风机振动和轴承温度过高原因分析及对策

胡海波

（酒钢（集团）宏兴钢铁股份有限公司炼铁厂，甘肃嘉峪关　735100）

　　摘　要：对风机振动、轴承温度过高原因进行了综合分析，从设备、工艺和维护几方面分析了可能导致风机振动和轴承温度过高的因素，提出多种措施。改善了风机作业状况、工作环境，有效的解决了风机振动和轴承温度过高问题，延长了风机使用寿命。
　　关键词：关键设备；振动；温度；对策

　　1　引言

　　风机作为一种通用机械设备，是炼铁厂的大型关键设备，直接为热风炉和喷煤等设备提供动力气源。其运行状况直接影响热风炉和喷煤系统的安全、经济、可靠运行；而风机运行出现异常，将直接导致热风炉停烧和高炉停喷等事故。

　　2　风机产生振动的原因

　　对风机产生振动的原因分析，主要从以下几方面入手。

　　（1）叶轮本身不平衡所引起的振动，其产生的原因有：叶轮上的零部件松动、变化、变形或产生不均匀的腐蚀、磨损；工作介质中的固体颗粒沉积在转子上；检修中更换的新零部件重量不均匀；制造中叶轮的材质不绝对匀称；加工精度有误差、装配有偏差等。转子不平衡引起的振动的特征是振动值以叶轮侧水平方向为最大，而轴向很小，并且轴承座承力轴承处振动大于推力轴承处，振幅随转数升高而增大，振动稳定性比较好，对负荷变化不敏感。

　　（2）叶轮与主轴配合间隙过大引起的振动，其主要原因是叶轮在制作加工过程中加工精度有误差，轴头出现椭圆。还有在修复过程中检修人员用细砂纸打磨轴头，多次修复后，导致主轴头与叶轮配合间隙过大。

　　（3）主轴发生弯曲，其主要原因是风机长期处于停用状态，主轴叶轮自重的作用下，发生弯曲变形。这种情况经常出现在正常运转的风机停用后，为进行任何检修，再次启机时，出现风机振动超标的现象。再者主轴局部高温也可使轴弯曲。主轴弯曲引起的振动的特征与叶轮不平衡基本相同。

　　（4）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。其主要原因是在风机基础施工中，施工单位未按设计要求和施工规范施工，导致基础强度不够。这种振动的特征为有问题的地脚螺栓处的轴承座的振动最大。

　　（5）联轴器中心找正误差引起的振动。风机与电机之间由联轴器联接，传递运动和转矩，不对中是风机最常见的故障，风机的不对中故障是指风机、电机两转子的轴心线与轴承中心线的倾斜或偏移程度，风机转子的不对中可以分为联轴器不对中和轴承不对中。风机转子系统产生不对中故障后，在旋转过程中会产生一系列对设备运行不利的动态效应，引起联轴器的偏转、轴承的磨损、油膜失稳和轴的挠曲变形等，不仅使转子的轴颈与轴承的相互位置和轴承的工作状态发生了变化，同时也降低了轴系的固有频率，使转子受力及轴承所受的附加力导致风机的异常振动和轴承的早期损坏，危害极大。其振动特征为振动为不定性的，随负荷变化剧烈，空转时轻，满载时大，振动稳定性较好。轴心偏差越大，振动越大；电机单独运行，振动消失。如果径向振动大则为两轴心线平行，轴向振动大则为两轴心线相交。靠近联轴器的轴承振动增大。

　　（6）联轴器与轴配合间隙过大；弹性套间隙过大或间隙不均。其主要原因是联轴器在制作加工过程中加工精度有误差，联轴器与主轴配合间隙过大；联轴器柱销孔孔径加工过大；联轴器两侧柱销孔不同心等问题均可造成风机运行振动过高现象。其振动特征为振动为联轴器侧轴承水平振动高。

　　（7）轴承磨损，间隙过大；轴颈磨损，轴承内套与轴颈配合间隙大。轴承装配不良的振动，如果轴颈或轴肩台加工不良，轴颈弯曲，轴承安装倾斜，轴承内圈装配后造成与轴心线不重合，使轴承每转一圈产生一次交变的轴向力作用，滚动轴承的固定圆螺母松动造成局部振动。其振动特征为振动值以轴向为最大，振动频率与旋转频率相等。

　　（8）电气方面的缺陷引起的振动：定子三相磁场不对称，由于三相电压不平衡，单相运行等原因导致磁中心错位；定子铁心或定子线圈松动，使定子电磁振动和噪声加大；电机气隙不均引起的电磁振动；转子导体故障，有松动的零件等。

　　3　风机产生振动的对策

　　（1）叶轮本身不平衡，叶轮不平衡可分为动不平衡（力偶不平衡）和静不平衡（力矩不平衡）两种。风机运行中很少产生动不平衡，消除动不平衡的方法是：拆除风机转子，利用动平衡机对转子进行平衡找平，通过平衡机找平的转子，动、静不平衡基本可以得到根除。静不平衡可在现场利用三点平衡法进行找平。

