回轉窯/窯尾高溫風機振動原因分析及處理

　　我公司有一條 4 500t/d 生產線，窯尾高溫風機（W5-2×48-14 №30F）配套主電動機（YPTQ800-6），功率 2 500kW，轉速 995r/min，變頻調速，聯軸器采用彈性柱銷齒式聯軸器，風機軸承采用“油浴、油環-循環油”復合潤滑方式。自 2010 年 12 月投產以來，多次出現高溫風機振動升高、風機軸承損壞的故障，被迫停窯更換新軸承。

　　1 風機振動情況及原因分析

　　導致風機振動的原因很多，常見的有：轉子失衡、偏心、固定松動、滾動軸承故障、轉子彎曲、葉輪損壞和系統氣流不穩定等。 對該風機分析認為，轉子主軸水平偏差大和風機軸承損壞是其振動的主要原因。

　　1.1 轉子主軸水平偏差大

　　在試生產的前三個月， 風機軸承振動一直都偏大，固定端和自由端的振動值都在 7mm/s 以上，且呈逐漸加大趨勢，固定端軸承的滾子及內、外圈滾道已出現嚴重損壞，需更換新軸承。

　　檢查轉子主軸水平度，發現轉子的固定端比自由端低了 4mm，遠低于主軸水平度≤0.04/1 000 的要求。轉子主軸水平偏差大致使風機振動過大，同時由于固定端低，且軸承固定，相比自由端所受力更大，因而風機在高振動運轉三個月后，固定端軸承損壞，自由端軸承的間隙也變大到 450μm。主軸水平偏差大除安裝原因外，極有可能是風機安裝完成后及運轉過程中基礎不均勻沉降引起的。

　　1.2 風機軸承損壞

　　將主軸的水平偏差問題解決后，又出現過幾次風機振動高報，風機軸承損壞的故障。 具體情況是：

　　在每次更換新軸承后，風機的運轉都很平穩，兩端軸承的水平和垂直方向振動值均在 2mm/s 以下，而運轉一段時間后（短則半個月，長則二個月），會出現風機固定端軸承振動突然增大，并迅速惡化的現象。在風機振動值增加后，我們檢查均發現軸承潤滑稀油站的回油過濾器上總有很多金屬屑，說明軸承磨損很嚴重。停機檢查，發現固定端軸承的滾子及內、外圈滾道確實出現嚴重損壞，需重新更換新軸承。同時檢查風機葉輪磨損及黏結情況等，均正常，兩側進風門的開度也同步。從以上的實際狀況分析，基本可以確定是由于風機固定端軸承損壞引起的風機振動。

　　風機兩端軸承均是 SKF 軸承，型號為 23048C3/W33。在逐一排除了軸承質量、選型和潤滑方面的問題后，認為軸承座安裝和聯軸器安裝是引起軸承損壞的兩大原因。

　　1）風機軸承座采用的是剖分式，我們通過壓鉛絲的方法檢查發現，上蓋的壓緊力有問題。 通過廠家得知，軸承座加工時，在軸承座對分面墊有 0.2mm 厚的青稞紙，而在實際安裝時卻沒有墊，這樣造成軸承座上蓋與下座螺桿擰緊后，軸承變形，游隙變小，特別是自由端軸承外圈與軸承座間隙無法滿足高溫風機工作時熱膨脹自由伸縮的要求，葉輪軸膨脹時，自由端軸承無法自由游動。我們在高溫風機軸承振動值加大后，將自由端軸承座上蓋擰緊螺桿適當擰松后，振動情況出現明顯好轉，也印證了此點分析。因而可以認定，自由端軸承無法自由游動是造成軸承過早損壞的主要原因。

　　2）主電動機與葉輪之間的彈性柱銷齒式聯軸器安裝有問題。此聯軸器安裝校正方便，可以適應由于微偏心產生的振動，同時對沖擊振動有較好的阻尼作用。 檢查發現，聯軸器的找平找正沒問題，但兩半聯軸器端面存在相互碰擦痕跡，說明聯軸器之間的軸向間隙過小。分析原因是聯軸器找平找正時忽略了主電動機軸承是滑動軸承，而在校正兩半聯軸器端面的軸向間隙時沒有注意到電動機的磁力中心線。另外，在軸承安裝時軸承加熱溫度過高 （高于120℃），也有可能對軸承產生不利影響。

　　2 解決措施

　　根據上述分析，我們從安裝環節入手，確保安裝質量，以保障風機的正常生產。

　　1）嚴格軸承的采購程序，尋找正規的SKF 軸承經銷商，確保軸承的質量。 新軸承安裝前開箱認真檢查是否存在缺陷， 檢測軸承的徑向原始游隙應為240～320μm。用油煮法加熱軸承時，使用干凈的油，將軸承放在支撐網架上，不直接與油箱底部接觸；均勻加熱，加熱溫度控制在 95～105℃，不能超過 110℃。 到預定時間后快速撈出，用干凈不脫毛的布巾將軸承上的油跡和附著物擦干凈后，盡快套到軸上。

　　2）精確校正主軸、兩軸承座對分面水平度，軸承座水平度要求軸向≤0.04/1 000，橫向≤0.08/1 000，主軸水平度≤0.04/1 000。 在找主軸的水平度時，考慮到葉輪自重對主軸的彎曲作用及主軸的結構特點，在兩端軸承近端位置分別用框式水平儀找正，數值要相對應。找正合格后，擰緊軸承座的地腳螺栓后，應復查上述三項水平度。

　　3）主軸水平找好后， 用汽油將軸承箱內清洗干凈，安裝軸承座上蓋和兩端蓋。 安裝上蓋時要在兩軸承座對分面墊上 0.2mm 的青稞紙，擰緊緊固螺桿，檢查兩端軸承的安裝游隙并做好記錄，特別要檢查自由端軸承外圈與孔的間隙，應確保有 30～50μm 間隙。

　　4）主電動機軸承是滑動軸承，因而在校正兩半聯軸器端面的軸向間隙時要特別注意電動機的磁力中心線。本主電動機標出的磁力中心線如圖 1 所示，從圖 1 上可得知電動機磁力中心線位置，通過電動機空轉也確認了該數據是正確的。根據所知的磁力中心線位置，在安裝粗找時就用撬杠將電動機轉子移至其標示的位置，然后再找兩半聯軸器端面的軸向間隙控制在 8～10mm。

　　5）在對電動機軸電流的檢測中，檢測到了電動機運轉時存在較大的軸電流。為了消除電動機軸電流對軸承損傷，我們在靠近主電動機側半聯軸器上安裝了碳刷，碳刷具有彈性支撐，電動機運轉時能始終與半聯軸器保持緊密接觸，碳刷用金屬導線與支架相連，支架與地線相連，將軸電流引向大地。 同時在聯軸器的兩端面外擋板及外套內表面與半聯軸器間用青稞紙絕緣。

　　3 實施效果

　　在 2012 年 7 月更換新軸承時， 我們嚴格按上述措施處理后，高溫風機平穩運行，基本解決了高溫風機振動的問題，確保了回轉窯的安全穩定生產。