窑尾高温风机故障的实例分析及处理探讨.docx

窑尾高温风机故障的实例分析及处理一、基本情况某公司4500td熟料生产线于2016年6月正式投产。新线投产运行至今，窑尾高温风机连续出现几次故障。该公司窑尾高温风机使用的是BB系列风机，型号为3100DIBBffz,配套电动机的型号为YRKK7156,功率为250OkW,电压为IokV,其主要性能参数见表1。表1窑尾高温风机性能参数项目名称性能参数进口流量/(n?/h)860000风机全压/Pa7500工作温度凡320-350风机转速/(rmin)980导致风机故障常见有转子失衡、偏心、固定松动、滚动轴承故障、转子弯曲、叶轮损坏和系统气流不稳定等。该公司在故障诊断与排除阶段也主要是围绕这些可能存在的原因进行分析处理。二、窑尾高温风机定位端自由端轴承烧毁2.1 故障经过新线正常运行一个多月以后，中控显示窑尾高温风机温度一直偏高，现场实测时定位端与自由端轴承温度均达66,由于未找到高温根本原因而没有及时排除隐患。轴承高温异常一周左右，高温风机定位端轴承抱死烧毁导致风机跳停，停机检查发现，定位端轴承靠电动机侧滚柱散落，内外圈均有不同程度破损(见图1)。中控室调取数据发现，轴承在发生故障时温度显著提升，最高达90,自由端振动值达64mms,电动机电流从140A跳至170A以上。图1定位端轴承烧毁后现场情况第一次故障后，经过更换轴承重新投人生产运行，现场实测两端轴承温度均为50°C左右，运行5个班次后，经与厂家技术人员协调，考虑到前一次轴承烧毁可能是自由端轴向间隙预留不足引起，于是停窑在自由端轴承座轴向尾端增加法兰片以增加轴向间隙(见图2),按要求安装完成后，重新启动运行，投料十几分钟后，高温风机自由端温度过高直接跳停，打开轴承盖，发现轴承抱轴。图2自由端向尾端增加法兰片并压铅丝校正2.2 故障原因分析定位端轴承烧毁的直接原因是：自由端轴的轴向间隙预留不足，轴受热膨胀，挤压定位端轴承，导致轴承抱死烧毁。通常衡量物体热变形的主要参数是组成该物体材料的热膨胀系数，材料的线膨胀系数关系式为：式中：1.I、1.2tl、t2温度时的样品长度，mm；1.0一标准温度t（常取0或20）时的样品长度，mm：一材料的线膨胀系数，10-%K或IO-W。通过查阅数据资料获知，高温风机自由端轴的轴向间隙实际预留约6mm,当高温风机正常运行时，进口风温可达200左右，此时轴的受热温度按200C计算，需考虑受热膨胀部分轴的长度约为两轴承间距离，距离约为4.5X103mm,35CrM。在20200"C内线膨胀系数约为12X10-WC。因此，按照式得知，轴受热200°C时伸长量约为：1.>alOt2Xm4.Sx10lmmM12m106C三108mm.即1.>实际预留间隙6mmo同时，实际数据还会受材料成分、纹向、加热温度不均匀、热膨胀系数本身误差等影响而有偏差，因此判断自由端轴预留间隙不足。自由端轴承烧毁的直接原因是：前期自由端轴向间隙预留不足产生故障，也使自由端轴承内外圈产生了错位损伤，当重新调整自由端轴的轴向间隙时，自由端受损轴承保持架损坏,滚柱散落发生高温致使轴承内圈与轴抱死。故障发生前，高温风机两端轴承温度一直偏高，现场岗位工采取了对轴承座淋水降温的错误方式，不仅不能解决设备高温的根本问题，还可能破坏设备油封，污染设备润滑油，从而进一步加剧设备故障的产生。2.3 故障处理措施故障发生后，立即组织维修工人，打开轴承座，检查轴及轴承状况。同时联系风机轴制造商，信息反馈得知新轴生产周期约为一个月，为尽快恢夏生产，现场决定对受损风机轴进行修更，待新轴购回，再组织施工更换该风机轴。