現(xiàn)場(chǎng)風(fēng)機(jī)動(dòng)平衡應(yīng)用

羅小峰

（湖北大峪口化工有限責(zé)任公司，湖北荊門(mén) 431900）

1 設(shè)備基本信息

設(shè)備名稱：懸臂式除塵風(fēng)機(jī)；結(jié)構(gòu)型式：直聯(lián)，懸臂式葉輪，如圖1 所示；主要參數(shù)：轉(zhuǎn)速1490 r/min，轉(zhuǎn)子葉片數(shù)12 片。

2 故障發(fā)現(xiàn)過(guò)程

2018 年3 月11 日，磷肥車間工藝反映DAP 車間C3851 風(fēng)機(jī)振動(dòng)較大，要求由狀態(tài)監(jiān)測(cè)人員進(jìn)行專業(yè)故障診斷，確定故障部位和性質(zhì)，以便指導(dǎo)下一步檢修工作。該風(fēng)機(jī)為2008 年改型后的風(fēng)機(jī)，原風(fēng)機(jī)為開(kāi)式葉輪，經(jīng)皮帶減速后轉(zhuǎn)速約為980 r/min。因認(rèn)為原風(fēng)機(jī)開(kāi)式葉輪效率較低，遂將3 臺(tái)同型號(hào)風(fēng)機(jī)（分別為C3855/C3853/C3851）全部改型為目前的直聯(lián)閉式葉輪風(fēng)機(jī)。現(xiàn)場(chǎng)判斷風(fēng)機(jī)整體振動(dòng)非常大，已嚴(yán)重超標(biāo)。

圖1 風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)型式

3 數(shù)據(jù)分析和故障診斷

檢測(cè)各點(diǎn)振動(dòng)后發(fā)現(xiàn)，各點(diǎn)水平方向振動(dòng)值嚴(yán)重超標(biāo)，而且風(fēng)機(jī)前軸承水平方向（H2 點(diǎn)）振動(dòng)最大，后軸承（H1 點(diǎn)）次之，電機(jī)水平方向最小，但也明顯超標(biāo)。其中振動(dòng)最大的H2 點(diǎn)振動(dòng)速度有效值甚至達(dá)到63 mm/s，頻譜上轉(zhuǎn)速頻率（1490 r/min）峰值占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，如圖2。

圖2 風(fēng)機(jī)前軸承H 向振動(dòng)速度譜

檢測(cè)中還發(fā)現(xiàn)除各點(diǎn)水平方向外，垂直、軸向振動(dòng)均較小，見(jiàn)表1。

表1 風(fēng)機(jī)各測(cè)點(diǎn)振動(dòng)測(cè)量值

垂直方向振動(dòng)嚴(yán)重超標(biāo)，是因?yàn)檎麄€(gè)風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)底部有6 塊橡膠彈性地腳，垂直方向的支撐剛度相對(duì)較小。一旦整體產(chǎn)生振動(dòng)，垂直方向也會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的響應(yīng)。

測(cè)量振動(dòng)較大的前后軸承加速度值，發(fā)現(xiàn)加速度值仍在正常范圍內(nèi)。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)，正常情況下的滾動(dòng)軸承，其高頻或低頻加速度均應(yīng)小于20 m/s2，所測(cè)得的加速度水平雖然還在正常范圍內(nèi)，但由于整體振動(dòng)大，對(duì)軸承產(chǎn)生了一定影響，而其它兩臺(tái)風(fēng)機(jī)的加速度均在4 m/s2以下。這說(shuō)明C3851 風(fēng)機(jī)前、后軸承雖然并未出現(xiàn)明顯磨損，但已受到一定影響，需要盡快對(duì)風(fēng)機(jī)振動(dòng)超標(biāo)問(wèn)題進(jìn)行處理，以防止出現(xiàn)更加嚴(yán)重的軸系損傷故障。同時(shí)測(cè)量了另外兩臺(tái)同型號(hào)的風(fēng)機(jī)，其中C3853 振動(dòng)完全正常，而C3855 風(fēng)機(jī)最大點(diǎn)（H2 點(diǎn)）振動(dòng)在23 mm/s，雖然超標(biāo)但明顯小于C3851 風(fēng)機(jī)。雖然未測(cè)量風(fēng)機(jī)各部位的振動(dòng)相位，但基本可以認(rèn)定，風(fēng)機(jī)葉輪存在明顯的動(dòng)平衡不良，引發(fā)整個(gè)軸系振動(dòng)超標(biāo)。

4 現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡校正過(guò)程

針對(duì)轉(zhuǎn)子嚴(yán)重不平衡導(dǎo)致的振動(dòng)超標(biāo)現(xiàn)象，通知工藝車間盡快安排停車檢修。可以在不影響整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行的前提下，短時(shí)間對(duì)C3851 風(fēng)機(jī)進(jìn)行停車檢修。若需要進(jìn)行動(dòng)平衡校正，加上清理結(jié)疤的時(shí)間，大約需要2～3 h。在等待停車檢修的時(shí)間里，通知機(jī)修車間做好現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡前的準(zhǔn)備工作。其中，根據(jù)風(fēng)機(jī)葉輪特點(diǎn)，準(zhǔn)備了多塊平衡塊，最小的40 g，最大的約400 g，分別進(jìn)行了稱重和記錄。

