某大型低速半自磨機振動故障處理

鐘慶海

(攀鋼集團礦業有限公司)

設備振動檢測在各類機械設備運行中作為一種基礎狀態檢測和技術診斷的手段，在實踐中越來越被認可，并不斷擴展應用范圍。它對設備的穩定運行、選擇維修策略和運營成本的控制，都具有十分重要的意義[1-2]。以白馬選礦廠φ7.32 m×4.27 m半自磨機為例，運用振動檢測技術對機械故障進行診斷、分析。

1 半自磨機

白馬選礦廠位于四川省攀枝花市米易縣灣丘鄉，隸屬于攀鋼集團礦業有限公司。白馬選礦廠磨選二期廠房內的半自磨機(圖1)從2011年8月投產以來，出現異常振動，影響正常工作。

半自磨機的轉動是由低轉速同步電動機通過空氣離合器和1對開式齒輪帶動半自磨機筒體轉動，預先裝在筒體內的鋼球和適時送入筒體內的礦石一起隨筒體旋轉，鋼球和礦石在離心力和摩擦力的作

圖1 半自磨機工作現場

用下，被提升到一定高度后呈拋物線拋落。礦石與礦石之間、礦石與鋼球之間因相互撞擊、摩擦、擠壓而使礦石破碎，同時大量流動的水不斷將破碎的粉礦溢出筒外，進入輸送系統。

該半自磨機安裝于室內的剛性基礎上，平均工作環境溫度19.6 ℃，海拔高度約1 560 m，采用連續工作制度，屬大型低速旋轉設備，電機和磨機軸承均為滑動軸承，主要技術參數見表1。

表1 半自磨機主要技術參數

2 振動檢測

2.1 測點布置

對該半自磨機進行振動檢測，測點布置示意見圖2，電機自由端、電機驅動端、小齒輪驅動端、小齒輪自由端、進料端主軸承、出料端主軸承現場測點布置見圖3～圖8。

圖2 半自磨機振動測點布置示意

圖3 電機自由端現場測點布置

圖4 電機驅動端現場測點布置

圖5 小齒輪驅動端現場測點布置

2.2 檢測結果

2014年6月對該半自磨機按上述測點布置進行振動跟蹤檢測，結果見表2。

從表2可知，小齒輪自由端水平、垂直振動，小齒輪驅動端垂直振動，電機驅動端水平、垂直振動，電機自由側軸向振動屬C區域，需要引起重視；小齒輪自由端軸向振動、小齒輪驅動端軸向振動，電機驅動端軸向振動屬D區域，危險性大，需要及時處理。其中電機驅動端軸向平均振動速度最大，最高可達20.0 mm/s，遠大于其他位置的振動速度，因此可以判斷此處是振動源。

圖6 小齒輪自由端現場測點布置

圖7 進料端主軸承現場測點布置

圖8 出料端主軸承現場測點布置

注：根據相關振動標準，振動速度小于1.8 mm/s屬A區域(優良)，1.8～4.5 mm/s屬B區域(良好)，4.5～11.2 mm/s屬C區域(報警)，大于11.2 mm/s屬D區域(危險)。

小齒輪自由端、驅動端軸向振動頻譜，小齒輪自由端水平振動頻譜，小齒輪自由端垂直振動頻譜分別見圖9～圖12。

由圖9至圖12可知，小齒輪自由端軸向、水平和垂直方向在振動頻率63.75 Hz時振動速度最大，分別為14.11，6.18和9.9 mm/s；該頻率處，小齒輪驅動端軸向振動速度也達到最大，為11.83 mm/s。

圖9 小齒輪自由端軸向振動頻譜

圖10 小齒輪驅動端軸向振動頻譜

圖11 小齒輪自由端水平振動頻譜

圖12 小齒輪自由端垂直振動頻譜

2.3 解決方案

(1)電機驅動端軸向振動速度最大，說明電機轉子軸與小齒輪軸不同心，伴隨著較大的水平振動。但該半自磨機水平方向振動又在允許范圍內，說明還受其他因素影響。如氣動離合器軸向鎖緊裝置長度不合適，導致電機轉子與磁力中心線產生偏差，在磁力的不斷作用下產生單純的軸向振動。

解決方案： ①檢修時拆除鎖緊裝置；②調整電機轉子軸與小齒輪軸的同心度，電機空轉至穩定狀態；③檢測并精確調整電機轉子軸、小齒輪軸的軸向間距；④調整鎖緊裝置的長度；⑤重新安裝軸向鎖緊裝置。

(2)小齒輪自由端水平、垂直和軸向振動均較為強烈，說明小齒輪自由端軸承磨損，油隙過大，需及時更換。要求原始油隙0.37～0.50 mm，安裝后油隙0.211～0.390 mm。

(3)小齒輪驅動端垂直、軸向振動超標也較為嚴重，在頻譜上均在嚙合頻率位置出現振動峰值，原因很可能是電機驅動端軸向強烈的振動引起。因此，解決電機驅動端軸向振動問題，小齒輪驅動端垂直、軸向振動也就會大大降低。

(4)在生產現場電機地板上會感受到每5 s左右會有1次較強烈的震感，考慮到磨機轉速 12 r/min，可判斷是一側大齒輪連接螺栓松動引起，需停機檢查、檢修。

2.4 停機檢查檢修

2014年7月15日對半自磨機進行停機檢查，發現電動機轉子偏移磁力中心線。大齒輪對口結合縫間隙用0.1 mm塞尺檢查，插入深度 25 mm，超過說明書中用0.05 mm塞尺檢查、插入深不大于 20 mm的標準。另外，大小齒嚙合側間隙也均超標。按照解決方案，調整大齒輪、電機、小齒輪到安裝標準。

2.5 實施效果

2014年7月20日檢修調整完畢后轉車，經在線檢測，各轉動部位平均振動速度顯著降低，檢測值均在4.5 mm/s以下，狀態良好，振動頻譜中故障頻率消失，半自磨機各部位運行聲音無異常。由于檢測準確、及時分析研判，解決方案恰當，避免了非計劃停機檢修，大大降低了設備故障的發生率。

3 結 論

白馬選礦廠φ7.32 m×4.27 m半自磨機傳動部位出現振動異常，其中小齒輪自由端水平、垂直振動，小齒輪驅動端垂直振動，電機驅動端水平、垂直振動，電機自由側軸向振動速度在4.5～11.2 mm/s，屬C區域；小齒輪自由端軸向振動、小齒輪驅動端軸向振動，電機驅動端軸向振動速度均大于11.2 mm/s，屬D區域，危險性大；電機驅動端是振動源，軸向平均振動速度最高。

通過調整電機和小齒輪、大齒輪的同心度和軸向、徑向間隙以及鎖緊裝置等，及時檢查檢修，消除了該大型半自磨機的振動故障，運行狀態良好，平均振動速度均在4.5 mm/s以下。該檢測技術可為大型設備異常振動故障的解決提供經驗借鑒。