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在线动平衡技术在烧结主抽风机的应用

徐和平

(安阳钢铁股份公司炼铁厂，安阳 455004)

摘 要：介绍了在线动平衡在烧结主抽风机中的应用，解决了常规检修风机转子时间长、劳动强度大、效率低等问题。

关 键 词：主抽风机；转子；在线动平衡

1 前言

安钢炼铁厂烧结区现有4台烧结机，与其配套的主抽风机有6台，各类鼓风机和除尘风机数十台。由于风机转子材质不均匀、制造加工安装误差、运行条件发生变化、转子结垢、磨损等原因，不可避免存在质量偏心，引起转子的不平衡而产生振动。机组振动是十分复杂的问题，原因是多方面的，但主要还是与转子本身的不平衡有关，是质量不平衡引起的。

2 风机转子不平衡常规检修方法及存在的问题

目前烧结厂主抽风机转子的主要检修方法是打开风机机壳，更换风机转子，视情况更换风机轴瓦。常规风机检修方法存在的主要问题：

(1)更换转子用时较长。以2号烧结机主抽风机更换转子为例，正常情况下，一般需要用时30h以上，如遇到需要更换轴瓦等其他情况则用时更长。

(2)人力物力浪费严重。仍以2号烧结机主抽风机更换转子为例，更换一台风机转子需要30余人连续工作，实际用工达到120个工作日，更换风机转子同时不可避免的造成物资材料的消耗。

(3)备件运输及修复费用高。风机转子下线后，需要运输到相关专业厂家在平衡机上找动平衡，合格后运回现场作为下次检修备件。转子运输及修复均发生费用。因转子规格较大，一旦存放时间较长，检修前还需将风机转子再次找动平衡。

3 设备振动数据采集和故障判断

不论转子有多少个截面，有多少个不平衡量的作用，都可以任意两个截面上的两个集中不平衡量形式完全表现出来，即所有不平衡量的作用，相当于由这两个集中不平衡量所引起，对这两个集中不平衡量进行平衡，动不平衡转子就达到了完全的平衡。

在线动平衡的原理：假设最初始振动矢量是V(含振动数值和角度)，在任意一个位置加试重质量后的矢量为V₁(该位置定为0°，叶轮旋转方向为正方向)，这两个矢量的合成就是配重质量和角度。

采用专业数据采集和故障判断系统，数据采集得到的频谱图(横坐标是频率，纵坐标是幅值)如图1、图2所示。

频谱图上，以工频成分为主，其他频率成分相对较小，不平衡振动的振幅值大小与转速范围的变化密切相关，当转速低于临界转速时，振幅随转速的增加而明显上升；当转速等于或接近临界转速时，将产生共振，振幅急剧上升并达到最大峰值；当转速越过并远离临界转速时，振幅随转速的增加反而减小，并趋向于一个较小的稳定值。

同时只要是发生了不平衡，原质量偏心距的方位肯定要发生变化，工频的相位必然要随之发生变化。因此，在转速稳定的情况下，如果振幅、工频相位同时发生变化，基本上可以断定是发生了转子不平衡故障。

4 在线动平衡的优点和方法

现场动平衡是在实际状态下进行的，转子的工作转速与其他的各种因素均较符合实际情况，这样可补充平衡机的不足，而且现场动平衡无需拆卸转子，方便快捷，对减少停产损失和检修费用具有其平衡机难以比拟的优势。

4．1 在线平衡的优点

(1)对风机振动等技术数据进行分析。可正确分析风机振动的原因，根据原因采取正确的处理方法。

(2)检修时间少。如果是转子动不平衡，可以利用系统提供的试重法或影响系数法进行动不平衡校正，用时一般需要8—10h，仅需要开停机2到4次。

(3)大大降低维修工劳动强度。在线动平衡一般需要专业人员2名，配合焊工2名和服务人员2名。

(4)检修费用低。不再产生设备备件的运输、二次吊装费用，减少了设备维修费用。

4．2 在线动平衡过程

风机叶轮动平衡(单面平衡法)流程如图3所示。

通过专业动平衡软件对风机叶轮找动平衡的具体步骤如下：

(1)基本信息录入：将转子编号、机组功率类型、转子类型、转子转速、转子名称、转子质量、平衡等级输入计算机中。这些信息将在动平衡过程中计算平衡等级，给出推荐试重等。

(2)初始振动测量：确保采集箱、传感器正确连接好后开始测量，观察测量值较稳定后(此时相位较稳定，变化不超过正负10°)，保存测量数据。

(3)试重法或系数法选择及参数设置：选择试重法计算不平衡量，输入试重质量后进入下一步。如以前测量过此转子，已有该转子的平衡系数，可选择平衡系数法算不平衡量。

(4)使用试重法的振动测量：测量不平衡量，保存数据。此过程中配重角度是以试重块的位置为0°、以转子旋转的正方向计算的。

(5)获得不平衡矢量：计算机给出的加配重和减配重两种不平衡矢量分别显示在两个极坐标图中，并可以选择转子的旋转方向；同时可以通过“任意角度，固定等分”来切换配重方式，在“固定等分”中可以选择等分数量。或者按“任意角度”来确定加配重位置并卸去试重。

(6)残余振动测量：方法如初始振动测量及加试重振动测量。

(7)平衡结果：显示动平衡过程中的部分数据，并做出平衡结论及二次平衡矢量值。如未达到平衡要求，可进行二次平衡。在二次平衡前如二次平衡矢量由于现场原因不便加，可按矢量分解按钮分解矢量，重复上述过程。

二次平衡后，振动有效值、基频值进一步降低。对比初始振动，可见振动大大减小了，也就是说不平衡量大大减小了。

5 在线平衡在主抽风机中的应用

2010年元月，炼铁厂对2号烧结机系统的2号风机主抽风机进行了在线动平衡检修。检修前风机振速4．6mm／s，风机振动较大。按照动平衡程序对风机启动4次进行了动平衡试验。

第一次启动风机进行初始振动数据测量后停机，得出试重配重为680g，并在任意角度焊接配重块(该角度视为0°)。第二次启动风机进行试重法的试重振动测量，经数据采集后，停风机去掉配重块，在﹣108°或者252°焊接配重钢板1580g，第三次风机启动进行残余振动测量，风机电动机各振动数据明显下降，为确保风机在下一步生产中稳定顺行，采集数据停机后，在+105°焊接配重380g。第四次启动风机后，风机及电动机各振动数据又有所下降，达到了风机的运行要求，完成了风机在线平衡的工作。2号风机四次动平衡后振动数据见表1。

6 结束语

在线动平衡技术在安钢炼铁厂风机转子上的应用，取得了良好的经济效益，一次动平衡可节约直接成本32．1万元，现已在全厂得到广泛应用。