由于轴承抱轴（自由端），现场修复方案采用氧割拆除坏损轴承。运用手工砂轮修磨风机轴（轴承位），并在自由端轴承座上下端间使用=0.05mm铜片保证轴承的正常径向间隙，在自由端轴承座端盖内加装=12mm钢制法兰片增加风机轴轴向间隙。本次抢修更换了定位端、自由端轴承各一个。高温风机修复后投入运行，现场每半小时巡检一次，现场实测风机两端振动、温度平均数据见表2（风机频率39Hz,以下同）。表2风机修复并平稳后振动、温度检测数据检测垂直方向振动水平方向振动轴向振动温度位置/(mms)/(mms)/(mms)凡定位端1.O2.54.454.5自由端1.12.74.758.9三、窑尾高温风机轴承座振动过大3.1 故障经过新轴购回并安装完成后，公司对2号线高温风机进行了风机叶轮组更换，并投入运行。随着运行时间的推移，风机轴承座振动值逐渐增大，初始振动值及最大振动值情况见表3,并有进一步加大的趋势。表3风机叶轮组更换后振动、温度检测数据时同检测位置垂亶方向振动/(11m,s)水平方向振动/(mmB)轴向IK动/(m11B)度Q初期定位自由1.00.90.9OJ2.81742463一段时定位3.45.59.844J间后Ml2.1334.847.13.2 故障原因分析现场拆卸高温风机叶轮检查发现,风机叶轮与轴盘连接螺栓为4.8级、长度70mm螺栓,经厂家与公司技术人员现场分析确认，螺栓不符合精度要求，需更换为8.8级、长度90mm螺栓，且分析认为，振动过大可能是叶轮与主轴配合过盈量偏小造成的。3.3 故障处理措施(1)停窑止料后，立即拆除高温风机定位端、自由端轴承箱侧端盖，检查测量风机主轴的轴向膨胀量，并检查轴承外圈与轴承箱之间的顶隙，并做好数据记录。(2)拆除联轴器的防护罩，脱开联轴器，检查、记录电动机与风机主轴的同轴度(包括径向、端面跳动量)。(3)打开风机壳体检修门，清除风机叶轮表面及壳体内积灰，消除因表面积灰而引起的风机叶轮振动。(4)根据现场检测数据，重新进行校正。(5)现场对风机叶轮做动平衡,使其满足风机转速在40Hz(800rmin)l,振动值在2.5mms的正常范围内。完成上述工作，并检验结果无异后，开窑投料运行，但风机振动问题仍未解决，经与厂家及公司技术专家协商后，由风机厂家重新制作一套新风机叶轮，以彻底解决风机故障隐患。新叶轮定做完成并运回厂后，立即对风机进行安装，安装完毕后投料运行，风机运转平稳，运行振动、温度情况见表4。表4风机新叶轮组运行平稳后振动、温度检测数据检测位置垂直方向策动'(mms)水平方向暴动<mnVs)他向舞动/(mms)度PC*M0.60.80.937.1自030.7IJ40J四、故障预防措施(1)加强现场巡检力度，做好巡检记录，同时及时与中控进行交流协调，遇到问题要与中控人员进行沟通并第一时间解决。(2)加强设备使用与故障检修培训，提升相关管理人员及一线工人对设备操作与管理的能力，遇到故障时运用科学的方法和知识进行分析解决，不能盲目判断和处理，对设备不正常因素要引起足够重视，不能任其发展。(3)要有科学的设备管理方法，运用每一次停机检查的机会细致排查设备隐患，做到预防为主，将设备故障率降到最低。窑尾高温风机振动原因分析及处理我公司有一条4500td生产线，窑尾高温风机(W5-2481.4N930F)配套主电动机(YPTQ800-6),功率250OkW,转速995rmin,变频调速，联轴器采用弹性柱销齿式联轴器，风机轴承采用“油浴、油环-循环油”复合润滑方式。