皮帶機驅動裝置振動超標原因分析及解決實例

陶 平

（中國港灣工程有限責任公司，北京 100027）

摩洛哥萊斯菲爾港熱電廠的一條煤料輸送皮帶機，其額定輸送量為4800t/h，帶寬1800mm，長度1117m，于2014年3月投入使用。運行約一年后，其出現電動機噪音過大及振動異常問題。該皮帶機驅動裝置由電動機、齒輪減速器、液力偶合器和滾筒組成，由兩臺630kW的西門子電動機驅動，其型號為1P 1LA4402-4AN70-Z，電壓6.6kV，轉速為1490r/min。驅動架平臺由30mm鋼板，350mm×20mm方管和筋板焊接而成，支腿與基礎鉸接，鉸支座內為φ160mm×30mm聚氨酯減震軸套，整個驅動裝置的結構如圖1所示。

圖1 皮帶機驅動裝置結構

1 振動測量和溫度監控

采用斯凱孚SKF的CMXA70便攜式數據采集與FFT頻譜分析儀，對該皮帶機的電動機和減速機的振動現場檢測，并進行數據采集和分析。采用雷泰RAYTEK MT4手持式紅外測溫儀對電動機和減速機在不同工況下的溫度進行監測。

驅動裝置各振動測量分布點位置如圖2所示，所測得的電動機及減速器的振動頻譜圖如圖3所示。

圖2 驅動裝置各振動測量分布點位置

對電動機和減速機在皮帶機不同工況下運行的溫度變化進行測量，監控的溫度變化都在設備正常運行范圍內，基本可以排除設備故障原因，但還需停機進一步的檢查。對于大型機組，當其額定功率＞300kW，軸高＞315mm時，根據《機械振動標準》（ISO_10816-3-2009），其振動檢測標準如表1所示。

表1 大型機組振動檢測標準（功率＞300kW，軸高＞315mm）

圖3 電動機及減速器的振動頻譜圖

A區：新調試設備的振動通常在該區域。

B區：在此區域內有振動的機器通常被認為可以長期使用，沒有任何限制。

C區：振動落在該區域內的機器通常被認為是長期連續使用的。通常，機器可以在這些條件下運行一段有限的時間，直到有機會根據需要采取糾正措施。

D區：振動值在這個區域通常被認為足以損壞機器。

2 振動原因分析和排查

2.1 設備原因

從圖3所示的振動頻譜中可以看出，電動機垂直向振動頻譜中存在高頻區，而電機故障引起的原因有：電機軸承圈松動，軸承間隙過大，軸承損壞；電機內部軸承軸向定位不準，引起偏心，電機轉子不平衡，輸入電流偏差等。停機電機對電機進行檢查，未發現電動機有異常。

對液力偶合器進行核查，結構無損傷，液壓油正常，而其動不平衡也是引起振動的原因。筆者聯系廠家，并查實偶合器出廠時做的動平衡試驗報告，耦合器合格，排除液力耦合器本身問題。

對齒輪減速器進行檢查，因為齒輪箱中的軸、齒輪和軸承在工作時會產生振動，如果產生故障會引起振動超標。其故障主要發生在齒輪、傳動軸和軸承中，一般常見的典型故障形式有：斷齒、齒形誤差、齒輪磨損、軸彎曲、軸不平衡、軸不對中和軸承疲勞剝落。筆者聯系廠家核實出廠試驗報告，并打開齒輪箱外殼，對內部進行檢查，未發現異常；放出液壓油，也未發現鐵屑，由此排除減速器本身故障。

2.2 裝配原因

驅動裝置在現場安裝時，裝配存在誤差而不同心，這也是造成振動超標的主要原因，其中包括滾筒軸與減速器、減速器與液力偶合器、液力偶合器與電動機。采用普盧福的型號ROTALIGN ULTRA的激光對中儀對同軸度進行了檢測，發現偶合器與電動機軸的同軸度0.43mm，超出規定的0～0.15mm的允許范圍，隨后對其同軸度進行了仔細校正，控制在小于0.04mm的范圍內。校正后開機啟動，再對振動進行測量，發現電動機及減速器的振動并未降低。

2.3 驅動裝置架和支腿原因

對驅動架平臺結構進行觀察測量，發現驅動架平臺的沿皮帶機方向呈圓弧線彎曲變形。對驅動架平臺結構進行受力驗算，發現其剛度不夠，造成平臺整體振動，直接影響平臺上設備的同軸度，從而引起電動機和減速器振動加劇。

對支腿進行振動測量，發現鉸軸上支腿振動與電動機接近，下支腿無明顯振動。用千斤頂固定驅動架平臺，拆開支腿，發現MC尼龍套磨損嚴重，間隙超過10mm，造成整個驅動架平臺上下抖動，加劇了振動狀態。對支腿內MC尼龍進行更換，檢測振動降到13mm/s，還是超出標準值。

3 最終解決方案

最終解決方案如圖4所示。一是對鋼結構驅動架平臺進行重新設計加固。對驅動架平臺結構進行重新設計和受力計算，在兩側的各筋板之間加橫隔板并進行焊接，整個驅動架平臺形成一個箱式結構，剛度更強，受力驗算合格。二是更換支腿形式，將MC尼龍減震套的鉸接支腿更換為橡膠支座形式。三是在驅動架平臺焊接加固完成，在橡膠墊支座安裝完成后，采用激光對中儀重新對同軸度進行校正。

圖4 解決方案

校正啟動后，該皮帶機驅動運行平穩，再次測量振動，電動機和減速器最大振幅降到0.46mm/s，符合規范要求。

4 結語

該皮帶機驅動裝置振動超標的處理非常成功，但設備改造是一件極其煩瑣的工作，如果抓不住問題的關鍵，很容易走彎路，浪費了人力物力，最后問題得不到解決。對故障進行仔細全面的檢測和分析，并查閱相關技術資料，人們才能抽絲撥繭，找出癥結并制定方案。目前，該皮帶機已運行了兩年多，狀況良好，無振動異常，希望本文的“診治”成功實例能給遇到類似問題的工程師作為參考。

[1]劉運光.大型皮帶機電動機振動診斷與分析[J].水泥，2009，（2）：36.

[2]吳衛國.4#燒結機皮帶電機振動超標原因分析及解決方案[J].酒鋼科技，2012，（1）：50-53.