D型多级离心风机机组异常分析与转动系调整

李国祥

（宝武集团新疆八一钢铁有限公司能源中心热力分厂，新疆乌鲁木齐 830022）

1 设备背景

宝武集团新疆八一钢铁有限公司能源中心热力分厂离心风机机组基本配置：YK6000-2/1430型电机通过YOTZ465型液力耦合器带动风机转动，风机为D1600-3.47/0.92型三级离心风机，用途：冶金风机。技术参数：介质为空气，进口流量1600 m3，进口压力0.0903 MPa，出口压力0.34 MPa，转速5880 r/min。

2 机组主要异常情况

电机及液力耦合器振动超标（振动标准采用ISO2372标准。根据标准设定报警值7.1 mm/s，以振动烈度为测量标准，使用VM-63a型便携式通频测振仪）。电机自由端轴向9.9 mm/s，水平7.8 mm/s，垂直 8.4 mm/s；负荷端轴向 9.5 mm/s，水平 7.3 mm/s，垂直8.4 mm/s。液力耦合器低速端水平9.8 mm/s，垂直6.1mm/s；高速端水平10.1 mm/s，垂直8.5 mm/s。液耦低速齿轴瓦温度：自由端53℃，负荷端56℃；高速齿轴瓦自由端温度65℃，负荷端68℃。高速齿轴瓦经常有接触点偏离及乌金龟裂脱胎现象。风机推力瓦经常发生严重磨损、甚至烧损现象。

3 原因分析及解决方案

3.1 电机振动超标

YK6000-2/1430型电机转子支撑在前后2个滑动轴承上，轴承为球面支撑圆筒瓦，轴瓦两侧有推力面，通过振动数据及振动方向分析：轴瓦垂直振动可能由支撑松动造成，应检查电机地脚螺栓，轴瓦紧力，轴瓦球面与瓦窝接触情况。轴瓦轴向振动应检查轴瓦与转子推力面的接触情况。

（1）检查电机地脚螺栓无松动。瓦座与支撑台板接触间隙0.03 mm塞尺不进，排除轴瓦底座问题。解体检查轴瓦，通过研点发现轴瓦瓦背球面与轴承座接触面积达到70%，接触点在瓦背中下部较多，两侧接触点较少，有可能造成轴瓦在运行时间隙变化不稳定。应保证轴颈与轴瓦之间的间隙在轴承长度方向内保持不变，既要保证轴瓦在运行中自由滑动，又不能配合较松，防止轴承振动，轴承在冷态应时有（0.02～0.07）mm的紧力。重新调整轴承瓦背与瓦座的接触的点，在轴瓦两侧60°范围内处保证接触面积达到80%，下部60°形成虚点，再抬起转子时，底部球面有（0.03～0.07）mm的间隙，两侧间隙0.03 mm塞尺不进，转子落下后，通过转子的重量下压，既保证了接触面积，又保证了轴瓦两侧与瓦座的紧力，由于上瓦座对轴瓦也有（0.02～0.07）mm的垂直紧力，限制了轴瓦在水平及垂直方向的自由度，同时也不影响轴瓦在圆周方向的自由滑动，消除由于轴瓦支撑问题产生的振动因素。

（2）检查轴瓦时发现前后轴瓦外侧推力面均有少量磨损，且空试电机时，用木棒向一侧推转子不动，分析有可能电机转子向一端串动，两推力面接触力量较大，油膜形成较差，造成推力面磨损，轴向振动大。通过分析认定造成转子向一端串动的原因有2个：①转子水平度较差，转子重量在轴向产生一个分力，高速转动时，转子浮在油膜上，阻力较小，这个分力可轻易推动转子向一端串动。②电机气隙偏差较大，造成电机定子磁力线不垂直于转子线圈，转子切割磁力线时产生一个轴向分力，使转子向一端串动，同时，给定的电机磁力中心线与实际出入较大，不能补偿这一轴向串动量，造成电机轴瓦推力面磨损，轴向振动较大。在某一位置，定子磁力线垂直于转子线圈，没有轴向分量，但实际调整中，很难保证定子磁力线完全垂直于转子线圈，总有一定的偏斜，从而产生轴向分力。

为消除轴向分力，调整电机定子与转子气隙时将误差控制在10%以内，剩余误差造成的轴向串动量，只有通过调整电机磁力中心线，即定子与转子的轴向相对位置补偿，使转子转动时停留在一个自由位置，减少或消除对轴瓦推力面的磨损，降低电机轴向振动。通过分析从2方面着手：①用合像水平仪检查电机转子水平度，通过加减轴承座垫，将电机水平控制在0.02 mm以内。②通过空试电机，停机后，测出轴瓦两侧推力面与转子2个推力面的差值，以差值的1/2为调整量，向推力间隙小的方向调整定子的轴向位置，使电机转动时转子处于中间位置，这样既解决了轴瓦推力面磨损问题，又大幅降低了轴瓦的轴向振动。

3.2 液力耦合器振动超标

机组液力耦合器为YOTZ465/6000型，电机通过齿式联轴器与低速齿轮轴连接，低速齿与高速齿为人字齿，速比1∶2.06，高速齿带动液力耦合器泵轮工作，泵轮通过油液作用于涡轮，实现对风机的无极调速。液耦高低速齿轮轴瓦振动超标及轴瓦温度偏高乌金龟裂脱胎等现象，经分析可能与4方面原因有关：①高低速齿轮轴存在不平衡问题。②电机与低速齿轮轴对中较差。③齿轮啮合不好。④轴瓦接触较差。

