天铁1#电动鼓风机齿轮箱振动波动原因探讨

郭淑舫（天津天铁冶金集团动力厂，河北涉县056404）

天铁1#电动鼓风机齿轮箱振动波动原因探讨

郭淑舫
（天津天铁冶金集团动力厂，河北涉县056404）

针对天铁动力厂1#电动鼓风机齿轮箱振动波动故障，分析出其产生原因包括振动检测装置的测振带狭窄、振动固定座不规范、振动监测装置的振动传感器选型有误等。结合电动鼓风机工作现状，制定出相应的解决方案，解决了电动鼓风机齿轮箱振动波动的问题，保障了机组安全平稳运行。

电动鼓风机；齿轮箱；振动；测振带；振动传感器；固定座

1 引言

天铁集团动力厂1#电动鼓风机为6#高炉供风。机组由电机、增速齿轮箱、全静叶可调式轴流压缩机、控制系统等组成。将电机产生的动能通过增速齿轮箱增速，使其转速达到轴流压缩机的额定转速，满足机组正常运行。齿轮箱的核心部件是齿轮，齿轮啮合刚度是反映其工作性能的重要指标，啮合刚度大小通过齿轮运作过程中所产生的振动信号情况得以反映。1#电动鼓风机组的齿轮箱共有4个振动测点，高速侧A、高速侧B、低速侧A和低速侧B。运行中，齿轮箱低速侧A振动测点的振动幅值出现明显的大幅度波动，振动幅值已超过报警值，严重影响了机组的安全平稳运行。针对以上现象，对齿轮箱振动波动情况进行分析，从齿轮箱的机械、工艺和振动检测、监测装置等多方面进行综合考虑，详细分析出齿轮箱振动波动的原因，明确机组不存在实质性振动问题，保证了机组的运行周期，确保了高炉供风。

2 测振原理

1#电动鼓风机齿轮箱振动检测系统采用本特利3300系列，并配备本特利3500在线振动监测系统，加强对电动鼓风机系统振动、位移的保护。传感器系统由3300 XL 5 mm电涡流传感器探头、3300 XL 4．5 m延伸电缆、3300 XL前置器及控制电缆组成，振动值输出和探头端部与被测导体表面之间距离的电压信号成正比。当传感器接通电源时，在前置器内会产生一个高频电流信号，该信号通过电缆送到探头的头部，在传感器探头头部周围产生交变磁场，电涡流产生的感应磁场会阻止高频交变磁场的变化，探头越接近，即表明转子与探头之间的间隙越小，感应电流就越大，而线圈的电感量就越小，因此只要测出间隙电压的变化，就可知道转子与探头的间隙变化，通过测量间隙电压的大小及监测间隙电压变化情况来反映齿轮箱工作性能。

3 故障现象及原因分析

3．1 故障现象

齿轮箱4个振动传感探头器固定安装在齿轮箱箱体上，机组由冷态到热态时轴会有一定的串动量。为了保证机组运行时振动测量的准确性，在机组冷态时将4个振动测点的间隙电压均调整为10．0 V。齿轮箱振动正常值为15 μm，报警值为80 μm，停机值为160 μm。机组正常运行后，测得齿轮箱振动测点的间隙电压分别为高速侧A 8．3V、B 8．9 V，低速侧B 7．9 V、A 14．5 V左右。振动高速侧A、B，低速B振动值波动范围在10 μm以内，低速侧A振动大幅波动，波动值最高达到65 μm，一度达到振动报警值，振动趋势曲线见图1。

图1 机组运行时振动趋势图

3．2 原因分析

齿轮箱作为传动系统，是电动鼓风机正常运行的重要机械部件之一，起到动力传输的作用，同时承受由电机和压缩机引入的外部激励和齿轮箱自身齿轮传动误差，以及啮合冲击所引起的内部激励。齿轮箱产生振动有以下几个方面原因：

（1）齿轮箱机械原因产生振动。齿轮箱振动受轴、齿轮、轴承、等多种振动的影响。齿轮偏心、齿距偏差和齿形误差都会影响齿轮的工作性能，啮合时产生冲击引起较大的振动和噪声；润滑不良会加剧磨损，使轴承游隙增大，降低轴承运转精度，降低齿轮箱的运动精度，增大齿轮箱振动水平，从而使得振动信号变强。

（2）机组安装精度对齿轮箱振动的影响。如轴系中心偏差大会直接影响齿轮箱的振动。

（3）齿轮箱振动测量系统。齿轮箱振动测量系统包括检测装置和监测装置。检测系统由测振固定座、测振带、振动传感器探头、延伸电缆、前置器、控制电缆组成。测振固定座对称性差、测振带位置不准确、传感器探头不合适、延伸电缆及前置器不匹配、控制电缆线路故障等都会导致振动测量不准确。监测系统为本特利3500在线振动监测保护系统，能够实现现场与操作室之间的无障碍数据传输，对现场使用的振动传感器组态参数，如振动传感器型号、规格、电压、报警值等的设置，以及组态错误等会影响振动系统的监测精度。

