通风机叶片振动安全性分析

2024-09-20

通风机叶片振动安全性分析（精选6篇）

1.通风机叶片振动安全性分析篇一

压气机叶片的振动疲劳特性

首次报道了关于采用11CrNi2MoVA材料制造的某型航空发动机压气机第3级叶片振动疲劳特性的研究.结果发现:(1)叶片振动疲劳破坏模式随使用寿命增加而变化.新叶片的破坏位置在叶背最大应力点附近处,而随着使用寿命的增加,叶片破坏位置转向进排气边缘.(2)叶片振动疲劳强度随使用寿命增加而逐渐下降.采用升降法对新叶片、200小时、400小时叶片的实验结果证实了这一点.(3)采用现行方法对叶片的.维修有利于叶片疲劳强度的恢复.对使用寿命为400小时的未维修叶片和已完成维修叶片的对比实验表明,维修可使叶片疲劳强度提高,但叶片破坏位置仍在叶片的进排气边缘.

作者：康继东徐志怀陈士煊 Kang Jidong Chen Shixuan Xu Zhihuai 作者单位：南京航空航天大学刊名：航空动力学报 ISTIC EI PKU英文刊名：JOURNAL OF AEROSPACE POWER年，卷(期)：14(1)分类号：V231.95关键词：压气机叶片振动疲劳强度

2.通风机叶片振动安全性分析篇二

目前, 国内主通风机叶片形式多种多样, 结构、材料也各不相同。各个通风机生产厂家对其理论强度计算都比较充分, 绝大多数厂家采用机翼型叶片, 其形状复杂不规则, 各种探伤方法都有其局限性, 需要多种无损检测技术结合才能有效地发现叶片存在的缺陷, 保证叶片的质量。因此, 为了提高叶片的安全可靠性, 保证主通风机的质量安全, 有必要对主通风机叶片进行无损检测技术的应用分析, 有针对性选择不同类型叶片在不同生产工艺条件下的无损检测技术, 为煤矿安全生产奠定基础。

1 常用的无损检测方法

无损检测方法通常有超声波探伤、射线检测、工业CT成像、磁粉探伤、渗透探伤、涡流检测等, 均具有各自不同的无损检验原理和应用特点。

1.1 超声波探伤

利用超声波透入金属材料深处, 并由一截面进入另一截面时, 在界面边缘发生反射的特点来检查零件缺陷。当超声波束自零件表面由探头通至金属内部, 遇到缺陷与零件底面时就分别发射反射波回来, 在荧光屏上形成脉冲波形, 根据这些脉冲波形来判断缺陷位置和大小[1]。

超声波检测的特点:穿透能力强, 可对较大厚度范围内的试件内部缺陷进行检测, 缺陷定位较准确, 检测成本较低、速度快, 设备轻便, 现场使用较方便, 且对人体及环境无害, 但对具有复杂形状或不规则外形的试件进行超声检测有困难, 对操作人员的熟练程度和经验要求较高, 并且还无法直观记录缺陷等[1]。

1.2 射线检测

射线能穿透肉眼无法穿透的物质使胶片感光, 当X射线或γ射线照射胶片时, 由于不同密度的物质对射线的吸收系数不同, 照射到胶片各处的射线能量也就会产生差异, 可根据暗室处理后的底片中各处黑度差来判别缺陷[2]。

射线检测的特点:可以获得缺陷的直观图像, 定性准确, 对长度、宽度尺寸的定量也比较准确, 检测结果有直接记录, 并可长期保存, 但检测成本高、速度慢, 具有辐射生物效应, 能够杀伤生物细胞, 损害生物组织, 危及生物器官的正常功能[2]。

1.3 工业CT成像

工业CT成像原理如图1所示, 工业CT是有电子计算机参与的X射线照相技术。

X射线穿过待检物体后被屏捕捉, 传送给计算机合成物体的三维影像, 可以直观地判断出被检工件里存在的缺陷[3]。

工业CT成像的特点:该技术是射线检测与计算机信息技术相结合的产物, 除具备射线检测的优势外, 还具有三维立体成像能力, 大大提高了射线检测的速度, 且更加直观可靠, 但依然存在射线检测的危害, 且费用昂贵[3]。

1.4 磁粉探伤

磁粉探伤原理如图2所示, 利用工件缺陷处的漏磁场与磁粉的相互作用, 以及钢铁制品表面和近表面缺陷 (如裂纹、夹渣、发纹等) 磁导率和钢铁磁导率的差异, 磁化后这些材料不连续处的磁场将发生畸变, 形成部分磁通泄漏处工件表面产生漏磁场, 从而吸引磁粉形成缺陷处的磁粉堆积, 即磁痕[4]。

磁粉探伤的特点:对钢铁材料或工件表面性裂纹等缺陷的检测非常有效, 操作简单, 检测速度快、费用较低, 但这种方法仅适用于检测铁磁性材料的表面和近表面缺陷, 仅能显示出缺陷的长度和形状, 而难以确定其深度[4]。