自2010年12月投产以来，多次出现高温风机振动升高、风机轴承损坏的故障，被迫停窑更换新轴承。1风机振动情况及原因分析导致风机振动的原因很多，常见的有：转子失衡、偏心、固定松动、滚动轴承故障、转子弯曲、叶轮损坏和系统气流不稳定等。对该风机分析认为，转子主轴水平偏差大和风机轴承损坏是其振动的主要原因。1.1 转子主轴水平偏差大在试生产的前三个月，风机轴承振动一直都偏大，固定端和自由端的振动值都在7mms以上，且呈逐渐加大趋势，固定端轴承的滚子及内、外圈滚道已出现严重损坏，需更换新轴承。检查转子主轴水平度，发现转子的固定端比自由端低了4mm,远低于主轴水平度o.oqooo的要求。转子主轴水平偏差大致使风机振动过大，同时由于固定端低，且轴承固定，相比自由端所受力更大，因而风机在高振动运转三个月后，固定端轴承损坏，自由端轴承的间隙也变大到450mo主轴水平偏差大除安装原因外，极有可能是风机安装完成后及运转过程中基础不均匀沉降引起的。1.2 风机轴承损坏将主轴的水平偏差问题解决后，又出现过几次风机振动高报，风机轴承损坏的故障。具体情况是：在每次更换新轴承后，风机的运转都很平稳，两端轴承的水平和垂直方向振动值均在2mms以下，而运转一段时间后(短则半个月，长则二个月)，会出现风机固定端轴承振动突然增大，并迅速恶化的现象。在风机振动值增加后，我们检查均发现轴承润滑稀油站的回油过滤器上总有很多金属屑，说明轴承磨损很严重。停机检查，发现固定端轴承的滚子及内、外圈滚道确实出现严重损坏，需重新更换新轴承。同时检查风机叶轮磨损及黏结情况等，均正常，两侧进风门的开度也同步。从以上的实际状况分析，基本可以确定是由于风机固定端轴承损坏引起的风机振动。风机两端轴承均是SKF轴承，型号为23048C)W33。在逐一排除了轴承质量、选型和润滑方面的问题后，认为轴承座安装和联轴器安装是引起轴承损坏的两大原因。1)风机轴承座采用的是剖分式，我们通过压铅丝的方法检查发现，上盖的压紧力有问题。通过厂家得知，轴承座加工时，在轴承座对分面垫有0.2mm厚的青棵纸，而在实际安装时却没有垫，这样造成轴承座上盖与下座螺杆拧紧后，轴承变形，游隙变小，特别是自由端轴承外圈与轴承座间隙无法满足高温风机工作时热膨胀自由伸缩的要求，叶轮轴膨胀时，自由端轴承无法自由游动。我们在高温风机轴承振动值加大后，将自由端轴承座上盖拧紧螺杆适当拧松后，振动情况出现明显好转，也印证了此点分析。因而可以认定，自由端轴承无法自由游动是造成轴承过早损坏的主要原因。2）主电动机与叶轮之间的弹性柱销齿式联轴器安装有问题。此联轴器安装校正方便，可以适应由于微偏心产生的振动，同时对冲击振动有较好的阻尼作用。检查发现，联轴器的找平找正没问题，但两半联轴器端面存在相互碰擦痕迹，说明联轴器之间的轴向间隙过小。分析原因是联轴器找平找正时忽略了主电动机轴承是滑动轴承,而在校正两半联轴器端面的轴向间隙时没有注意到电动机的磁力中心线。另外，在轴承安装时轴承加热温度过高（高于120C）,也有可能对轴承产生不利影响。2解决措施根据上述分析，我们从安装环节入手，确保安装质量，以保障风机的正常生产。D严格轴承的采购程序，寻找正规的SKF轴承经销商，确保轴承的质量。新轴承安装前开箱认真检查是否存在缺陷，检测轴承的径向原始游隙应为240320um0用油煮法加热轴承时，使用干净的油，将轴承放在支撑网架上，不直接与油箱底部接触；均匀加热，加热温度控制在95105,不能超过到预定时间后快速捞出，用干净不脱毛的布巾将轴承上的油迹和附着物擦干净后，尽快套到轴上。