許用不平衡量的規(guī)定范圍內，為此動平衡又稱雙面平衡。應用最廣的動平衡方法是工藝平衡法和整機現(xiàn)場動平衡法。

1）工藝平衡法：這種方法的測試系統(tǒng)所受干擾小，平衡精度高，效率高，特別適于對生產過程中的旋轉機械零件作單體平衡，目前在動平衡領域中發(fā)揮著相當重要的作用。

2）整機現(xiàn)場動平衡法：這種方法是機器作為動平衡機座，通過傳感器測轉子有關部位的振動信息，進行數(shù)據(jù)處理，以確定在轉子各平衡校正面上的不平衡及其方位，并通過去重或加重來消除不平衡量。由于轉子在實際工況條件下進行平衡，不需要再裝配等工序，因此整機在工作狀態(tài)下就可獲得高于工藝平衡法的平衡精度。

4.3 動平衡的原理及方法

對于煤氣離心式鼓風機的剛性轉子來說，最適合做低速動平衡試驗。所謂低速動平衡是指平衡轉速較低的動平衡過程。

轉子經過低速動平衡原理：從動力學上應滿足下列兩個平衡方程

力平衡方程

∫u(z)dz+∑Wj=0 (j=1,2……N) （1）

力偶平衡方程

∫u(z)zdz+∑WjZj=0 (j=1,2……N) （2）

式中 u(z)——不平衡量分布函數(shù)；

Wj ——第個校正量；

Zj——所在的軸向坐標；

N——校正量個數(shù)，即校正平面數(shù)。

根據(jù)這兩個方程的相容性，可得知低速動平衡必要和充分的校正量個數(shù)N為2，這是低速動平衡的一大特點。

轉子低速動平衡的方法：一般都是測量轉子軸承的振動，從而分離出與u(z)等效的位于校正面上的不平衡當量Ui，取Wj的大小與Ui相同，方向相反，就能達到方程（1）和（2）的要求。