高溫風機振動故障及處理研究

郇宜鋒

（山東魯碧建材有限公司，山東萊蕪 271100）

1 高溫風機結構特點

高溫風機屬于專門應用在高溫作業場所的特種風機，與傳統風機相比，應用場地相對專一，工作環境溫度高，一般用于化工、冶煉、鍛壓、電力等領域，因此其本身必須具備耐高溫高壓、低阻力等特點，核心部分的風機需要選擇耐高溫風機，要求降溫效果可靠。以水泥廠高溫風機為例，因為其需要與回轉窯配合使用，結構相對特殊，包括外殼、葉輪、軸承等，葉輪包括后盤、1個帶有進口圈的前盤以及13個葉片，在易磨損部分采用堆焊耐磨材料；主軸能夠支撐葉輪轉動，經尼龍聯軸器與液力耦合器連接，由2個SKF自調心球面滾子軸承作為支撐，靠近電機驅動端的是定位軸承，其滾道中心與軸承座中心保持一致，非驅動端軸承采用的是非定位結構，能夠有效抵消高溫環境下主軸產生的熱膨脹，保證風機穩定可靠運行。

高溫風機的使用溫度通常在（100～180）℃，輸送的氣體包括空氣或者不具備自然自爆和纏繞性、不具備腐蝕性、對人體無害的氣體，也可以對熱氣、蒸汽、煙氣等進行輸送，不過這些氣體同樣必須滿足上述要求。輸送介質的溫度不能超過額定溫度，氣體內也不能存在粘性物質，如果含有灰塵或者其他雜質，則其顆粒不能超過150 mg/m3。當含塵量較大時，要在風機前設置相應的除塵裝置，以降低進入風機的煙氣含塵量，保證風機正常運行。

2 高溫風機振動故障原因及處理

2.1 灰塵聚集

高溫風機運行環節，中心部分葉輪高速旋轉，會吸引大量灰塵聚集。如果灰塵聚集過多，則當高溫風機啟動時，轉子將無法正常工作，從而引發動靜平衡反應異常，繼而導致中心葉片轉速失常或者磨損，造成振動偏高。對此，需要重視高溫風機的維護保養工作，及時做好葉輪積灰和輪轂積灰的清理工作，然后通過動平衡試驗做好轉子校正，將檢測結果控制在0.1 mm/s，確保單倍轉速頻率能夠降到最低。

2.2 軸承故障

軸承故障是導致高溫風機振動故障的一個主要原因，相關研究表明，一旦軸承出現故障，則高溫風機單倍頻或者多倍頻振幅會明顯增大。在軸承或者軸承箱故障初期，如果操作人員沒有及時發現，或者沒有對其進行有效初拉力，則高溫風機一樣能夠保持正常運行狀態，軸承在水平和垂直方向的振動均值可以維持在3 mm/s以內。但是如果繼續保持這樣的帶病運行狀態，持續半個月到2個月，振動幅度會突然增大，造成風機內部零件的嚴重損壞。因此，在對機身軸承進行采購時，應該做好質量與性能檢測。新軸承使用前也應該檢查軸承結構，看各部分是否存在缺陷。如果采用油煮法進行軸承加熱，則應避免軸承與油箱底部直接接觸，并將加熱溫度控制在（95～100）℃，保證加熱均勻，在達到預定加熱后取出擦凈，安裝到主軸上，確保高溫風機正常使用。

2.3 配置問題

不僅高溫風機，普通風機的振動過程同樣需要依賴振動設備，以20葉片的高溫風機為例，包含1個可調動葉和19個靜葉，振動過程中，如果葉片轉速失常則可能引發振動故障。同時，雖然高溫風機本身惡劣條件的適應性強，但是外部因素仍然會對其正常運行產生影響。針對這個問題，可以利用高溫水泥做好機身加固，消除機身不牢導致的振動偏高現象。同時，維護人員應該利用專業工具，對風機轉子頻率及中心轉輪與電機同心度及時調整，避免中心轉輪出現轉速失常問題。調整完畢后，需要對機身地腳螺栓進行緊固，保證機身底座與墊鐵牢固焊接。

