高炉鼓风机转子振动问题分析及其处理办法

文玉娜

摘 要： 结合实例，本文对高炉鼓风机转子振动问题展开了分析，发现油膜涡动和振荡为导致鼓风机转子振动的主要原因，需要通过抑制振荡和定期检测检查保证机组稳定运行。

关键词： 高炉；鼓风机；转子振动

引言：作为高炉送风系统的核心设备，鼓风机能否实现稳定运行，将直接影响高炉冶炼效果。而在长期运行后，高炉转子叶轮会发生磨损，需要及时得到更换。但在实际生产中，更换的转子有可能发生振动问题，从而威胁到机组的安全运行。因此，还应加强对高炉鼓风机振动问题的分析，以便采取有效的处理办法。

1高炉鼓风机转子振动问题分析

1.1故障现象

2016年8月，某热电厂高炉鼓风机在检修过程中发现转子叶片磨损严重，计划在2017年定修期间进行新鼓风机转子更换。2017年4月完成新转子交货后，进行了新转子安装试车，发现转子在转速接近3000r/min时出现了垂直径向振动加大的情况，振动值最大可达58μm。在未到达3000r/min时，鼓风机组运行状态良好，垂直径向振动最大45μm。在转速不断升高的情况下，振动值不断加大，在转速达到3200r/min时振动值最大，接近138μm。

1.2故障分析

观察故障现象可以发现，在转子高速转动的过程中，发生了振动问题。为确定是否为转子问题，还要将旧转子回装，然后进行测试。从回装试车情况来看，振动现象消失，因此可知振动由转子引发。出现这一情况，可能与转子上零部件松动、油膜振荡与涡动、残余不平衡量过大等因素有关。为确定振动原因，还要展开进一步分析。从以往实践经验来看，转子经过低速平衡和单独平衡测试后，在高速平衡状态下通常不会因为残余不平衡量的存在出现剧烈振动。而从转子轴承跨距大小来看，其跨距达6200mm，可知转子拥有较大体型，振动的产生可能与油膜振荡或叶轮松动有关。

1.3振动原因

为确定转子振动原因，还要对转子进行盈量核查，确定叶轮与主轴间的配合情况。考虑到叶轮装配较为麻烦，还要利用键与过盈方式进行配合，对叶轮内孔与主轴配合过盈量进行测量。从测量结果来看，各级叶轮过盈量均超出2%。但由于叶轮结构可靠性不高，叶轮轮毂较薄，所以在高速运转的过程中依然可能出现轮毂变形膨胀的问题，导致主轴无法被抱紧[1]。受这一因素的影响，高速转动时主轴可能与叶轮内孔发生相对滑动情况，导致叶轮出现松动问题。为确定叶轮松动是否为引起转子振动的原因，还要对叶轮的槽键位置进行控制，完成两级周向间隔180°布置，实现转子高速动平衡。通过观察可以发现，并未出现振动增加情况，因此可以认为键对主轴与叶轮间的相对周向位移的发生起到了有效防控作用，叶轮松动并非是引起转子振动的主要原因。

在高炉鼓风机高速转动的过程中，采用滑动轴承在运行期间会有偏心度产生。存在于转子与轴承间的油膜可能会发生激励作用，导致轴承颈在转动过程中出现绕平衡点的涡动。如果涡动频率达到转速一半左右，半速运动的涡动频率与转子临界转速相接近，就会导致共振的发生，造成转子振动迅速增加。实际上，受设计、制造和使用过程中各种因素的影响，油膜也会出现不稳定的状态。比如在轴承设计不合理、轴承间隙过大等问题存在的情况下，就会发生油膜涡动和振荡情况。为确定转子振动是否由油膜涡动与振荡有关，还要利用旋转设备故障分析仪进行转子振动信号采集。从得到的数据来看，在3200r/min转速条件下，转子振动幅值达138μm，此时频率为工频53Hz的0.37倍，与转子一阶临界转速1160r/min接近。由此可知，在转子转速达到第一临界转速2倍后，涡动频率与之重合，导致转子发生共振，振幅突然成倍增加。而频谱的半波谐波振幅则接近基频振幅，频谱带有组合频率特征。此时，由于轴承的撞击，油膜已经破裂和发生振荡，提高转速也无法改变涡动频率。而转子之所以在超出第一临界转速并未立即出现振动，主要是由于转子质量大、稳定性好。从试车情况来看，在转子振动发生后，即便提高转速也不会出现转子停止振动的情况，所以还需要停机，符合油膜振荡特性。因此从分析结果来看，尽管高炉鼓风机转子振动是在叶轮松动和油膜振荡共同作用下出现的，但是主要原因则是油膜振荡。