1.5 渗透探伤

该方法利用毛细现象使渗透液渗入缺陷, 经清洗使表面渗透液去除, 而缺陷中的渗透液残留, 再利用显像剂的毛细管作用吸附出缺陷中残留渗透液, 从而达到检测缺陷的目的[5]。

渗透探伤的特点:操作简单, 不需要复杂设备, 费用低廉, 缺陷显示直观, 但由于毛细作用的局限性, 仅适用于材料表面和近表面缺陷的检测[5]。

1.6 涡流检测

涡流检测原理如图3所示, 将一个线圈通入交流电, 在一定条件下通过的电流是恒定的。如果把线圈靠近被测工件, 则工件内会感应出涡流, 由于涡流的大小随工件内部是否存在缺陷而不同, 所以根据线圈电流变化的大小即能反映被测工件有无缺陷[6]。

涡流检测的特点:涡流检测时线圈不需与被测物直接接触, 可进行高速检测, 易于实现自动化, 但不适用于形状复杂的零件, 而且只能检测导电材料的表面和近表面缺陷[6]。

2 无损检测技术在主通风机叶片生产过程中的应用

2.1 主通风机叶片型式及其缺陷

主通风机叶片目前多采用铸造叶片或者铆焊叶片, 见图4, 由于这两种叶片材质与生产工艺存在差异, 因此针对不同材质、不同生产工艺过程, 选择适用的无损检测技术对于叶片缺陷的检出尤其重要。

1) 主通风机铸造叶片及其缺陷:

目前有铸钢、铸铝两种材质的铸造叶片, 该类型叶片多采用模具重力浇铸进行整体铸造。由于铸造工艺的局限性, 叶片易产生冲砂、夹杂、气孔等缺陷, 这些缺陷在叶片表面和内部均可能分布, 不仅影响叶片的外观, 还降低了叶片的强度和可靠性, 所以对于铸造叶片必须进行相应的无损检测来保证产品质量。

2) 主通风机铆焊叶片及其缺陷:

该类叶片由叶片支杆和叶片铆焊加工而成, 根据悬臂梁受力原理可知, 危险截面通常在叶片支杆露出轮毂的部位。叶片支杆一般采用棒料锻造成形, 除棒料本身可能存在内部缺陷外, 在锻造过程中, 受原材料、加热温度、锻打温度等影响, 也极易产生裂纹、重叠、夹杂等缺陷, 锻造后叶片支杆的这些缺陷在生产加工和热处理中会扩展发育, 从而大大降低叶柄强度, 所以对于叶片支杆的无损探伤尤其值得重视。

2.2 无损检测技术的应用分析

由于叶片在主通风机可靠性中占有极大的比重, 为了保证叶片质量, 每一块叶片均须进行无损探伤检测, 并根据不同类型叶片、不同生产工艺过程, 制定对应的无损检测工艺和方法。

2.2.1 无损检测技术分析

超声波探伤要求工件形状规则, 对原材料棒料本身的内部缺陷可以较好地检出, 但对于成型叶片这种厚度不均, 没有一个平整的回波底面, 波形极为复杂, 很难辨别缺陷的存在和形状、大小, 因此不适宜成型叶片的检查。射线检测和工业CT能够在各种深度清晰地成像, 内部组织一目了然, 但设备投入昂贵, 生产成本高, 且存在射线辐射危害, 因此适宜于缺陷的定性或批量叶片的抽检。磁粉探伤和渗透探伤操作方便, 生产成本低廉, 但只能进行表面或近表面检测, 对内部组织探伤无能为力, 因此磁粉探伤适用于叶片支杆生产过程中的每件检测, 渗透探伤适用于铸造叶片的成型半成品的每件检测。涡流检测要求形状简单, 适用于大批量产品的自动化检测, 在通风机叶片这种形状复杂的小批量产品中的应用还暂时无法发挥其优势。

2.2.2 铸造叶片的无损检测应用

针对铸造叶片可能出现的铸造缺陷, 可先进行每件叶片渗透检测, 发现影响叶片可靠性质量的表面和近表面缺陷, 以此判断内部是否有可能出现更大的缺陷;根据该批叶片渗透检测缺陷检出率的高低, 制定该批叶片后期射线检测或工业CT成像抽检量, 淘汰不合格叶片。特别注意, 在无损检测前所有铸造叶片表面均应经过打磨, 以符合渗透检测的要求。

2.2.3 铆焊叶片的无损检测应用

该结构型式的叶片中叶片支杆是关系到叶片强度和可靠性的关键, 所以叶片支杆不能有影响叶片强度的缺陷出现, 在叶片支杆的制作过程中必须根据不同生产工艺过程制定适宜的无损检测工艺。