3 實例分析

某水泥生產企業產能為2000 t/d，產品質量可靠。在生產過程中，高溫風機存在振動過大的情況，尤其是當轉速達到800 r/min以上時，風機振動明顯增加，嚴重影響設備安全運行，制約產能增長。2016年3月，日常巡檢中發現，風機出口下放基礎位置出現開裂現象（圖1），從保證生產安全的角度，只能降低高溫風機轉速。企業與生產廠的技術人員共同檢測，發現主要是煙氣中的氯、硫等物質在風機風葉上凝固成硬殼，從而導致風機振動。同年7月，在利用干排電石渣替代部分石灰石配料后，振動進一步加劇。測量結果顯示，風機軸自由端軸承座在水平方向的振動速度達到14 mm/s，垂直方向振動值12 mm/s，而且自由端軸承座地腳螺栓有一條斷裂，只能進行停窯處理。2017年2月，余熱發電鍋爐投運，在利用余熱發電的同時，使得進入高溫風機的煙氣溫度降低到220℃，振動現象得到一定緩解。

圖1 風機出口基礎開裂

3.1 原因分析

對高溫風機振動故障的原因進行分析，主要是因為煙氣中的硫、氯、堿等成分在風機葉片上聚集、粘結成硬片，導致風葉在轉動過程中出現振動異常，進而影響液力耦合器輸出側出現振動。借鑒其他企業的經驗，在風機外殼適當位置焊接鋼管，以壓縮空氣對風葉進行噴吹，避免上述物質在葉片的聚集，但效果并不理想；嘗試從進風口定期向風機添加熟料小顆粒來清除葉片上的結垢，效果不佳。每年設備大修期，均要求風機生產廠家對高溫風機振動問題進行解決，但是因為振動并非設備本身因素導致，無法從根本上解決問題?；诖?，在2017年大修時，企業技術人員在充分分析該設備運行狀況的情況下，重新計算其基礎荷載，發現導致高溫風機振動故障的原因除了有害成分積垢外，還包括基礎配重不足的問題，因此，重新對高溫風機動荷載進行計算，確保其能夠滿足設計要求。計算結果如表1所示。

表1 理論計算動荷載

3.2 故障處理

對故障分析發現，雖然理論計算得到的動荷載能夠滿足設計要求，但是從實際生產狀況分析，預熱器出口排出的煙氣不僅溫度高、煙塵含量高，而且容易引發結皮問題，高溫風機的運行工況相當惡劣。因此，進行高溫風機大修時，需要適當增加風機基礎的混凝土配重。只增加風機軸自由端基礎配重而不增加電機端配重的主要原因是，電機端存在電機和液力耦合器基礎與風機基礎連接，而自由端只存在軸承座和輔傳基礎，因此容易導致水平方向上的振動值偏高。需要注意的是，基礎配置的增加僅在依0.00以下，依0.00以上保持與地面平齊，需要用60 t的混凝土，鋪設體積24 m3。完成開機投料操作后，對高溫風機振動值進行在線檢測，風機軸自由端軸承座在水平方向的振動速度有效值為（4依2）mm/s，最大值臆8 mm/s，電動機端軸承座水平方向振動速度有效值為（3依2）mm/s。對風機基礎增重處理后，振動值基本保持正常，高溫風機的振動故障得到有效解決。中控儀表記錄的高溫風機振動值如表2所示。

表2 中控儀表記錄振動數值mm/s

4 結語

受各種因素影響，高溫風機在運行過程中可能出現振動異常情況，如果得不到及時處理，輕則導致設備運行效率下降，重則引發相應安全隱患、導致生產停止。因此，相關技術人員應該做好高溫風機運行狀況的分析，找出導致振動故障的主要原因，采取切實可行的措施和方法來處理故障，保證高溫風機的穩定可靠運行，提高生產效率。