2）精确校正主轴、两轴承座对分面水平度，轴承座水平度要求轴向0.041000,横向0.01000,主轴水平度40.04/1000。在找主轴的水平度时，考虑到叶轮自重对主轴的弯曲作用及主轴的结构特点，在两端轴承近端位置分别用框式水平仪找正，数值要相对应。找正合格后，拧紧轴承座的地脚螺栓后，应更查上述三项水平度。3）主轴水平找好后，用汽油将轴承箱内清洗干净，安装轴承座上盖和两端盖。安装上盖时要在两轴承座对分面垫上02mm的青棵纸，拧紧紧固螺杆，检查两端轴承的安装游隙并做好记录，特别要检查自由端轴承外圈与孔的间隙，应确保有3050间隙。4）主电动机轴承是滑动轴承，因而在校正两半联轴器端面的轴向间隙时要特别注意电动机的磁力中心线。本主电动机标出的磁力中心线如图1所示，从图1上可得知电动机磁力中心线位置，通过电动机空转也确认了该数据是正确的。根据所知的磁力中心线位置，在安装粗找时就用撬杠将电动机转子移至其标示的位置,然后再找两半联轴器端面的轴向间隙控制在8IOmmo23wh(StSS)图1电动机磁力中心指示图5）在对电动机轴电流的检测中，检测到了电动机运转时存在较大的轴电流。为了消除电动机轴电流对轴承损伤，我们在靠近主电动机侧半联轴器上安装了碳刷，碳刷具有弹性支撑，电动机运转时能始终与半联轴器保持紧密接触，碳刷用金属导线与支架相连，支架与地线相连，将轴电流引向大地。同时在联轴器的两端面外挡板及外套内表面与半联轴器间用青裸纸绝缘，如图2所示。按地图2电动机半联轴器加装碳刷3实施效果在2012年7月更换新轴承时，我们严格按上述措施处理后，高温风机平稳运行，基本解决了高温风机振动的问题，确保了回转窑的安全稳定生产。引起高温风机振动大的原因有多种，如同轴度不够、轴弯曲、轴承磨损间隙变大、叶片不均匀磨损、叶片积灰及管道通风不畅等。以下为某公司高温风机振动的案例分析，可供参考！1情况介绍某公司100Ot/d生产线窑尾高温风机型号为W6-2×29-46N021.5F,转速一般为100O1200rmin1,风机轴承振动的最大允许值：振幅0.198mm,振速llmm/s；轴承温度报警值750C,停机95；液力偶合器出油温度报警值80,停机值为85。生产中曾多次出现轴承座振动较大现象。前期主要是风机管道通风不畅引起，然而自2（HO年6月开始，清理管道后轴承振动并未减小，反而逐步加大，超过最大允许值。经多次停机检查，联轴器对中没问题，轴承游隙在0.10mm左右（轴承型号为22224CC/W3VC3）,也在正常范围内，液力偶合器及电动机振动都不大，风叶积灰少，但风叶磨损不均匀，前端叶片有的只有5mm左右厚，后端叶片有的7mm厚（标准为8mm厚）,所以怀疑是风叶磨损不均匀造成叶轮不平衡引起的。然而，有时候，在未做任何处理的情况下，重新启动后，风机的振动值又正常，运行一段时间后会突然增大。为此，我们对风机进行现场动平衡，经前后两次处理，找到了风机振动大的原因。2振动大原因及处理措施2.1 第一次动平衡处理2010年10月中旬第一次做现场动平衡，因振动较大，原安装于轴承座上的测振仪无法测出准确的振幅，所以将其拆下，改用手持式测振仪测量。拆掉风机外壳两端的冷却风叶，把风机转速调到1300rmin,测得电动机端轴承座（简称前端，下同）水平振动值为20mms,慢转端轴承座（简称后端，下同）水平振动值为25mms.然后停机，把两端冷却风叶位置处的轴用氧气乙焕焰烤黑，再启动风机，把转速调到1300rmin,用磨尖的划针慢慢靠近变黑的轴，直到划针部分与轴有划痕，划出划痕后，停机，量出划痕的圆弧长度，并找出圆弧的中点。