首先, 原材料棒料有可能会存在气孔、裂纹、白点等缺陷, 所以棒料购入后先进行无损检测。对于形状规则的棒料, 选用超声波探伤, 经过超声波检测合格的棒料才能进入下一道工序即锻打生产工序。由于生产工艺的局限性会使叶片支杆在该工序中可能出现裂纹、重叠、夹杂等缺陷, 因此锻打后的叶片支杆必须进行无损检测;又因该工序中出现的缺陷几乎均处在叶片支杆的表面或近表面, 宜选用磁粉探伤, 合格的锻打叶片支杆进入下一道工序, 即对叶片进行粗加工、扭曲、热处理、精加工等。在热处理和扭曲工序中, 叶片支杆由于受热不均和收缩速度不一致有可能出现裂纹性缺陷, 故在此工序后也应选择磁粉探伤。经探伤合格后的叶片支杆才能用来制作叶片。

3 结语

通过对常用无损检测方法, 以及主通风机叶片材质和结构型式进行综合分析, 总结出目前常用的铸造叶片和铆焊叶片的无损检测技术在生产过程中的应用方法, 对通风机生产厂家的叶片生产具有指导意义, 可帮助其及时有效地发现影响叶片可靠性和质量的缺陷, 有利于提高主通风机的生产质量和运行的可靠性。

摘要：叶片是煤矿主通风机的关键部件之一, 其质量优劣直接决定着主通风机安全运行的可靠性, 而主通风机的安全运行关系到整个矿井能否正常安全生产。介绍了目前常用的主通风机叶片无损检测方法, 阐述了各自的检测原理及特点, 结合叶片材质和结构型式进行了综合应用分析, 总结出铸造叶片和铆焊叶片两类常用叶片在生产工艺过程中的无损检测技术。

关键词：主通风机,叶片,缺陷,无损检测

参考文献

[1]史亦伟.超声检测[M].北京:机械工业出版社, 2005.

[2]《国防科技工业无损检测人员资格鉴定与认证培训教材》编审委员会.射线检测[M].北京:机械工业出版社, 2005.

[3]张朝宗.工业CT技术和原理[M].北京:科学出版社, 2009.

[4]《国防科技工业无损检测人员资格鉴定与认证培训教材》编审委员会.磁粉检测[M].北京:机械工业出版社, 2005.

[5]《国防科技工业无损检测人员资格鉴定与认证培训教材》编审委员会.渗透检测[M].北京:机械工业出版社, 2005.

[6]《国防科技工业无损检测人员资格鉴定与认证培训教材》编审委员会.涡流检测[M].北京:机械工业出版社, 2005.

3.通风机叶片振动安全性分析篇三

关键词锅炉引风机；积灰；振动；试验分析

在一些中小型电厂锅炉系统中，除尘器常采用文丘里一水膜除尘器，由于设计和运行中的一些问题，往往造成除尘效率低于设计值、有一些细小的粉尘随着烟气进入引风机中。在北方的冬季，由于气温比较低，随烟气进入引风机的水蒸汽会冷却凝结，与粉尘混合在一起时形成粘度很大的灰浆，粘结在风机叶片及叶轮前、后盘上，形成比较坚硬的灰壳并逐渐增厚。当部分灰壳在自重和离心力共同作用下脱落时，风机转子的平衡即被破坏，风机整体会产生振动。

防止引风机积灰振动的途径有3种：其一是提高麻石水膜除尘器的分离效率，减少粉尘和水滴进入引风机的机会，从根本上解决积灰振动问题。但由于水蒸汽会发生凝结，同时也受水质、除尘器现有结构及运行人员习惯操作方式等因素的影响，一般很难实现；其二是提高除尘器后烟气的温度，使烟气温度高于水蒸汽的露点，防止在叶片上积灰，但无论是使用烟气旁路加温还是使用蒸汽加温，都需要对系统进行较大的改动，这种办法既受现场设备场地的限制，又受烟气带水量的影响，投资也比较大，实际效果也不理想；其三是允许少量粉尘及水分进入引风机，而采取一些措施防止在转子上积灰，避免引风机的振动，这种方法设备简单，引风机改动量小，只要设计合理会取得较好的效果。本文采取的喷嘴吹扫方法就属此类方法。

热电厂有三台75t/h的锅炉，除尘采用水膜除尘器，引风机积灰严重，影响了机组的正常运行，造成巨大的经济损失，同时由于积灰脱落造成引风机振动，还存在安全隐患。

基于上述原因，决定对引风机进行技术改造，以减轻甚至消除积灰问题。电厂采用由东北电力大学设计研制的“防止引风机积灰与振动装置”，对锅炉引风机进行技术改造，为了对改造的效果进行评估，分析改造前后引风机各项性能尤其是积灰和振动，进行了试验研究工作。

