离心机振动分析的误区及治理

李明　赵玉超　张磊

摘 要：福乐伟卧式螺旋三相分离离心机，运行过程中发现非驱动端在线振动监测连锁保护频繁报警，离心机无法正常运行。对离心机5个滚动轴承进行更换并对转鼓、螺旋作动平衡检测正常后试机。当转速开至800r/min时，径向振动增大，升至1500r/min时联锁保护动作跳机，同时转鼓非驱动端轴承温度异常。对在线振动数据进行时域、频域分析，以此为方向开展第二次检修，再进行动平衡检测，轴承间隙调整后，试机运行正常。

关键词：离心机；转鼓；螺旋；动平衡；振动分析；轴承游隙

引言

Flottweg-FRICANTER24E，德国福伟东公司2005年制造，用于氨水、焦油、焦油渣三相分离。需分离的物料通过供料管进入离心机内，在离心力的作用下，密度大的固体沉降到转鼓壁。二相密度不同的清液形成同心圆柱，较轻的液相氨水处于内层，较重的液相焦油处于外层。不同液体环的厚度可通过调节溢流堰和可变叶轮来改变。沉积在转筒壁上的固体焦油渣由螺旋输送器送至排渣口。转鼓速度4000r/min，螺旋与转筒差速1-29.6r/min。

1 滚动轴承游隙调整误区

1.1 检修作业过程

离心机转鼓非驱动端更换了新轴承NU1022，用深度尺对轴承室测量后给轴承0.10mm轴向游隙。离心机试运行20min后轴承发热达到75℃。

1.2 分析

轴承装配过程中在正常室温下进行，考虑到轴承负载温升在50℃左右，忽略了介质温度，运行过程中进料温度92℃±3℃，介质产生的温度差对热膨胀的影响考虑不周全，造成装配数据失真，出现错误。

计算如下：

（1）轴承NU1022热膨胀变化量L1

L1=H1△t1α=28×62×13×10^-6=0.023mm

式中H1-轴承外圈厚度28mm

△t1-装配时与外界温度差为62℃

α-钢的膨胀系数13×10^-6（V℃）

（2）轴承定位通盖热膨胀变化量L2

L2=H2△t2α=20×62×15.5×10^-6=0.019mm

式中：H2-通盖定位环宽度20mm

△t2-装配时与外界温度62℃

α-不锈钢的膨胀系数15.5×10^-6（V℃）

（3）由于介质热膨脹产生的变化量之差

△L=L1+L2=0.023+0.019=0.042mm

由计算可知，热膨胀存在0.042mm的误差

1.3 处理

上一次装配热膨胀系数误差造成轴承外圈定死自由度限制过紧，轴承发热。考虑到介质带来的膨胀误差对轴承轴向游隙调整为0.14mm，确保轴承滚珠自由度。

2 动平衡误区

2.1 动平衡检测

离心机结构较为复杂，装配精度高，设备在线监测报警时，对其进行了全面的状态诊断，通过时域、频域的分析，准确指出故障类型、故障部位。工作转速在3443r/min，非驱动端水平方向9.7mm/s，垂直方向8.9mm/s，轴向2.4mm/s，频谱中基频有稳定的高峰，其他倍频振幅较小，转速再提升100r/min，基频幅值随转速增大而增大，综上分析动平衡失衡了。相关专家会审后对转股、螺旋、按G2.5级进行动平衡试验，制作驱动、非驱动端动平衡联轴器进行测试。离心机螺旋残余不平衡量及不平衡分量相位，驱动端204g相位116°，非驱动端2.8g相位58°；离心机转鼓残余不平衡量及不平衡分量相位，驱动端0.91g相位151°，非驱动1.1g相位91°，达到动平衡标准。

2.2 启动试机

盘车正常后启动，转速由低到高提升，转速在800r/min时，水平方向、垂直方向振动值逐渐增大，升至1500r/min水平方向11.5mm/s，垂直方向9.7mm/s，轴向3.1mm/s，频谱分析还是典型的动不平衡造成。

2.3 分析

离心机转鼓、螺旋动平衡值在标准范围内，开机试机依然出现动平衡失衡。查找不平衡存在原因，是螺旋、转鼓不平衡相位叠加造成平衡被破坏，还是制作的转鼓、螺旋半联轴器有不确定因素。分析确定要因，先对离心机整机螺旋、转鼓组合在一起上动平衡机测试，驱动端5g相位172°，非驱动端6.2g相位101°。螺旋、转鼓在动平衡机上检测水平度在0.03mm/m，径向跳动度在0.02mm，无明显形变均在标准范围内。运用排除法，所有焦点集中在动平衡用的半联轴器上，经测量装配定位间隙非驱动端在0.062mm，间隙大处于无定位状态，螺旋轴中心线与联轴器中心偏差造成，动平衡数据失真。

2.4 处理

重新加工非驱动端半联轴器，定位间隙控制在0.015mm。作动平衡去除不平衡量，回装试机正常。事实表明，作动平衡测试要考虑半联轴器与转子的定位精度，保证同轴度才能确保动平衡测试的精确性。

3 结束语

设备检修中对转动部件装配，一定要同其运行工况条件紧密结合在一起。对直径不对称的旋转设备进行动平衡检测，制作驱动与支持用的半联轴器一定要选择与装配部位合理定位夹紧，保证同轴度。本次检修通过频谱分析获得较为满意的诊断结果，对设备检修能起到事半功倍的效果。

参考文献

[1]虞和济.振动诊断的工程应用[M].冶金工业出版社，1992.