在前端划痕中点对应的叶轮上焊一块60mm×60mm×10mm钢板（约300g）0焊好后启动风机到1300rmin,测得前端水平振动值为13.4mms,后端水平振动值为18.5mms<,在后端划痕中点对应的叶轮上焊一块60mm×60mm×10mm钢板，测得前端水平振动值为5.1mms,后端水平振动值为8.9mms0后来，用30mm30mml0mm钢板在后端焊块两边各焊一块钢板，测得前端水平振动值为5.4mms,后端水平振动值为6.2mms,基本达到要求。于是，装好轴承座上的测振仪，调节转速，测量振动值，见表1。从表中数据可见，此次调整比较成功。&1风机叶轮初次动平衡后的振动情况转速(rnin)I107I135I200I300河端版M/mm0.0250.0330.0650.080后端黛H/mm0.0260.0450.0720.0822.2 第二次动平衡处理正常运行约半个月后，又出现了振动较大的情况。在转速为1219rmin时，前端振幅为0.277mm,后端为0.131mm,液力偶合器出油温度为55.3；当转速为1300rmin时，前端水平振动值为40mms,后端水平振动值为20mms,振动比第一次动平衡之前还要大。为此，于2010年11月初，再次进行现场动平衡。做了三次平衡，每次都在不同部位加焊了一块60mm×60mm×10mm钢板，但每次加焊平衡块后，不平衡点位置都在变化，振动值也变化不大。为此，仔细检查叶轮，发现叶轮两端前盘上的三角形冷却箱式结构的盖板上（如图1所示）有一个约8mm的圆孔（每端一个孔），此处明显磨损。此孔原为5mm,是起通气作用的。于是怀疑此冷却箱中含有灰尘.图1叶轮局部结构示意由于气体中含有粉尘，粉尘磨损使通气孔孔径变大，粉尘进入其中。在运行中，粉尘并不固定在某个位置，而是随机运动，所以平衡点在变化，振动值也随之变化。于是，沿环向割开两端的冷却端板，发现内部的确有积灰。清理积灰，并把孔恢夏到5mm,然后把前述焊的平衡块全部割掉，运行后测得前端水平振动值为30mms,后端水平振动值为17.2mmso后在前端叶轮上加焊一块50mm×90mm×10mm钢板（约350g）,在1374rmin时,前端水平振动值为2.7mms,振幅为0.033mm；后端水平振动值为2.5mms,振幅为0.028mm。效果较理想。设备运行后，振动值及液力偶合器温度都正常。例如，在2010年12月7日，当转速1186rminf,前端振幅为0.061mm,后端为0.060mm,液力偶合器出油温度为53.7；在2011年7月6日，当转速1239Iymin时，前端振幅为0.063mm,后端为0.040mm,液力偶合器出油温度为73.7。3总结引起高温风机振动大的原因有多种，如同轴度不够、轴弯曲、轴承磨损间隙变大、叶片不均匀磨损、叶片积灰及管道通风不畅等。这种因叶片不均匀磨损及冷却箱中进灰引起振动大还是很少见的。因此，导致原因查找困难。从目前的运行效果看，处理后运行已有约9个月，振动值比较小，处理效果比较理想,空压机排气温度高的原因及处理引起空压机排出气体温度的原因大致可以归纳为一下几点：1冷却水压力低。2排气阀故障。3冷却水进水温度高。4水路沉淀物过厚。5冷却水管结垢。6表计指示不准。针对以上几点原因，有以下几个处理方案：1压力过低时，调整水压至1-3MPa2排气阀有问题，联系检修更换排气阀3调整冷却水温度正常4联系检修清洗水路5联系检修清除冷却水管道结垢6联系热工校对表计。