1引风机改造前概况

热电厂有三台75t/h的锅炉，除尘采用水膜除尘器，该除尘器除尘效率明显低于设计指标，一些未被分离除掉的细小粉尘随着烟气进入引风机中。除尘器的气、水分离装置运行效果不好，致使一部分微小水滴被烟气带入风机中，水分和灰尘混合在一起时，形成粘度很大的灰浆，并粘结在风机叶片及叶轮前、后盘上，形成比较坚硬的灰壳。灰层形成的时间短、厚度大，最厚时可达30mm左右，而且在测试中我们发现积灰大多发生在叶片的非工作面上，在工作面上积灰较少。当灰层脱落时，会使风机转子的平衡遭到破坏，轴承双幅振动值高达0.3—0.4mm，最严重时达0.6—0.8mm（正常值应在0.08mm以下），造成频繁停机进行人工清灰，严重时每周都要清灰2～3次，不仅在经济上造成严重的损失，还在安全上造成隐患，严重时若不及时处理可能会造成“飞车”事故。同时也大大增加了运行人员的维护工作量。

2防止引风机积灰振动的工作原理及采取措施

2.1 工作原理。为解决热电厂引风机积灰振动问题，引进 “防止引风机积灰振动装置”，其工作原理为：对于机翼型叶片的风机，叶片在工作过程中存在工作面和非工作面。对于叶片的工作面，运行中不会发生积灰现象，在除尘器分离效率低时，仅会发生磨损；而对于非工作面，无论除尘器分离效果好坏，都不同程度的存在积灰，这是由于非工作面会产生一定的涡流区，致使灰尘沉积在叶片上。潮湿的粉尘刚粘附到叶片时质地比较松软，经过一段时间后，灰中的水分逐渐蒸发形成了水泥状坚硬的的灰壳，随着时间的推移灰壳不断加厚，致使灰壳的局部脱落，造成风机振动。

2.2采取的措施。在引风机上加装一组喷嘴，利用引风机本身的压头将一部分烟气吸入射流喷嘴组入口，然后再以很高的速度喷射到叶片的非工作面，叶轮每转一周，叶片被依次吹扫一遍，通过气流连续吹扫达到防止粉尘沉积加厚的效果，再循环的烟气量可以调节。在实际安装时，也可以将射流喷嘴组入口端引出风机，利用引风机压头吸取环境空气吹扫。采用后一种形式该装置还有清除积灰的功能，当发现引风机有积灰时可以在喷嘴组母管入口加入适量细砂，人为造成一种磨损的状态，用高速细砂撞击叶片上的积灰，以达到清灰、防振的目的。

2.3 喷嘴吹扫装置的主要设计参数

2.3.1 引风机设计规范。引风机型号：Y4—73—llNo18D 转速：960r/min 压头：2790Pa 流量：169910m3/h

2.3.2 喷嘴出口流速。理论计算流速：59.2m/s 实际流速：68.1 m/s

2.3.3 再循环烟气量。再循环烟气量：0.62 m3/s

3测试试验的目的

热电厂引风机安装“防止引风机积灰与振动装置”的技术改造项目，是为了减轻甚至消除本电厂锅炉引风机存在的积灰和振动问题，改造后性能试验的目的就是鉴定技术改造后的效果，并对其进行分析评价。

4引风机改造后运行及试验效果

引风机加装防止积灰和振动的装置后，其积灰现象基本被消除，在改造后一年的运行期间，振动现象基本消失，经测定振动值已降到0.02—0.04mm的正常范围内。停机检查发现引风机叶片上只有不到1mm的散薄粘灰，自加装该装置后没有发生因积灰引起的引风机事故。

改造后新风机的其他性能测试试验结果如下：1）满负荷运行时，在低速运行时挡板开度引风机甲100%，引风机乙50%，除尘器前氧量已达5%，表明风机的风量足够，并有一定的富裕量。2）风机试验过程中，引风机甲（开度100%）的风量为169340m3/h，风机全压为2880Pa。

5 结论

4.矿井通风机振动故障诊断分析篇四

据统计, 我国煤炭工业生产中, 因矿井通风设备而发生的事故中, 机械事故占通风机组事故的68.9%, 尽管一部分事故因有备用通风机而未造成严重后果, 但还有一些事故既影响了生产, 又造成了惨重的伤亡。因此对煤矿通风设备进行状态监测与故障诊断是急需研究解决的问题。故障诊断技术在煤矿的推广应用, 不仅可预防突然事故的发生, 保证煤矿的安全生产, 而且可带来明显的经济效益和社会效益。

国外一些国家在20世纪80年代就开始了通风机的故障诊断研究工作, 如德国对离心机叶轮腐蚀损伤进行了预测研究;英国、前苏联利用振动诊断法对风机进行了初期故障诊断;日本研制了风机的故障诊断系统及便携式振动分析仪, 用于推断风机故障的原因。国内对通风机的研究近年来也得到了快速发展, 如冶金行业对烧结风机、脱水风机、冶炼厂尘风机、煤气风机等进行了振动测试和分析;石油化工行业也对鼓风机进行了早期故障的诊断研究。

