新型干法水泥生產(chǎn)線風(fēng)機(jī)的使用及故障排除

崔建學(xué)，董小明，雷德華，劉長(zhǎng)雨

新型干法水泥生產(chǎn)線風(fēng)機(jī)的使用及故障排除

Utilization and Malfunction Elimination of Fans in the New Dry-process Cement Production Line

崔建學(xué)1，董小明1，雷德華1，劉長(zhǎng)雨2

1 新型干法水泥生產(chǎn)線風(fēng)機(jī)的特點(diǎn)

回轉(zhuǎn)窯高溫風(fēng)機(jī)（窯頭風(fēng)機(jī)）其介質(zhì)不是普通的空氣，而是帶有顆粒的高溫氣體，溫度高就意味著介質(zhì)密度小，在工藝上就要選擇耐溫材料；水泥磨循環(huán)風(fēng)機(jī)其介質(zhì)是水泥粉塵，是帶顆粒狀介質(zhì)，這樣的介質(zhì)對(duì)葉片摩擦非常嚴(yán)重，風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)一般要求顆粒含量小于150mg/m3，但是實(shí)際往往達(dá)不到這一要求。因此，風(fēng)機(jī)的高溫、耐磨是水泥生產(chǎn)中安全使用的最主要問(wèn)題。

2 風(fēng)機(jī)安全運(yùn)行的衡量參數(shù)

風(fēng)機(jī)的軸承溫度和振動(dòng)，不僅是水泥生產(chǎn)線風(fēng)機(jī)運(yùn)行安全與否的評(píng)價(jià)參數(shù)，也是使用中的考核參數(shù)。這兩個(gè)參數(shù)控制在合適的范圍內(nèi)，風(fēng)機(jī)就能安全運(yùn)行，水泥生產(chǎn)線也就能安全運(yùn)行。

在一些關(guān)鍵的設(shè)備系統(tǒng)中，兩參數(shù)要參與聯(lián)鎖，也就是超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)后系統(tǒng)要停機(jī)。軸承停機(jī)溫度差40℃左右，絕對(duì)溫度在80℃左右（具體值和測(cè)試方法相關(guān)）。振動(dòng)停機(jī)值在12mm/s左右（振動(dòng)烈度測(cè)量），與廠家采用的標(biāo)準(zhǔn)及設(shè)備種類(lèi)有關(guān)。更詳細(xì)的論述請(qǐng)參閱相關(guān)的專(zhuān)業(yè)文獻(xiàn)。

3 風(fēng)機(jī)故障及處理方法

3.1 風(fēng)機(jī)安裝的對(duì)中

風(fēng)機(jī)安裝過(guò)程的對(duì)中是風(fēng)機(jī)平穩(wěn)運(yùn)行的保證。目前通行的做法是用直尺或鋼鋸條左右卡、上下卡，目測(cè)沒(méi)有問(wèn)題，就認(rèn)為安裝對(duì)中沒(méi)有問(wèn)題。然而正確的做法應(yīng)是用百分表找正，分為單表找正、雙表找正和三表找正，這里只講一下單表找正：焊一個(gè)百分表支架（最好不要用磁力表架），將百分表支架固定在電機(jī)聯(lián)軸器上或者風(fēng)機(jī)聯(lián)軸器上，一是用百分表打聯(lián)軸器的外圓，測(cè)量出上下偏差和左右偏差，計(jì)算中心的偏差值來(lái)指導(dǎo)找正；二是用百分表打聯(lián)軸器的端面，讀出上下張口和左右張口數(shù)值，指導(dǎo)找正。另外兩種找正方法讀者可參閱其他文獻(xiàn)。

找正偏差的要求，隨風(fēng)機(jī)類(lèi)型的不同而有所不同，一般都以廠家的合格證明書(shū)為準(zhǔn)。對(duì)一般的風(fēng)機(jī)而言，角不對(duì)中（張口）0.05mm以?xún)?nèi)、平行不對(duì)中中心在（上下、左右偏）0.08mm以?xún)?nèi)足以滿(mǎn)足要求。

