冷气风机振动高分析与研究

王洪征

摘 要：本文以三聚氰胺常压淬冷法装置中关键设备冷气风机为研究对象，首先分析冷气风机的工作机理，然后探讨其振动高，找出影响因素，最后从设备、工艺和管理三方面提出相关解决办法及预防措施，以保证冷气风机的稳定运行。

关键词：冷气风机;振动;三聚氰胺

中图分类号：TH43文献标识码：A文章编号：1003-5168（2019）16-0079-03

Abstract： In this paper， the key equipment of melamine atmospheric pressure quenching device， air-conditioning fan， was taken as the research object. Firstly， the working mechanism of air-conditioning fan was analyzed， then the high vibration of air-conditioning fan was discussed， and the influencing factors were found out. Finally， relevant solutions and preventive measures were put forward from three aspects of equipment， technology and management to ensure the stable operation of air-conditioning fan.

Keywords： air-conditioning fan;vibration;Melamine

1 三聚氰胺生产流程概述

重庆建峰化工有限公司年产3万t三聚氰胺常压法装置采用国产生产工艺，采用熔融液体尿素，通过浓缩系统、液尿系统、反应系统、道生冷凝系统、热气分离系统、热气过滤系统和结晶系统等一系列相关工序，最终得到三聚氰胺产品。

2 冷气风机及其作用

2.1 冷气风机简介

三聚氰胺二期装置冷气风机主要包括双吸入式离心风机、齿轮箱、异步电动机和联轴器;辅助设备主要包括润滑油站、高位油箱、主风机进出口阀组和防喘阀组。

210℃的工艺气体，含氨67%、二氧化碳33%混合气体经成品旋风进入主风机入口阀，经压缩至0.120MPa（绝压），进入液尿洗涤塔洗涤冷却至135～140℃后分三路：一路经载气旋风分离后进入载气压缩机，为系统提供载气;一路经冷气旋风分离后至结晶器，为结晶器提供结晶冷气;一路经尾气管线，经PV2114控制，送至高位吸氨器。

2.2 冷气风机作用

冷气风机的主要作用是控制结晶器的温度，保证三聚氰胺产品顺利产出;同时，维持工艺气正常流动，也可以将热量传递至尿洗塔蒸发器副产蒸汽，保证系统得稳定运行。

3 风机振动原因分析与排查

3.1 风机振动的一般原因

引起风机振动的原因大同小异，一般有以下几种。

①设计原因。风机的设计参数与工艺条件不匹配，易使转速接近临界转速区。

②制造原因。零部件精度不够，材质不良，刚性不足，转子动平衡不符合技术要求。

③安装、维修原因。安装精度不达标;未按规程检修;基础或机座的刚性不够或不牢，基础钢板薄弱、垫铁松动、位移、地脚螺栓松动等;联轴器中心找正误差引起振动;轴承安装倾斜。

④操作运行原因。工艺条件突变，如温度、压力、负荷、流量偏离设计值，风机常在超转速和负荷下运行，改变了风机的工作特性;外部运行环境的影响，如停电、原材料的中断等;润滑不良，局部温差大;转子结垢或损坏;开停车操作不当，在临界区停留时间较长;维护方面，未按操作规程操作，长时间在高振动区运行等。

⑤机器老化原因。设备都有一定的使用寿命，达到一定年限后，设备性能降低。长时间运行，转子挠性增大，动平衡劣化;转子局部损坏、脱落或产生裂纹;零部件的磨损和腐蚀;配合面受力劣化，产生过盈不足或松动等，破坏了精度和配合性质;风机基础沉降，机器壳体变形[1]，风机的运行工况差及维护方面不到位等。

⑥电气方面的缺陷引起的振动。电气气隙不均引起的电磁振动，定子三相磁场不对称，转子导体故障，定子铁心或定子线圈松动[2]。

3.2 影响因素分析与排查

根据上述风机振动产生的原因，再结合本单位的实际生产情况，对影响因素进行分析与排查，并确定最主要的影响因素。

从设计上看，装置虽然存在一定的设计缺陷，但不影响其运行;从制造上看，历时六年，未出现因材质或者技术方面而引起风机振动的变化;安装维修方面引起振动变化的情况极少;也未出现因机器老化和电气方面的缺陷而引起振动变化。主要是操作运行的原因引起振动变化的次数居多，下面将作具体说明。

3.2.1 运行条件。对常压法三聚氰胺来说，能引起冷气风机振动变化的运行条件有以下几方面：系统负荷变化、系统温度变化、系统压力变化、出料系统故障、反吹压力和润滑系统等。

