济钢炼铁厂风机低成本运行模式实践

吕化军（山钢股份济南分公司炼铁厂，山东济南250101）



济钢炼铁厂风机低成本运行模式实践

吕化军
（山钢股份济南分公司炼铁厂，山东济南250101）

摘要：济钢炼铁厂利用机械振动故障诊断及在线转子动平衡技术，成功实现风机预知维修及在线修复，节省了大量备件费用及维护成本，每台大中型风机年节约费用约22.4万元。

关键词：风机；振动故障诊断；动平衡理论

1　前言

济钢炼铁厂高炉区域大中型风机约40台，每年备件储备及设备维护费用高达300多万元，如何保证低成本风机高效稳定运行成为近年来研究的课题。利用机械振动故障诊断技术，通过精密点检测量仪器收集风机设备振动数据，对数据进行时域频域分析，可以提前诊断发现轴承早期缺油及风机不平衡等故障；通过更换润滑剂及在线动平衡技术来实现风机在线修复，最终实现风机预知维修，从而节省大量备件储备费用和检修费用，节约了成本。

2　机械振动故障诊断技术原理及应用

机械振动故障诊断，就是对正在运行的机械设备或给非工作状态的系统某种激励，测其振动响应，对由测量响应得到的各种数据进行分析处理，然后将结果与事先制定的某一标准进行比较。进而判断系统内部结构的破坏、裂纹、开焊、磨损、松脱及老化等各种影响系统正常运行的故障。依次采取相应的对策来消除故障，保证系统安全运行。

机械振动故障诊断方法主要分为3部分：时域分析，又分为波形分析、轴心轨迹和轴心位置3种方法；频域分析，又分为频谱分析、相位分析和瀑布图3种方法；开停车分析，又分为波德图、极坐标图和级联图3种方法。此外，还有用于齿轮和滚动轴承故障诊断的倒频谱分析、包络分析、细化谱分析和小波变换等振动分析。

济钢炼铁厂现用风机全部实现PMS离线诊断系统操作，设备巡检人员按照巡检计划定期上传机械设备振动数据，机械振动故障诊断人员依据诊断原理和诊断方法分析振动数据，最终形成精密诊断报告并制定设备检修方案。2014年7月，设备巡检人员发现喷煤车间3#主排风机轴承振动加速度值过大，立即通知点检诊断部门。机械振动故障诊断人员为验证数据的真实性，特制定复检计划，通过对复检振动数据的时域波形和无量纲参数分析，初步诊断为轴承润滑不良。特制定轴承箱更换润滑油的检修方案，更换新油后风机轴承振动加速度值从125 m/s2降到13 m/s2，检修效果明显。此次通过使用PMS离线诊断系统提前发现轴承早期振动故障，并及时换油消除了隐患，有效防止了风机轴承加速损坏，避免风机轴承因润滑不良导致的损坏，节省了大量备件及检修费用，保证了喷煤车间3#主排风机正常稳定运行。

3　转子动平衡技术原理及应用

转子动平衡是转子动力学的一个研究内容，指确定转子转动时产生的不平衡量（离心力和离心力偶）的位置和大小并加以消除的操作。不平衡量会引起转子的横向振动，并使转子受到不必要的动载荷，对转子正常运转造成影响。转子在线动平衡技术又名现场动平衡技术，是指旋转机械在其工作状态相同或相近的转速、安装条件、支撑条件和负载情况下，对其进行在线振动测量或平衡校正的一种平衡方法。

2014年10月27日巡检报告该风机水平振动烈度值达到5.012 mm/s，超出ISO 2372国际振动标准的允许范围。将所测振动数据上传PMS离线点检系统，精密诊断人员通过对巡检振动数据的时域波形和频谱图分析得出：时域波形总体近似正弦波图形，频谱图中25(Hz)频率（1倍频）在水平、垂直方向数值较高，二倍频不是很明显，频谱图中主要以一倍频为主，判断此风机振动过大的主要原因为转子不平衡故障。通过对其趋势数据分析发现该振动有加剧趋势，需立即做在线动平衡解决。

2014年10月30日计划停机做在线做动平衡（去试重法）：停机后将动平衡诊断仪

的加速度传感器安放到轴承箱的水平位置，轴承座中下侧，将反光条安放到转子轴上，对准光电传感器，1次开机测得振动烈度值为4.759 mm/s，相位角为78°。经计算，在172°相位角上加试重100 g；加试重后2次开机测得振动烈度值为5.363 mm/s，有效试重；仪器提示在233°加89 g，加试重后3次开机测得振动烈度值为0.328 mm/s，有效试重；风门全部开启后（工况下）测得振动烈度值为1.503 mm/s，满足ISO2372国际振动标准要求，为良好等级。此次通过使用PMS离线诊断系统提前发现风机转子存在不平衡故障，及时停机进行在线做动平衡，避免了风机因振动大导致的恶性设备事故和环境污染事故，节省了更换风机转子所需的大量备件及检修费用，保证了高炉槽下除尘风机正常稳定运行。

4　成本效益分析

利用机械振动故障诊断及在线转子动平衡技术，成功实现济钢风机预知维修及在线修复，节省了大量备件及维护成本，最终实现风机低成本高效运行。按照1台中型风机1 a更换1次需备件费20万元、施工费用3万元计算，采用机械振动故障诊断及在线动平衡技术后，1台中型风机年节约备件及维修费用22.4万元。

经验交流

经验交流

作者简介：吕化军，男，1979年生，2003年毕业于长安大学环境工程专业。现为山钢股份济南分公司炼铁厂高炉工艺设备科副科长、工程师，主要从事炼铁设备管理工作。

收稿日期：2015-05-18

中图分类号：TF321

文献标识码：B

文章编号：1004-4620（2015）06-0072-01