風(fēng)機(jī)水平振動(dòng)大，一般是平行對(duì)中不良引起的；風(fēng)機(jī)軸向振動(dòng)大，一般是角對(duì)中不良引起。對(duì)中不良引起的振動(dòng)在振動(dòng)頻譜分析中一目了然，這也是振動(dòng)分析中最容易判斷的故障之一。

3.2 風(fēng)機(jī)的地腳螺栓

地腳螺栓以及軸承箱螺栓直接影響軸承的支撐剛度，這方面的故障在振動(dòng)資料的介紹中容易被忽略，資料中很少提到螺栓松緊的要求。頻繁拆裝易造成螺栓的緊力不足；機(jī)組長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行造成螺栓緊力不足，斜鐵和二次灌漿缺陷，也會(huì)造成螺栓的緊力不足。支撐剛度差（螺栓緊力不足）是風(fēng)機(jī)振動(dòng)大的原因之一，只要判斷出原因后，處理就很簡(jiǎn)單了。

嚴(yán)格來(lái)講，風(fēng)機(jī)大多是用8.8等級(jí)的螺栓和螺母。以?36的螺栓為例，它的扭矩值為1764Nm，螺母要用力矩扳手?jǐn)Q緊。但實(shí)際上，現(xiàn)場(chǎng)安裝時(shí)沒(méi)有人使用力矩扳手，一般地以操作者的經(jīng)驗(yàn)為準(zhǔn)。

螺栓松動(dòng)引起的振動(dòng)最明顯，特點(diǎn)是水平振動(dòng)比垂直振動(dòng)要大，這一振動(dòng)在現(xiàn)場(chǎng)很容易判斷。

3.3 風(fēng)機(jī)的機(jī)殼安裝與調(diào)整

機(jī)殼的安裝一般都不太引起人們重視，特別是一些小型風(fēng)機(jī)（風(fēng)機(jī)的號(hào)指風(fēng)機(jī)葉輪直徑的分米數(shù)，如9號(hào)風(fēng)機(jī)指葉輪直徑是9dm的風(fēng)機(jī)），機(jī)殼的振動(dòng)往往和管道的振動(dòng)有關(guān)系。

為了減少機(jī)殼對(duì)管道的影響，要求風(fēng)機(jī)進(jìn)出口法蘭和管道之間要用軟聯(lián)接，以避免風(fēng)機(jī)振動(dòng)傳到管道，同時(shí)也避免管道振動(dòng)傳給風(fēng)機(jī)。在水泥生產(chǎn)線上，關(guān)鍵風(fēng)機(jī)（窯頭風(fēng)機(jī)、窯尾風(fēng)機(jī)和循環(huán)風(fēng)機(jī)）都有軟聯(lián)接，小風(fēng)機(jī)（篦冷機(jī)風(fēng)機(jī)、斜槽風(fēng)機(jī)）則都沒(méi)有。

在風(fēng)機(jī)安裝與維護(hù)中，風(fēng)機(jī)機(jī)殼和風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子是分離的，要注意風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)口與轉(zhuǎn)子之間的配合。轉(zhuǎn)子與進(jìn)風(fēng)口（與風(fēng)機(jī)機(jī)殼一起）的間隙決定風(fēng)機(jī)的性能，從理論上講它們之間的間隙是越小越好。理論上要求小于3mm，但實(shí)際上大風(fēng)機(jī)（15號(hào)以上）間隙都在10mm以上，小風(fēng)機(jī)5mm左右。大部分風(fēng)機(jī)使用一段時(shí)間后，由于機(jī)殼下沉引起進(jìn)風(fēng)口與轉(zhuǎn)子之間的間隙偏差，造成風(fēng)機(jī)的性能下降。

3.4 風(fēng)機(jī)的軸承

水泥設(shè)備的風(fēng)機(jī)用滾動(dòng)軸承居多，部分用滑動(dòng)軸承，軸承選用原則是低速輕載用滾動(dòng)軸承，高速重載用滑動(dòng)軸承。