3．3 分析过程

（1）通过对齿轮箱现场测振检测，进行频谱分析，检测结果正常，进而对齿轮箱进行全面解体检查。通过现场仔细查看，发现齿轮箱齿面光滑，平整，没有磨损、点蚀、剥落、划痕、裂纹等现象，齿距规整，齿形规范；通过多次测量，齿轮啮合间隙、轴瓦间隙均在合格范围内。因此，齿轮箱机械方面导致振动波动的原因排除。

（2）对轴系中心点重新进行了测量找正。为了提高轴系中心找正数据的测量精度，专门制作了找正工具。拆除齿轮箱两侧联轴器，将压缩机、齿轮箱、电机解列。首先找正压缩机侧。利用找正工具将压缩机和齿轮箱联通，在两个设备的水平方向和垂直方向上分别安装百分表。手动盘车，观察百分表读数，进行实时比对，数值在合格范围内。同样方法对电机侧进行找正，发现找正数值存在微小偏差，通过多次机械调整多次测绘，最终使电机侧轴系中心在厂家要求之内。连轴试车后，振动仍然存在，由此判断轴系中心偏差导致齿轮箱振动的因素排除。

（3）对检测系统和监测系统分别进行检查。

检测系统检查：首先检查振动传感器探头。将振动幅值波动大的低速侧A传感器探头拆下，与高速侧A探头互换安装位置，通过监测发现低速A侧振动波动问题依然存在，将其与其他两个探头互换安装位置，均发现问题依然存在，由此确定传感器探头自身不存在问题。低速侧A传感器探头与高速侧A探头互换后振动趋势见图2。

采取同样方法对延伸电缆、前置器进行了检查，确认延伸电缆、前置器自身均不存在问题。然后对控制电缆进行绝缘、接地、屏蔽等方面检查，通过测量前置器端电压值与操作室内电压值进行比对，间隙电压值没有偏差，判定控制电缆不存在问题。最后对测振固定座、测振带进行分析检查。采用现场手动盘车，根据轴的串动量与间隙电压的变化情况进行分析。轴串动量与测点间隙电压测量数据见表1。

图2 低速侧A与高速侧A探头互换后振动趋势

表1 轴串动量与测点间隙电压测量数据

通过多次实验发现，测振带为11 mm宽，在轴串动量为5 mm时间隙电压明显变化，低速A侧振动的间隙电压会由10．1 V突然上升为14 V，明显变化，说明到达测量轴的倒角部位。振动传感器探头为5 mm，如果探头装置定位孔位置稍有偏差，就会导致机组运行时测振带串动范围超过振动传感器探头测量位置，进而引起振动波动。

监测系统检查：对监测系统进行检查，发现振动传感器的配置存在些问题，振动传感器规格设置为8 mm，实际使用设备为5 mm。故对传感器探头配置进行更改见图3。

4 方案制定

图3 更改振动传感器探头配置

通过多次实验发现，在轴串动量为5 mm时，振动的间隙电压发生明显变化。因此，导致电动鼓风机齿轮箱低速侧A振动波动的因素为测振带狭窄、振动传感器探头型号不合适、振动固定座不规范。确定齿轮箱设备本体、机械系统良好，机组不存在实质性振动问题，对1#电动鼓风机齿轮箱振动检测系统制定下列三种解决方案，根据现场实际情况，选择其中任意一种均可解决。

方案一：重新设计齿轮箱测振带。设计标准应依据：被测体为圆轴而且探头中心线与轴心线正交时，测振带宽度为探头头部直径的3倍以上。

方案二：调整振动固定座。振动固定座应满足同侧两固定座水平位置中心线一致，垂直位置满足振动传感器探头正对测振带中心位置。

方案三：更换振动传感器探头。更换应满足传感器探头与振动检侧系统、监测系统相匹配，规格标准应满足传感器探头直径为测振带宽度的1/3。

5 结束语

通过对1#电动鼓风机齿轮箱振动波动情况进行综合分析，提出了解决1#电动鼓风机齿轮箱振动问题的可行性方法，同时也为动力厂其他鼓风机组出现的类似情况时，提供了实际解决办法和理论依据，为机组安全平稳运行提供了可靠保障。

Discussion on Cause of Vibration Fluctuation of Gearbox of Tiantie Electric Blower 1

GUO Shu-fang
(Power Plant of Tianjin Tiantie Metallurgical Group,She County,Hebei Province 056404,China)

In order to settle the vibration fluctuation fault of the gearbox of electric blower 1 used for No 6 BF,the causes analyzed includes the short vibration test band and lack of standardization at permanent seat for vibration measurement device,wrong vibration sensor selection for vibration monitoring device and etc．In according with the production situation of electric blower,the vibration problem was solved with a relevant solution and the smooth and stable running of machinery was ensured．

electric blower;gearbox;vibration;vibration test band;vibration sensor;permanent seat

10．3969/j．issn．1006-110X．2015．03．014

2015-01-12

2015-02-04

郭淑舫（1981—），女，工程师，主要从事电气自动化方面的技术工作。