3 月23 日，工藝安排單獨(dú)停下C3851 風(fēng)機(jī)，進(jìn)行相關(guān)檢查和處理，同時(shí)通知了設(shè)備管理部檢測(cè)人員，檢測(cè)人員到現(xiàn)場(chǎng)時(shí)大約9:30。通過(guò)打開(kāi)的人孔門(mén)發(fā)現(xiàn)風(fēng)機(jī)葉輪上有大量結(jié)疤，最厚的部位約有80 mm 厚，且結(jié)疤組織松散，易于清理。安排清理結(jié)疤的同時(shí)仔細(xì)檢查葉輪，未發(fā)現(xiàn)明顯變形、斷裂、松脫現(xiàn)象。最終，清理下來(lái)大量結(jié)疤約有1 kg 以上。

清理結(jié)疤后，在暴露的軸上貼一塊反光條，用于動(dòng)平衡時(shí)測(cè)量相位。試車發(fā)現(xiàn)振動(dòng)有明顯降低，但前軸承H 向振動(dòng)仍有20 mm/s-peak，而垂直方向振動(dòng)已明顯改善。此臺(tái)風(fēng)機(jī)在剛投用時(shí)，振動(dòng)就比其他兩臺(tái)風(fēng)機(jī)大，據(jù)此認(rèn)定該風(fēng)機(jī)葉輪在出廠前的動(dòng)平衡并不合格。由于此次停車已做好現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡的一切準(zhǔn)備工作，于是決定對(duì)該風(fēng)機(jī)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡校正，以使其振動(dòng)完全恢復(fù)正常。

選擇振動(dòng)最大的H2 測(cè)點(diǎn)進(jìn)行動(dòng)平衡測(cè)量，并參照反光條位置，將對(duì)應(yīng)的葉輪按照葉片數(shù)量（12 片）等分為12 份，即每個(gè)葉片間隔30°，按照常規(guī)做法，角度排列與轉(zhuǎn)速方向相反，測(cè)量數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。

表2 動(dòng)平衡過(guò)程相關(guān)數(shù)據(jù)

經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡校正，風(fēng)機(jī)于11:40 振動(dòng)完全恢復(fù)正常。整個(gè)清理和動(dòng)平衡過(guò)程僅用時(shí)130 min。

5 案例小結(jié)

這是一個(gè)典型的轉(zhuǎn)子不平衡的故障診斷及校正案例。從這個(gè)實(shí)際案例中，可以總結(jié)出轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡故障的幾個(gè)典型特征：①靠近葉輪的風(fēng)機(jī)前軸承振動(dòng)最大；②各點(diǎn)振動(dòng)頻譜以轉(zhuǎn)速一倍頻占主導(dǎo)；③短期內(nèi)前后軸承振動(dòng)加速度會(huì)有所上升，但不至于超標(biāo)；④軸承水平和垂直方向相位差接近90°（在本案例中并未測(cè)量驗(yàn)證）。

通過(guò)這起案例，也有一些教訓(xùn)值得總結(jié)：①在選擇第一次添加試重時(shí)，要根據(jù)轉(zhuǎn)子尺寸、質(zhì)量、轉(zhuǎn)速等特點(diǎn)選擇試重質(zhì)量，不可盲目隨意選取。若所選平衡塊過(guò)重，會(huì)有造成設(shè)備振動(dòng)嚴(yán)重超標(biāo)的危險(xiǎn)；若所選過(guò)輕，對(duì)初始振動(dòng)造不成有效影響，但會(huì)影響計(jì)算的準(zhǔn)確度。不過(guò)無(wú)論是過(guò)輕還是過(guò)重，均會(huì)影響到下一步計(jì)算的準(zhǔn)確度，降低動(dòng)平衡校正的效率。本案例中，第一次試重質(zhì)量選擇稍大，雖然造成了比較大的振動(dòng)，但幸好未對(duì)計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性產(chǎn)生影響。②葉輪上出現(xiàn)如此嚴(yán)重的結(jié)疤，應(yīng)仔細(xì)分析產(chǎn)生原因，并在今后的運(yùn)行中予以避免。在清理過(guò)程中發(fā)現(xiàn)結(jié)疤比較松散，但量比較大，結(jié)疤中含有一定水分。說(shuō)明介質(zhì)在系統(tǒng)中帶進(jìn)了水分，應(yīng)重點(diǎn)分析介質(zhì)中水分的來(lái)源并予以避免。若是結(jié)疤難以避免，鑒于結(jié)疤比較松散，可以考慮增加壓縮空氣吹掃的方法，隨時(shí)將結(jié)疤吹掃掉，減少不平衡的發(fā)生。這要待進(jìn)行工藝介質(zhì)分析后方可確定。