（1）检查电机轴与液力耦合器低速齿轮轴对中情况，复查采用3表找正法，检查发现对中良好，径向垂直与轴向偏斜误差均在0.01mm范围内，符合技术要求。

（2）采用着色研齿法检查齿轮啮合情况，齿宽方向达到75%，齿高方向达到65%，接触均匀，压铅丝检查齿啮合间隙（0.25～0.4）mm，两齿轮轴不平行度≤0.02 mm。

（3）检查高低速齿轮轴瓦，轴瓦均为圆筒瓦，瓦背接触良好，瓦面接触虽然打到75%，但接触点均偏向外侧，且高速齿轮瓦外侧均有龟裂，脱胎现象。

（4）检查齿轮轴的平衡精度，将高低速齿轮轴及轴上转动部件安装好后送石化工程质量监督站进行动平衡检测，平衡方法采用去重法，高速齿轮轴由于一端连接泵轮及涡轮包而进行双面不平衡检测。

检测结果：高速齿轮轴原始不平衡量：左18.3 g，相位343°，右30.5 g，相位333°；校验后剩余不平衡量：左0.981 g，相位328°，右 1.77 g，相位 259°；低速齿轮轴原始不平衡量：左 22.9 g，相位42°，校验后剩余不平衡量：左2.15 g，相位135°。

通过动平衡检测，可以判断动不平衡量较大是轴瓦水平振动超标的主要原因。但轴瓦温度偏高，接触面偏离也是不能忽视的问题，分析原因：由于高低速齿旋向为外开式，当两齿啮合转动时，会产生一个互相作用的力F，F使高低速齿向外侧偏离平衡位置a，如果此时高速齿低速齿轴瓦间隙保持标准，高速运转时，F会使轴瓦外侧间隙变小，内侧间隙变大，造成轴瓦外侧进油较少，内测进油量较大，并且接触点偏离平衡位置a，油膜形成较差且不稳定，轴瓦振动增大，温度升高，由于此时轴瓦外侧承载负荷较大，长时间运行会加剧轴瓦磨损，造成乌金龟裂，脱落，进一步影响油膜的形成，造成恶性循环，使液力耦合器运行状况劣化，影响正常使用。

由于两齿轮的质量不同，相互作用力F对低速齿高速齿的影响也不一样。低速齿的质量近300 kg，高速齿的质量只有100 kg左右，根据力学特性，质量越大，物体的运动状态越不容易改变。由于低速齿的质量远大于高速齿，低速齿偏离平衡位置较小，高速齿偏离平衡位置较大，造成高速齿的2个轴瓦外侧经常出现龟裂，脱胎现象，温度较高。

低速齿偏离平衡位置也会对电机-液力耦合器冷态对中产生一定影响，降低对中精度。

消除或减少齿轮的相互作用力F的影响，可采取的措施：①电机-液耦冷态对中时应向外侧有一个预留量。经过对数据的反复调整，根据经验，最终确定电机联轴器外侧径向大于液耦低速齿轴0.02 mm。同时考虑由于电机、液力耦合器工作温度不同，热膨胀也不同，工作状态时垂直径向对中也会出现一定误差，影响对中精度。因此在冷态对中时，应计算电机液耦从安装状态（冷态）到工作状态（热态）的温度变化造成转子轴中心线高度热胀量；中心高热胀预留量即为对中的2个转子轴的中心线高度热胀量之差；预先考虑到对中数据中去，从而保证对中的2个转子的中心线满足工作要求。经计算确定冷态时电机应高于液耦0.05 mm。②刮研轴瓦时应使高低速齿轴瓦外侧间隙大于内侧间隙，并且轴瓦接触点偏向外侧。经过反复试机，检查轴瓦接触情况，最终确定低速齿轴外侧间隙大于内侧0.02 mm，高速齿轴瓦外侧大于内侧0.05 mm。压铅丝检查齿啮合间隙（0.35～0.38）mm，调整轴瓦侧隙没有对齿轮啮合间隙产生影响。

3.3 推力轴瓦烧损

该风机机组运行状况基本稳定，但偶尔出现推力轴瓦烧损现象。原因分析：①由于外界负荷的突然变化造成风机推力瓦瞬间磨损严重，例如出现崩料、座料等现象时，流量突然减小，就会在风机流道中出现严重的旋转脱离、失速等涡动状态，气流流动状况严重恶化，会使风机风压反复波动，并伴随剧烈振动，发生喘振现象，喘振使风机推力瓦间隙反复变化，轴瓦反复承受冲击力，油膜被破坏，造成风机推力瓦在短时间内磨损严重甚至烧毁。②由于风机与液力耦合器为膜片联轴器，液偶做功时将一部分轴向力传递到风机推力轴瓦，造成风机推力瓦承受较大负荷，乌金磨损较快。

为防止风机推力轴瓦烧损现象、延长轴瓦使用寿命采取的措施：①在风机出口加装一道防喘振阀门，当风机喘振时，迅速将风外排，消除风机喘振。②将风机推力间隙放至允许值下限，风机喘振时可减少对风机推力瓦的冲击，最大限度保护推力瓦。③将液力耦合器与风机联轴器更换为齿式联轴器，液偶做功时产生的推力由液耦推力瓦承担，不对风机推力瓦产生影响，风机推力瓦磨损减少，使用寿命得以延长。

4 结语

通过一系列的调整，风机运行基本处于良好状态，电机、液力耦合器振动均＜7.1 mm/s，耦合器齿轮轴瓦及风机推力瓦在检修周期内均没有发生龟裂，脱胎及严重磨损现象，齿轮轴瓦温度＜60℃。D1600-3.47/0.92型三级离心风机机组的调整过程为其他机组的调整提供了经验和借鉴。