對(duì)于各類(lèi)軸承而言，能夠更大限度地發(fā)揮其作用并能夠延長(zhǎng)其使用壽命，這是科學(xué)使用軸承的目的，這就需要在平時(shí)使用過(guò)程中注意很多細(xì)節(jié)，避免因使用不當(dāng)而造成損失。以SKF為例，SKF軸承游隙過(guò)小時(shí)，最容易出現(xiàn)的狀況是軸承發(fā)熱，如果轉(zhuǎn)速再快的話，就有可能出現(xiàn)燒藍(lán)現(xiàn)象；不加注意繼續(xù)長(zhǎng)時(shí)間在高溫、高速環(huán)境下運(yùn)轉(zhuǎn)，就極有可能出現(xiàn)SKF軸承抱死的現(xiàn)象，并產(chǎn)生對(duì)SKF軸承配套軸或殼體軸承位的拉傷損壞。當(dāng)然，如果不在極限運(yùn)轉(zhuǎn)情況下，SKF軸承絕少出現(xiàn)抱死的現(xiàn)象，即使在無(wú)油潤(rùn)滑的情況下也可以運(yùn)轉(zhuǎn)一段時(shí)間。當(dāng)SKF軸承游隙過(guò)小時(shí)，要正確操作和及時(shí)修補(bǔ)，以利于軸承的使用。

風(fēng)機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中，軸承的溫度是考核的一個(gè)主要指標(biāo)，在標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定為不超過(guò)80℃（環(huán)境溫度為40℃時(shí)）。軸承溫度和環(huán)境溫度有關(guān)，科學(xué)地講是溫差不超過(guò)40℃，這里講的溫度是用直插式溫度計(jì)測(cè)量的溫度。對(duì)于軸承溫度，雖然要求最高限值是80℃，但在實(shí)際遠(yuǎn)沒(méi)有達(dá)到此值時(shí)，就要做處理；如果達(dá)到這一規(guī)定值，就必須立刻停機(jī)處理。

3.5 轉(zhuǎn)子平衡

振動(dòng)是風(fēng)機(jī)運(yùn)行的主要故障，統(tǒng)計(jì)表明轉(zhuǎn)子的不平衡占振動(dòng)故障的70%～80%。這就是一出現(xiàn)振動(dòng)故障，運(yùn)行人員都認(rèn)為風(fēng)機(jī)要做現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡的原因。

轉(zhuǎn)子平衡有兩種方法，一是平衡機(jī)平衡，就是把轉(zhuǎn)子拆下來(lái)，運(yùn)到廠家在動(dòng)平衡機(jī)上進(jìn)行平衡；二是現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡，現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡就是用平衡儀器（或者不用平衡儀器）在現(xiàn)場(chǎng)直接做動(dòng)平衡。經(jīng)對(duì)兩種方法比較后發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)場(chǎng)平衡優(yōu)于平衡機(jī)平衡，其原因?yàn)椋海?）現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡不用拆裝轉(zhuǎn)子，工作簡(jiǎn)單，工作量小；（2）現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡對(duì)生產(chǎn)過(guò)程影響小，現(xiàn)場(chǎng)平衡一般幾個(gè)小時(shí)就可排除故障；（3）現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡平衡效果佳，現(xiàn)場(chǎng)平衡是把風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子、電機(jī)轉(zhuǎn)子、聯(lián)軸器（有時(shí)還有耦合器）一并考慮，動(dòng)平衡是對(duì)整個(gè)軸系的平衡，有時(shí)可以在聯(lián)軸器上加平衡重量，以達(dá)到最佳的平衡效果，而不是平衡機(jī)上的只對(duì)葉輪本身進(jìn)行平衡；（4）現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡的轉(zhuǎn)速就是工作轉(zhuǎn)速，平衡的狀況是風(fēng)機(jī)運(yùn)行的實(shí)際狀態(tài)，所以平衡的精度高，平衡機(jī)上一般轉(zhuǎn)速不會(huì)超過(guò)500r/min，因?yàn)槠胶鈾C(jī)上的拖動(dòng)能力小（≤50kW電機(jī)）；（5）現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡可以消除轉(zhuǎn)子其他振動(dòng)故障，如轉(zhuǎn)軸的彎曲、葉輪的瓢擺就可用動(dòng)平衡進(jìn)行小量的補(bǔ)償。