我国对矿井通风机状态监测和故障诊断技术的研究和应用还远远不够, 通常仅限于对轴承温度进行监测, 而对占通风机故障60%以上的其他故障未能进行有效的监测, 极易造成事故。因此, 对矿井通风机进行状态监测和故障诊断具有十分重要的意义。

矿井主通风机有离心式和轴流式2大类型, 属于典型的旋转机械, 矿井通风机装置的性能直接影响井下巷道风量的大小。风量过大, 会使人员行走困难, 影响听觉;井下湿度较大, 风速过高, 容易导致工人患风湿病症, 使通风系统经济性降低。工作运行中的振动是影响风机安全运行的关键因素之一。煤矿安全规程要求, 矿井主通风机在使用过程中应定期进行振动性能测试, 以保证设备高效、安全、经济的运转。因此, 应用振动参数进行故障诊断, 减少风机事故的发生是十分必要的。

1 风机振动频率特征

(1) 转子不平衡。主要有风机转子系统质量偏心及风机部件出现缺损。

(2) 轴线不对中。由于机器的基础沉降不均, 造成转子轴线产生平行移位、轴线角度移位或综合移位等, 故障的特征频率多为2倍频。

(3) 喘振。当风机在不稳定区工作时, 其流量在瞬间内发生不稳定周期性反复变化的现象。具有出口风压下降摆动、风机声音异常、噪声大、振动大、机壳温度升高等特征。相对来讲轴流式风机更容易发生喘振, 严重的喘振会导致风机叶片疲劳损坏, 对机械危害极大。

(4) 机座松动。因螺栓松动、软脚或过大的间隙, 造成机座松动, 通常表现为多频率的振动。特征频率为2倍频, 伴有1、3、4、5、6倍频甚至更高频。

(5) 轴承损坏。轴承损坏的主要原因是轴承偏心和点蚀引起的相应冲击。其特征频率为1倍频, 伴有超低频和高频。

(6) 油膜涡动。油膜涡动是由滑动轴承油膜力学特性引起的自激振动。特征频率略小于转子转速的1/2, 并随转速的升高而升高, 常伴有1倍频。

(7) 转子与静止件摩擦。由轴挠曲、转子与静止件热膨胀不一致、转子对中不良等原因引起。特征频率为高次、低次及混合谐波, 常伴有1倍频。

(8) 转轴横向裂纹。转子系统由于疲劳而出现横向裂纹, 特征频率为2倍频。

2 故障现象

河南某集团公司所属一煤矿西风井有2台G4-73-11.28D型离心式风机, 各配有1台YR1250-8/1430型电动机, 额定电压6 k V, 功率1 250 k W, 转速730 r/min, 1台工作, 1台备用。其中1台于2010年8月出现电动机噪声增大, 其轴承振幅逐渐增大, 高达60 m, 电动机驱动端轴承振幅轴瓦温度达80℃。为查找设备问题, 消除隐患, 采用TV310型振动数据采集器, 对轴承的振动频谱及相位数据进行收集, 并进行必要的细化分析, 进而查找故障部位及原因。

3 故障分析

从电动机和风机驱动端轴承入手, 分别对其振动进行布点、数据采集、频谱分析, 明确问题的来源, 查找故障原因。

3.1 电动机轴承的频谱分析

分别采集电动机轴承盖的水平、垂直、轴向3个方向运转状态下的数据。得出转速730 r/min, 频率24.83 Hz时电动机驱动端水平方向振动频谱图如图1所示, 电动机非驱动端的轴向振动频谱图如图2所示。由图1可以明显地看出, 电动机驱动端水平方向以1倍频和2倍频分量为主要分量, 多数情况超过1倍频分量, 2倍频下的振幅约为1倍频下振幅的2倍, 3倍频以上工作频率下的振幅较小。从图2可以看出, 电动机非驱动端轴向以1倍频振动为主。通过频谱比较分析, 发现水平1倍频均超标, 并伴有2倍频、3倍频、4倍频等工作频率下的振动, 且2倍频基频谐波较突出, 说明联轴器对中有问题;风机的振动幅值随负荷的增加而升高现象比较明显, 可以推断风机与电动机间齿型联轴器存在对中问题, 角向不对中问题突出。因此, 可判断联轴器对中故障是电动机异常振动的原因。

3.2 时域波形分析

图3是电机转速为730 r/min, 频率为24.82 Hz时电动机驱动端轴承水平方向振动时域波形图。图3中显示原始振动信号的正弦波, 当电机转子每转动1圈时, 电机转子出现2次跳跃, 跳动幅值较大, 由此可进一步推断电机与风机之间的联轴器对中存在严重缺陷。

