工業鍋爐引風機振動原因分析與處理方法

2014-10-31 02:49:00李亞軍

化工與醫藥工程 2014年3期

李亞軍

（西安利君制藥有限責任公司，陜西西安 710077）

我公司35 t工業鍋爐是抗生素原料生產的蒸汽供應設備，引風機在運行中經常出現非正常振動現象，若不及時處置，不但造成設備事故，而且嚴重影響鍋爐的正常運行。抗生素原料生產的連續性特點不希望鍋爐停爐、倒爐，否則會產生不必要的經濟損失。因此，及時監控，分析和處置異常情況尤為重要。我們相應措施是采用PMS設備巡檢系統對引風機進行在線監測，取得良好的效果。

1 振動產生的原因分析

1.1 電動機的振動

電動機轉子通過二支點的滾動軸承來旋轉，軸承的軸向和徑向的間隙很小，在潤滑狀態下磨損產生的振動和掃膛引起的振動極小，一般不會給引風機造成太大的影響。

1.2 引風機軸承箱的振動

軸承箱主軸承損壞和主軸彎曲、地腳螺栓松動和基礎下沉會引起振動。

1.3 聯軸器的振動

聯軸器磨損、連接不良、兩軸中心線偏差均會引起振動。

1.4 風機殼體的振動

風機殼體是由4 mm薄鋼板焊接而成，本身體型較大，運行中煙氣流動使殼體產生共振。

同時，水膜除塵器在處理煙氣的過程中，因水膜的不均勻等原因，煙氣濕度極度不均引起的振動。

1.5 葉輪的振動

煙氣攜帶的灰塵顆粒粘附在葉輪上引起葉輪不平衡、硬質異物進入使風機葉輪變形、葉輪鋼板因應力引起變形、葉輪磨損、進氣導葉損壞進氣不均、引風量過大或過小等原因都會造成振動，所以，葉輪是引起風機振動的最重要部位，也是我們討論的重點。

2 振動造成的危害

2.1 振動對人的危害

在振動環境下工作的人員，視覺受到干擾，精力難以集中等原因，可能出現質量事故，甚至安全事故。其次，振動會干擾周圍人員的睡眠、休息、讀書等日常生活，造成身體健康的危害[1]。

2.2 振動對建筑物的危害

振動施于建筑物，由于振動強度和頻率的不同，將會使得某些建筑物的建筑結構受到破壞。常見的破壞現象表現為基礎和墻壁龜裂、墻皮剝落、石塊滑動、地基變形和下沉等，甚至可使建筑物倒塌。

2.3 振動對精密儀器、設備的危害

振動對精密儀器、設備的影響主要表現在以下二個方面：

（1）振動會影響精密儀器儀表的正常運行，影響對儀器儀表刻度閱讀的準確性和閱讀速度，甚至根本無法讀數。如果振動過大，會直接影響儀器儀表的使用壽命，甚至受到破壞。

（2）對某些靈敏的電器，如：靈敏繼電器，振動甚至會引起其誤動作，從而可能造成一些重大事故。

2.4 振動產生噪聲

振動的物體可直接向空間輻射噪聲，這就是空氣聲。振動又會在土壤中傳播，在傳播過程中，又會激起建筑物基礎、墻體、梁柱、天花板、門窗、管道的振動，這些物體的振動會再次輻射噪聲，這種噪聲叫固體噪聲。顯然，固體噪聲加大了噪聲的危害和影響。

2.5 振動引起軸承發熱、加大電機電流，引發電機故障

2.6 振動可以損壞軸承，聯軸器，基礎底座

3 振動的檢測和分析

3.1 分析方法

時域波形分析及頻譜分析：振動信號以位移、速度、加速度三個參量表示，其最簡單、最直觀的表現形式就是時域波形。對于某些故障信號，其波形具有明顯特征，從中可觀察到周期信號、諧波信號、短脈沖信號，可以直接識別共振現象及調制現象，從而對設備故障作出初步判斷；將時域信號變換成頻域信號加以分析的方法，稱為頻域分析。頻域分析是基于頻譜分析展開的。頻譜分析就是把時間域的各種動態信號變換到頻率域進行分析，其目的是把復雜的時間波形，經傅立葉變換分解為若干單一的諧波分量來研究，以獲得信號的頻率結構以及各諧波幅值、相位、功率及能量與頻率的關系。也就是將構成信號的各種頻率成分都分解開來，便于振源的識別，確定故障部位[2]。

3.2 PMS設備巡檢系統

我公司采用PMS設備巡檢系統對設備進行在線監測。PMS即（power production management system）工程生產管理系統，配合HY-106B便攜式巡檢儀，測量設備的機械設備的振動（加速度、速度、位移）、溫度、轉速等狀態參數。

3.3 典型故障分析

圖1是我公司35 t引風機結構。

圖1 引風機結構示意圖

典型故障：

在運行過程中，引風機1H點（軸承1水平方向）在現場設備巡視過程中使用在線檢測儀（PMS設備）檢測時發現，振動值明顯加大：中班1.328 mm/s，夜班8.270 mm/s，增大了近6倍。

首先，我們將在線監測數據輸入分析系統進行分析。對1H點水平方向的瀑布圖（見圖2）（即將1H點振動信號的幅值譜隨轉速變化而疊置而成的三維譜圖，顯示振動信號中各諧波成分隨轉速變化的情況）進行分析：其譜圖結構有了非常明顯的變化，幾條譜線的值明顯地加大了，這意味著該設備存在著故障隱患。為了確診故障隱患，我們又對1H點的波形、頻譜（見表1）進行分析：電機轉速1 480 r/min，即：電機轉頻=1 480 r/min/60s≈25Hz，從頻譜圖的各頻率分量中我們看到的是25Hz及其倍數，即基頻分量最大，同時還存在較大的二到四倍頻的分量，除此之外沒有其它的頻率分量了，這說明不存在軸承、風機葉輪及松動等隱患；而該時域波形圖近似于正弦波的形狀，正弦波是存在不平衡的典型的時域波形。故而，結合波形圖和頻譜圖我們推斷這是由于轉子失衡而引起的故障隱患。

圖2 1H點的瀑布圖

通過分析系統的分析得出的綜合報表，故障時PMS設備巡檢系統，引風機1H點故障時間波形與頻譜綜合報表及分析見圖3、圖4，表1、表2。

圖3 修理前1H點的時間波形圖

表1 修理前1H點的時間波形分析表

圖4 修理前1H點頻譜圖

表2 修理前1H點頻譜圖分析表

我們立即進行檢修，將引風機開蓋檢查發現，由于受腐蝕，機殼上一塊約150 mm×200 mm見方的鋼板掉在葉輪上，并隨葉輪一起旋轉，而產生不平衡，促使振動值在短短的三天多時間加大了6倍多。并且，當鋼板轉到高位時又掉回到低位，如此循環地轉動著。所以出現了波形圖中上下不對稱的結構，也是頻譜圖中出現二、四倍頻的原因。故障排除后，振動值就恢復了正常，降為1.695 mm/s（見表4）。由于對故障隱患的及時發現、排除，避免了一次設備事故的發生。

修理后 PMS設備巡檢系統：隱患排除后引風機1H點的時間波形與頻譜綜合報表及分析見圖5、圖6，表3、表4。