只要是了解現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡運(yùn)行人員，都希望通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡排除故障。然而現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡對(duì)平衡技術(shù)的要求高，一般都要經(jīng)過(guò)專(zhuān)門(mén)訓(xùn)練，同時(shí)還要用到平衡儀器。

4 風(fēng)機(jī)應(yīng)用建議

4.1 風(fēng)機(jī)振動(dòng)的評(píng)價(jià)

風(fēng)機(jī)振動(dòng)大小的評(píng)價(jià)必須按標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，筆者推薦使用《在非旋動(dòng)部件上測(cè)量和評(píng)價(jià)機(jī)器的機(jī)械振動(dòng)》（GB/T6075.2-2001）。其原因有二，一是該標(biāo)準(zhǔn)等同于ISO10816，我國(guó)同國(guó)際接軌，標(biāo)準(zhǔn)就是ISO標(biāo)準(zhǔn)；二是水泥行業(yè)使用的風(fēng)機(jī)絕大部分都是以測(cè)量軸承座振動(dòng)為準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)就是振動(dòng)的烈度監(jiān)測(cè)。由于行業(yè)不同，各行業(yè)都有自己的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，筆者認(rèn)為水泥行業(yè)使用GB/T6075就是最佳標(biāo)準(zhǔn)，其原因不再贅述。

對(duì)于風(fēng)機(jī)維護(hù)人員來(lái)講，風(fēng)機(jī)的振動(dòng)是越小越好（≤4.5mm/s，優(yōu)秀；新產(chǎn)品），但是標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的值要比此值大，所以不能一味追求振動(dòng)小，因?yàn)檎駝?dòng)小是以增加成本為代價(jià)的。作為旋轉(zhuǎn)機(jī)械的維護(hù)人員，對(duì)振動(dòng)要有深刻的理解和清楚的認(rèn)識(shí)，既不要草木皆兵，造成運(yùn)行成本增加，又不能因振動(dòng)大造成設(shè)備損壞。

4.2 葉輪異物清除

水泥廠風(fēng)機(jī)的運(yùn)行環(huán)境惡劣，葉輪非工作面積灰是常有的事。對(duì)風(fēng)機(jī)不規(guī)律振動(dòng)，首先就要清理葉輪表面積灰。另外粉塵容易造成葉輪磨損，破壞原來(lái)的葉輪平衡，造成風(fēng)機(jī)的振動(dòng)增大，這樣的振動(dòng)就要做轉(zhuǎn)子平衡。

4.3 風(fēng)機(jī)管道檢修

在水泥廠，主要風(fēng)機(jī)的管道是設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)的，管道的走向合理；但一些小風(fēng)機(jī)的管道是現(xiàn)場(chǎng)安裝的，有些并不符合流體流動(dòng)的規(guī)律，往往造成管道振動(dòng)，導(dǎo)致風(fēng)機(jī)振動(dòng)。本人建議在檢修時(shí)，合理布置風(fēng)機(jī)的管道，把小風(fēng)機(jī)的振動(dòng)也降到最小。

[1]李慶宜.通風(fēng)機(jī)[M].北京：機(jī)械出版社，1981.

[2]劉利、馮玉偉.螺栓擰緊力矩的確定及檢驗(yàn)方法[J].煤礦機(jī)械,2007,28(5).

[3]崔建學(xué).風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)與計(jì)算機(jī)[M].西安：西北大學(xué)出版社,1995.

[4]崔建學(xué).離心壓機(jī)的臨界轉(zhuǎn)速監(jiān)測(cè)[J].技術(shù)通訊,1997,(1).

[5]崔建學(xué)，徐飛，劉浩.振動(dòng)分析儀現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用探討[J].工程師,1997,(1).

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