3.3 联轴器故障分析

载荷的变化会引起轮齿刚性的变化, 从而引起轮齿的振动, 这种振动通常称为啮合振动。在正常情况下, 啮合振动是较近似于简谐振动的小幅值振动, 该振动在频谱图上会出现啮合频率及其各次谐波成分。由于轴系中心扰动较大, 因此, 电动机气隙变化也较大, 其轴承振动信息的时域波形显示出了磁隙中心很不稳定。

图4是转速为730 r/min, 频率为24.82 Hz时测取的电动机驱动端水平方向高频频谱图。图中频率是以齿轮轴的旋转频率为基本频率, 预示齿轮存在齿轮偏心、局部断或裂纹等故障。从电动机驱动端轴承水平方向高频频谱可以判断齿型联轴器存在裂纹。因此, 综合分析表明, 电动机与风机之间的齿型联轴器存在断齿和裂纹, 且联轴器裂纹是引起振动幅值随负荷显著变化的根本原因。

根据分析判断, 决定更换联轴器。拆卸后发现联轴器外部齿套存在1条与轴线成45°角的裂纹, 已贯穿齿套轴向1/3位置, 内齿已断裂多个且多数齿锈蚀。重点作了以下工作:更换齿型联轴器并重新找中心, 联轴器拆除及复装过程中为避免转子弯曲, 联轴器中心应符合规定技术标准 (检查轴瓦磨损情况, 调整轴瓦间隙符合标准) ;调整齿型联轴器的齿顶间隙及侧隙符合要求, 内部齿用油脂充分填充;更换齿型联轴器轴端密封件, 保证油脂密封可靠。

4 结语

(1) 设备故障是随机的, 应当采用概率统计方法分析故障的分布规律。 (2) 复杂系统和复杂的故障可以采用逐步分析的方法, 以找出故障发生的机理, 从而找出故障的发生和发展的过程, 并为设备维修管理和使用的科学性提供依据。 (3) 设备维修已不仅仅只限于对设备故障的修理和平时的一般性保养, 现代的设备维修概念要对产品进行不断的改造和更新, 这才是设备维修的最佳选择。矿井通风机是保证矿井安全生产的核心设备, 振动诊断技术应用到矿井通风机安全运转管理中, 对其可能出现的故障现象进行监测、诊断和分析, 能实现故障预报, 提高故障诊断的准确性, 对保证设备可靠运转、积累维护经验、减少运行成本、延长使用寿命具有十分重要的意义。

参考文献

[1]张翠凤.机电设备诊断与维修技术.北京:机械工业出版社, 2008

[2]冷军发, 等.通风机故障诊断的研究.煤矿机电, 2003 (2)

[3]吴其海.旋转机械滚动轴承强烈振动的动态监测与故障分析.河北化工, 2008 (4)

[4]邓克, 方庆琯, 叶维明, 刘丽萍.矿山机械液压系统的故障及诊断.金属矿山, 2006 (5)

5.罗茨风机振动故障分析及处理篇五

易门铜业有限公司ZO-6500型VPSA制氧系统一台罗茨鼓风机, 型号为ARG500, 转速742r/min, 排气压力49kPa。该风机最高振动值从2009年4月15日起开始逐渐变大, 由表1可看出, 水平振动速度有效值超出了15mm/s的允许范围, 垂直振动速度有效值也有所上升。造成系统多次联锁停机, 严重影响了风机安全运行。由于该制氧系统使用的风机出口压力每隔24s都要完成一个从31～41kPa加压过程, 风机的出口压力波动频繁, 振动值随压力也相应发生变化, 给分析和查找振动原因带来了一定困难。为此, 对风机振动进行了全面的测试和分析, 找出了故障原因, 并进行了处理, 保证了风机的安全运行。

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2. 罗茨鼓风机振动原因分析及特征

引起风机振动大的因素较多, 主要原因有以下几种。

(1) 地脚螺栓松动, 主要表现在垂直方向振动较大。

(2) 联轴器找正不合格, 表现在:轴向振动较大, 与联轴器靠近的轴承振动较大, 振动程度与负荷关系较大。

(3) 风机基础刚度差, 故障特征为:振动频率为工频, 振动时域波形为正弦波;垂直方向振动速度异常。

(4) 与风机连接的管道配置不合理, 主要是与风机连接的防振接头老化, 管道与风机形成共振。

(5) 同步齿轮啮合间隙大, 齿面接触精度不够, 也可导致水平振动超标。

(6) 转子不平衡, 振动表现为:水平方向振动较大, 且振动频率与转速同频;振动大小与机组负荷无关。

(7) 轴承损坏及轴系零件松动, 主要表现在:轴承温度高并有异响;水平、轴向、垂直振动都有异常。

3. 故障查找

根据以上分析, 分别对风机地脚螺栓、联轴器、风机基础及与风机连接的管道进行了检查, 未发现异常。并且在2007年因振动大对风机基础进行过重新加固浇灌, 因此也可以排除风机基础刚度差的原因。轴承温度无变化以及未发现异常声音。

