高温风机振动故障及处理研究

郇宜锋

（山东鲁碧建材有限公司，山东莱芜 271100）

1 高温风机结构特点

高温风机属于专门应用在高温作业场所的特种风机，与传统风机相比，应用场地相对专一，工作环境温度高，一般用于化工、冶炼、锻压、电力等领域，因此其本身必须具备耐高温高压、低阻力等特点，核心部分的风机需要选择耐高温风机，要求降温效果可靠。以水泥厂高温风机为例，因为其需要与回转窑配合使用，结构相对特殊，包括外壳、叶轮、轴承等，叶轮包括后盘、1个带有进口圈的前盘以及13个叶片，在易磨损部分采用堆焊耐磨材料；主轴能够支撑叶轮转动，经尼龙联轴器与液力耦合器连接，由2个SKF自调心球面滚子轴承作为支撑，靠近电机驱动端的是定位轴承，其滚道中心与轴承座中心保持一致，非驱动端轴承采用的是非定位结构，能够有效抵消高温环境下主轴产生的热膨胀，保证风机稳定可靠运行。

高温风机的使用温度通常在（100～180）℃，输送的气体包括空气或者不具备自然自爆和缠绕性、不具备腐蚀性、对人体无害的气体，也可以对热气、蒸汽、烟气等进行输送，不过这些气体同样必须满足上述要求。输送介质的温度不能超过额定温度，气体内也不能存在粘性物质，如果含有灰尘或者其他杂质，则其颗粒不能超过150 mg/m3。当含尘量较大时，要在风机前设置相应的除尘装置，以降低进入风机的烟气含尘量，保证风机正常运行。

2 高温风机振动故障原因及处理

2.1 灰尘聚集

高温风机运行环节，中心部分叶轮高速旋转，会吸引大量灰尘聚集。如果灰尘聚集过多，则当高温风机启动时，转子将无法正常工作，从而引发动静平衡反应异常，继而导致中心叶片转速失常或者磨损，造成振动偏高。对此，需要重视高温风机的维护保养工作，及时做好叶轮积灰和轮毂积灰的清理工作，然后通过动平衡试验做好转子校正，将检测结果控制在0.1 mm/s，确保单倍转速频率能够降到最低。

2.2 轴承故障

轴承故障是导致高温风机振动故障的一个主要原因，相关研究表明，一旦轴承出现故障，则高温风机单倍频或者多倍频振幅会明显增大。在轴承或者轴承箱故障初期，如果操作人员没有及时发现，或者没有对其进行有效初拉力，则高温风机一样能够保持正常运行状态，轴承在水平和垂直方向的振动均值可以维持在3 mm/s以内。但是如果继续保持这样的带病运行状态，持续半个月到2个月，振动幅度会突然增大，造成风机内部零件的严重损坏。因此，在对机身轴承进行采购时，应该做好质量与性能检测。新轴承使用前也应该检查轴承结构，看各部分是否存在缺陷。如果采用油煮法进行轴承加热，则应避免轴承与油箱底部直接接触，并将加热温度控制在（95～100）℃，保证加热均匀，在达到预定加热后取出擦净，安装到主轴上，确保高温风机正常使用。

2.3 配置问题

不仅高温风机，普通风机的振动过程同样需要依赖振动设备，以20叶片的高温风机为例，包含1个可调动叶和19个静叶，振动过程中，如果叶片转速失常则可能引发振动故障。同时，虽然高温风机本身恶劣条件的适应性强，但是外部因素仍然会对其正常运行产生影响。针对这个问题，可以利用高温水泥做好机身加固，消除机身不牢导致的振动偏高现象。同时，维护人员应该利用专业工具，对风机转子频率及中心转轮与电机同心度及时调整，避免中心转轮出现转速失常问题。调整完毕后，需要对机身地脚螺栓进行紧固，保证机身底座与垫铁牢固焊接。

3 实例分析

某水泥生产企业产能为2000 t/d，产品质量可靠。在生产过程中，高温风机存在振动过大的情况，尤其是当转速达到800 r/min以上时，风机振动明显增加，严重影响设备安全运行，制约产能增长。2016年3月，日常巡检中发现，风机出口下放基础位置出现开裂现象（图1），从保证生产安全的角度，只能降低高温风机转速。企业与生产厂的技术人员共同检测，发现主要是烟气中的氯、硫等物质在风机风叶上凝固成硬壳，从而导致风机振动。同年7月，在利用干排电石渣替代部分石灰石配料后，振动进一步加剧。测量结果显示，风机轴自由端轴承座在水平方向的振动速度达到14 mm/s，垂直方向振动值12 mm/s，而且自由端轴承座地脚螺栓有一条断裂，只能进行停窑处理。2017年2月，余热发电锅炉投运，在利用余热发电的同时，使得进入高温风机的烟气温度降低到220℃，振动现象得到一定缓解。

图1 风机出口基础开裂

3.1 原因分析

对高温风机振动故障的原因进行分析，主要是因为烟气中的硫、氯、碱等成分在风机叶片上聚集、粘结成硬片，导致风叶在转动过程中出现振动异常，进而影响液力耦合器输出侧出现振动。借鉴其他企业的经验，在风机外壳适当位置焊接钢管，以压缩空气对风叶进行喷吹，避免上述物质在叶片的聚集，但效果并不理想；尝试从进风口定期向风机添加熟料小颗粒来清除叶片上的结垢，效果不佳。每年设备大修期，均要求风机生产厂家对高温风机振动问题进行解决，但是因为振动并非设备本身因素导致，无法从根本上解决问题。基于此，在2017年大修时，企业技术人员在充分分析该设备运行状况的情况下，重新计算其基础荷载，发现导致高温风机振动故障的原因除了有害成分积垢外，还包括基础配重不足的问题，因此，重新对高温风机动荷载进行计算，确保其能够满足设计要求。计算结果如表1所示。

表1 理论计算动荷载

3.2 故障处理

对故障分析发现，虽然理论计算得到的动荷载能够满足设计要求，但是从实际生产状况分析，预热器出口排出的烟气不仅温度高、烟尘含量高，而且容易引发结皮问题，高温风机的运行工况相当恶劣。因此，进行高温风机大修时，需要适当增加风机基础的混凝土配重。只增加风机轴自由端基础配重而不增加电机端配重的主要原因是，电机端存在电机和液力耦合器基础与风机基础连接，而自由端只存在轴承座和辅传基础，因此容易导致水平方向上的振动值偏高。需要注意的是，基础配置的增加仅在依0.00以下，依0.00以上保持与地面平齐，需要用60 t的混凝土，铺设体积24 m3。完成开机投料操作后，对高温风机振动值进行在线检测，风机轴自由端轴承座在水平方向的振动速度有效值为（4依2）mm/s，最大值臆8 mm/s，电动机端轴承座水平方向振动速度有效值为（3依2）mm/s。对风机基础增重处理后，振动值基本保持正常，高温风机的振动故障得到有效解决。中控仪表记录的高温风机振动值如表2所示。

表2 中控仪表记录振动数值mm/s

4 结语

受各种因素影响，高温风机在运行过程中可能出现振动异常情况，如果得不到及时处理，轻则导致设备运行效率下降，重则引发相应安全隐患、导致生产停止。因此，相关技术人员应该做好高温风机运行状况的分析，找出导致振动故障的主要原因，采取切实可行的措施和方法来处理故障，保证高温风机的稳定可靠运行，提高生产效率。