2高炉鼓风机转子振动问题的处理办法

结合高炉鼓风机转子振动原因，还要采取措施消除故障，并采取措施保证鼓风机组的长时间稳定运行。

2.1加强转子动平衡校正

转子振动现象的出现，与叶轮松动，轴承设计不合理等多种因素有关，所以需要通过改造轴承、加强叶轮键控等措施消除影响。而在完成参数改造后，还要加强转子动平衡校正，才能保证转子运行的稳定性。实际工作中，可以利用动平衡设备进行转子测量，然后结合结果对转子进行加重或去重处理，使离心惯性力得以相互抵消[2]。具体来讲，就是利用设备完成转子两个面偏心质量和位置查找后，通过焊接或削磨同等质量的质块，使不平衡度值得到减小，继而使转子达到动平衡状态。

2.2抑制油膜涡动与振荡

针对油膜涡动与振荡，还要通过增加轴承偏心率增强轴承稳定性。具体来讲，就是可以从结构上使轴承颈比轴瓦位置的偏心度更大。在实际操作中，可以将轴瓦侧间隙增加到0.62-0.65mm，同时保持颈间隙维持0.44-0.5mm。如果轴承结构无法改变，则要使轴承的比压得以增加。具体来讲，就是可以选择拥有较好抑制振性的轴承，并更换粘度低的润滑油。此外，还可以对油膜共振的转速区进行规避，从而使机组运行的稳定性得到增强。

2.3做好零部件定期检查

高炉鼓风机长期运转，所以会出现零部件磨损问题。而由零部件损坏引发的振动具有多种原因，还需要结合设备日常检测数据进行正确分析和判断。为此，还要加强对鼓风机零部件的定期检查，以便更好的進行转子振动问题的防治。一方面，需要对叶轮、轴承进行定期无损检查，并做好动平衡校正[3]。另一方面，则要对轴颈、轴瓦、轴承座、轴承调整块等位置的接触情况加强检查，保证接触面超出75%。此外，需要对壳体密封、润滑油油品等进行定期检查，提供高鼓风机的状态检修质量，避免机组运行受到零部件缺陷的影响。

结论：通过分析可以发现，导致高炉鼓风机转子振动的原因有较多。在实际分析的过程中，还要结合转子振动现象和设备运行具体情况展开分析，实现对振动原因的准确判定。分析的高炉鼓风机之所以会出现转子振动情况，与叶轮松动和油膜振荡有关，油膜振荡为导致转子振动的主要原因。结合分析结果，则可以采取相应的措施进行振动问题的消除，并通过加强日常管理保证机组的稳定运行。

参考文献

[1]宋占立，王连明，耿敬刚.D1250-238型离心式煤气鼓风机振动原因分析及处理方法[J].价值工程，2016，35（17）：118-120.

[2]邵晓斌，王晓峰，张章.包钢热电厂6～#汽轮鼓风机振动故障诊断与处理[J].包钢科技，2015，41（04）：77-79.

[3]李宝文.焦炉煤气鼓风机振动机理与对策探析[J].酒钢科技，2014（03）：66-69.