为查清原因, 5月3日用振通908简易测振仪对风机水平、垂直、轴向振动进行测量, 风机出口压力在31～41kPa运行时测量结果见表2, 由表2可看出, 后轴承比前轴承振动值大3mm/s左右, 说明振动是从后轴承引起。为检查是否存在转子动不平衡, 对风机出口压力下降到21～34kPa和升到35～45kPa分别进行了测量, 振动值无明显变化。因此可以肯定, 风机转子不存在动不平衡, 振动源出在风机后端, 可能是轴承及轴系零件松动造成。

mm/s

风机后端装配有同步齿轮、轴承、调整垫及轴承定位衬套, 为排除故障, 决定对风机后端拆开检查, 发现同步齿轮啮合良好, 齿面处于磨合状态, 无明显磨损现象, 初步排除了齿面接触精度不够原因。拆除同步齿轮后, 发现两个转子的轴承锁紧螺母非常松, 轴承明显跑内圈, 拆下轴承后测量轴已磨损0.5mm。并且轴承定位衬套的定位销掉了, 衬套处轴也磨损严重。产生振动的原因可以确定:由于轴承锁紧螺母松动, 造成轴承跑内圈, 轴承定位衬套出现相对运动, 导致转子径向间隙及同步齿轮啮合间隙大, 振动值增大。

4. 故障处理

该风机叶轮与轴采用热装, 无法更换轴, 而购买一套转子费用较高, 时间较长, 是生产经营所不允许的。经分析研究决定对轴进行修复, 为防止转子产生弯曲变形, 使表面粗糙度达到要求, 采用激光熔覆新技术和表面喷镀方法。

激光熔覆技术可以解决手工电弧焊、氩弧焊、喷涂、镀层等传统修复方法无法解决的材料选用局限性、工艺过程热应力、热变形、材料晶粒粗大、基体材料结合强度难以保证等问题。激光熔覆层与基体为冶金结合, 结合强度不低于原基体材料的90%, 基体材料在激光加工过程中仅表面微熔, 微熔层为0.05～0.1mm, 基体热影响区一般为0.1～0.2mm, 温升不超过80℃, 激光加工后无热变形。且覆层组织致密, 晶体小、无孔洞、无夹渣裂纹等缺陷。

修复工作委托昆钢联合激光公司进行, 利用一台2kW的激光机, 对所需修复部位进行手工熔覆修复。在修复中要求选用合理的熔铸金属, 以保证修复部位的金属机械性能。在各部位激光修复后再进行金切加工, 然后对轴承配合部位进行耐磨层喷涂 (钴基镍铬合金) , 恢复到受损前的原始尺寸。修复后对转子作动平衡检验, 剩余不平衡量左为10.05g、右为6.107g (合格值为小于50g) 。

5 月12日处理完装配试车各振动数据见表2, 罗茨鼓风机振动大大降低, 确保了设备安全正常运行。

5. 结论

(1) 设备故障诊断技术是提高设备检修质量和效率的有效手段。

(2) 诊断测点及方向的选定对提高诊断的准确性有举足轻重的作用, 监测测点应尽量地反映机器可能出现的各类故障信息。

(3) 机械设备振动故障形式多种多样, 各不相同, 原因是复杂和交错影响的, 振动故障源也可能是多源头的, 所以应综合采用多种监测技术和手段。

6.通风机叶片振动安全性分析篇六

南京钢铁联合有限公司 (以下简称“南钢”) 炼铁厂烧结作业区原有4台D2300主抽风机, 抽风能力为2 300 m3/min;电动机功率为850 kW;电压6 000 V;轴承为巴氏合金结构, 采用稀油润滑。在2001年大修期间对4台主抽风机进行改造, 采用武汉鼓风机厂生产的AF2600离心鼓风机, 主要技术参数有进口流量2 600 m3/min;进口压力87.576 MPa;出口压力101.816 kPa;电动机功率1 050 kW。为提高故障判断能力、减少员工劳动强度, 公司于2002年增加了抽风机在线检测设备, 对抽风机电机、轴瓦从垂直、水平、轴向位移等3个方向振动幅值和温度变化进行采集, 并反馈到操作中心。由于故障信号、波形种类较多, 本文重点介绍烧结抽风机常见故障信号和波形, 并进行分析, 对抽风机在运行过程中振动而产生的危害性进行预测并提出相应的处理对策。