3.2.1.1 负荷的变化。装置运行时，有时会遇到各种突发情况，导致系统负荷波动，系统负荷的波动与冷气风机的振动关系如图1所示。

注：VI201X和VI201Y分别是近端水平x和垂直y方向的振动;VI202X和VI202Y分别是远端水平x和垂直y方向振动值（下同）。

从图1可以看出，9月28日前，负荷稳定，振动小幅波动，变化不大;9月29日至10月22日，负荷的變化均引起了振动的突变，振动高达100μm。

3.2.1.2 出料系统故障。出料系统故障最常见的就是破料封，料封长时间封不住，首先会导致工艺气外泄至包装，使包装人员无法作业;其次，造成冷气风机进口气量不均，使振动上升。料封破与振动的关系如图2所示。

料封破最明显的表现是C2105电流下降。从图2可以看出，6月25日，料封破，造成振动急剧上升。

以上两种情况会影响冷气风机的振动，那么影响程度如何呢？为此，笔者对2016年7月14日至2018年10月23日冷气风机最大振动值与负荷、料封破之间的变化情况进行统计。

从表1可以看出正常生产中，冷气风机最大振动值变化情况与负荷、料封之间的关联情况。其中，负荷变化引起的风机变化占比10/14=71.4%;料封3/14=21.4%;其他7.2%。可见，正常生产时，负荷与料封情况引起风机振动值变化共占92.8%，此两项是引起风机振动值变化的主要因素。

3.2.1.3 其他影响因素。系统温度、压力的变化对冷气风机的振动影响极小。反吹压力、润滑系统偶尔会对冷气风机的振动产生影响，但次数较少。由于三聚氰胺二期生产工艺特性，在正常运行时，物料易附着在转子上，引起转子不平衡，风机振动值逐渐上升，随着装置运行周期越来越长，风机的这种不平衡状态逐渐加剧;同时，二期装置每年将进行多次过滤器切换，切换时系统温度逐渐降低，多次出现因设备、管道内壁上的结晶脱落后卡在风机叶轮上的现象，造成风机启动时振动值过高，需要多次才能通过临界转速。

3.2.2 运行维护

3.2.2.1 冷气风机转速不够。冷气风机运行时，也可能会因风机转速与系统不匹配，导致气流不平衡，从而引发风机振动。冷气风机转速与振动的关系如图3所示。

3.2.2.2 未按操作规程执行。例如，冷风机停车时，未按操作规程进行盘车;为了保证冷风机长时间运行，使其长时间在高振动值处运行;开停机频繁以及冷风机长时间未检修，2012年3月开车至2017年6月29日发现冷气风机转子弯曲，期间在2016年开始出现大幅波动且波动程度较高，2017年12月份换轴。

4 解决措施及预防

4.1 设备方面

为了解决冷风机振动高带来的不良影响，对冷气风机进行了一系列改造。冷气风机振动异常高始于2016年。为了防止振动大跳车，增大了轴套间隙（0.5mm）1mm，但振动依然高，然后又增加动平衡块5块（小的有70g，大的有350g）。振动有时还是高，于2017年6月29日对冷气风机进行检测，发现冷气风机转子弯曲，在2017年12月份换轴运行。为了预防振动高，2018年7月29日，给冷气风机增加了一个8寸的旁路，对冷气风机的振动没有影响，只是起到了节能降耗的作用，比正常电流小10A。冷气风机维护方面增加了停车后电动盘车装置，减少温度不平衡引起转子弯曲。

4.2 工艺方面

维护系统的稳定运行，严禁随意升降负荷;升降负荷平稳，严禁快速升降负荷;认真操作出料系统，严禁破料封现象的发生;定期排污，防止水汽带入系统，引起管道结晶;消缺时及时清理积料;开车前，把管道吹扫干净。

4.3 管理方面

加强班组巡检质量管理;完善规范相关操作，优化操作参数;加强制度管理;加强对员工技能培训的管理;对重点装置加装摄像头，重点监控;重点设备设专人管理。

5 结语

常压法三聚氰胺生产装置，尤其是运行到后期，负荷及出料系统的控制尤关重要，稍有波动就会增加冷气风机因振动而引发跳车的风险。为了，本厂采取稳定系统负荷、控制出料系统及相关参数、严格按照风机操作规程进行操作等一系列措施，打破了以往的运行记录，并实现了二期常压法装置125d长周期运行记录。同时，为了减少风机对系统的影响，追求更长周期的运行，于2018年11月18日，利用消缺机会，整体更换了冷气风机转子，标准规格技术参数未变。这最大限度地规避了负荷和破料封情况的影响，风机波动情况明显减少。2019年6月退喷嘴操作，负荷从100%降至80%，用时8h缓慢降负荷，C2101没出现振动波动情况。

参考文献：

[1]李万林，李武生.风机振动故障原因分析及处理[J].Maintenance維修/技术，2014（2）：144-145.

[2]胡海波.风机振动和轴承温度过高原因分析及对策[J].甘肃冶金，2012（3）：132-134.