1 轴承振动评定标准的依据

根据实际使用情况, 功率在50 MW以下的机组一般只测量轴承座振动, 不要求测量轴振动。功率在200 MW以上的机组要求同时测量轴承座振动和轴振动。功率大于50 MW、小于200 MW的机组, 要求测量轴承座振动, 而在有条件情况下或在新机组启动对机组故障分析时则测量轴振动。烧结抽风机以测量轴承座振动和轴位移量为主。因此, 必须正确的选择振动幅值评定依据。

1.1 按轴承振动烈度的评定标准

国际标准化组织ISO曾颁布了一系列振动标准, 作为机器质量评定的依据, 如ISO2372推荐的各类机器振动评定标准 (见表1) 。

1.2 按轴承振动幅值的评定标准

原水电部规定的评定汽轮发电机组等级与IEC标准基本相符, 如表2所示 (峰-峰值) 。

综合有关标准, 选择风机振动烈度和振动幅值的参考数据为:振动烈度最佳状态≤2.8 mm/s;良好状态为2.8～4.0 mm/s;要进行调整的状态为4.0～6.3 mm/s。选择风机进行维护振动幅值的最佳状态为≤30 μm;良好状态为30～50 μm;可运行状态50～70 μm; 要进行调整或处理的状态为大于70～90 μm。

2 烧结抽风机典型故障波形及频谱分析

抽风机在运行过程中, 随着时间的变化以及工况等因素的影响, 使振动幅值、波形、频率发生了变化。因此, 必须要通过观察找出故障的特性及时加以处理。

2.1 不平衡和不对中故障特征及其原因

不平衡和不对中故障主要特征:波形表现为不对中形状, 如图1 (a) 所示;频谱中1倍频和2倍频都较大, 如图1 (b) 所示。不平衡和不对中故障发生的主要原因是: (1) 由于安装过程中同心度精度差、转子大轴弯曲变形、气封调整间隙过小、轴瓦座、机壳在运行时基础松动等原因, 造成启动风机正常运行后出现上述故障; (2) 受工况影响, 转子平衡状态较差 (简称“挂泥”) 引起的振动; (3) 由于风机长时间运行造成轴瓦间隙过大或损坏引起的振动。

图2给出了抽风机推力瓦振动的轴系极坐标图。通过与正常图形比较, 抽风机转子轴心轨迹变化较大, 说明转子有不平衡或不对中的迹象, 应引起重视, 必要时需进行处理消除设备隐患, 否则, 随着时间的推移, 振幅会逐步变大造成轴瓦损坏。

2.2 油膜振荡故障特征及其原因

油膜振荡故障的主要特征是:振动在某转速下迅速增大, 如图3 (a) 所示;频谱中出现接近转子一阶临界转速的低频成分, 一般小于1/2倍频, 如图3 (b) 所示;振动对转速和油温变化较敏感。油膜振荡故障发生的原因是: (1) 转子的平衡状态不佳; (2) 转子对中状况较差; (3) 油温过低或者粘度较高。

2.3 气流激振故障特征及原因

气流激振故障的主要特征是:振动在某负荷下迅速增大, 如图4 (a) 所示;频谱中出现接近转子一阶临界转速的低频成分, 一般大于1/2倍频, 如图4 (b) 所示;振动对负荷变化较敏感。气流激振故障通常发生在机组高压部分, 由不对中和动静间隙不均匀引起。其发生的主要原因是: (1) 轴系对中精度不符合要求; (2) 轴系平衡状态较差; (3) 进气门开启过快或者过大造成一时振动。

3 抽风机常见故障处理措施

3.1 不平衡和不对中故障处理措施

(1) 根据不平衡量的大小、部位和性质进行动平衡试验, 消除不平衡状态。

在生产过程中要控制好混合料的水份和烧结机机速, 提高废气温度, 减少抽风机“挂泥”现象。在风机失去平衡初期, 没有损坏轴瓦的情况下, 应及时清除转子粘料或做动平衡试验, 消除不平衡状态。还要定期检查除尘设备, 提高除尘效果, 减少转子磨损等。

(2) 对发生较大振动的基础部位要进行加固, 螺栓必须紧固。

同时要检查转子、轴承座基础设计是否合理, 安装是否达到规定设计要求, 必要时更换轴承座, 重新浇灌基础。

(3) 检查联轴器端面瓢偏和晃度是否合格, 必要时更换联轴器。

在冷态调整轴系中心时考虑热变形的影响。轴系轻度不对中时, 可用调整垫铁、更换联轴器螺栓等方法预以减轻;轴系严重不对中时, 应通过调整电机标高, 轴系重新找中心等方式, 提高设备安装质量。

3.2 油膜振荡故障处理措施

(1) 检查转子的平衡状态是否良好, 检查转子对中状况是否良好, 检查轴承的结构参数是否符合要求, 检查机组动静间隙是否均匀。

(2) 减小轴承宽度、抬高轴承标高等以提高轴承比压。当室内环境温度过低时适当提高进油温度, 当轴瓦损坏时应及时更换轴瓦。

3.3 气流激振故障处理对策