　　（2）叶轮与主轴配合间隙过大引起的振动，对于新轴要依据图纸进行校核，确保叶轮与轴的配合间隙。另外风机正常运行期间尽量减少检修次数。由于每次检修对于风机主轴都存在一定的磨修，这样一来多次的修复会造成主轴的累积磨损，最终导致主轴报废。还有叶轮与主轴安装完毕后，轴头用于锁紧叶轮的锁母必须紧固到位，一旦出现松动会造成风机振动影响检修质量。

　　（3）主轴发生弯曲所引起的振动，主轴弯曲主要产生于日常点检维护工作不到位，对长期停用风机，点检和岗位人员必须每天进行手动盘车，每天盘车角度为60°～120°之间，防止由于风机长时间不运转，在叶轮自重的因素下，主轴发生弯曲变形。还有风机在运行期间，必须每天进行点检，确保风机油位正常，防止由于缺油轴承烧损，造成主轴局部受高温弯曲变形。

　　（4）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、地脚螺栓松动引起的振动。如果是风机底座钢结构强度不够，可将风机轴承座拆除，重新制作安装底座钢结构。如混凝土基础强度不够而产生的振动，处理起来就非常麻烦，如基础主体已经出现裂缝，但不是由上至下的贯穿缝，可临时进行处理，此时需要拆除风机轴承座，将开裂部分凿除，并在基础本体上钻孔埋膨胀螺栓，然后在原有基础外侧支钢板并用膨胀螺栓固定，采用高铝水泥或CGM浇注料进行基础浇注。在浇注的新基础上调整风机转子和电动机的同心度，调整风机轴承座的水平度和两座间的水平度和同心度达要求，然后紧固地脚螺栓并将调整垫子与钢板底座焊接固定。最后一种情况就是基础报废，重新浇注。由于基础引发的风机振动，在正常生产时，处理较为困难。因此要求在风机基础施工时就要做好质量把关工作，否则一旦风机投入使用，将给日常维护带来很多麻烦。

　　（5）联轴器中心找正误差引起的振动。主要是由于检修人员在对电机找正过程中未按标准进行作业，导致风机与电机轴存在平行或相交误差；也可能出现联轴器两端面不平行和间隙过大或过小。电机找正过程中，要求电气、机械点检人员，现场全过程质量跟踪，随时掌握调整数据，通过数据判断电机找正情况，防止检修人员弄虚作假。

　　（6）联轴器与轴配合间隙过大，弹性套间隙过大或间隙不均引发的振动。这类振动一般出现在更换联轴器的时候，对于所要更换的联轴器依据图纸进行校核，确保联轴器与轴的配合间隙；控制柱销孔孔径尺寸和联轴器两侧柱销孔同心度。另一种情况是只更换电机侧或风机侧的联轴器，由于两侧联轴器不是同期同批加工，很难保证联轴器两侧柱销孔同心度，因此建议在更换联轴器时，尽可能的一次更换一付。

　　（7）轴承磨损，间隙过大；轴颈磨损，轴承内套与轴颈配合间隙大。风机轴承在风机运行中始终处于高速转动，因此不可避免的会出现磨损。因此要求点检人员每天记录风机振动值，掌握轴承的劣化趋势，根据劣化趋势制定科学合理的更换周期，做好预先维修的工作。在修复过程中，同样会出现主轴多次修复后，轴承与主轴配合间隙变大的情况，根据轴承与轴的配合间隙。如轴与轴承间隙在0.010mm范围内，可采用电镀修复主轴轴承装配部位；如轴与轴承间隙在0.025mm范围内，风机转速在1000r/min以下时，可采用主轴轴承装配部位打麻点，配合使用固持胶的方法处理过大的配合间隙。另外要求更换轴承后，轴承必须安装到位，同时轴承锁固锁母必须打紧，并配合止退垫使用。

　　（8）电气方面的缺陷引起的振动，我们一般采用电机下线返厂修复处理。

　　4　风机轴承温度过高的原因

　　对风机产生轴承温度过高的原因分析，主要以下几点。

　　（1）风机两侧轴承包同心度存在加工和安装误差。这种情况经常发生于轴承包位于风机叶轮两侧，安装时没有按规范施工或基准点不准，两侧轴承包安装后存在水平位移和标高误差。还有一种情况是轴承包为一体式，轴承安装位置的镗孔在制造加工时出现两镗孔同心度超差，这种误差基本上是无法消除的缺陷，可以说一旦出现轴承包就只能报废。

　　解决方法：拆除风机总成，对两侧轴承包进行找平找正。

　　（2）风机轴承包自身存在倾斜，轴承在轴承包内呈倾斜状态，导致风机轴承在运行时温度高。其产生的原因是风机安装、检修质量不高，轴承在允许调节角度的临界边缘运行。

　　解决方法：拆除风机总成及轴承包，轴承包重新找正。

　　（3）轴承包存在卡帮、轴承压铅过紧，导致轴承运行温度过高。其产生的原因是风机运行时，由于轴承安装位置两侧或顶部没有间隙，高速运转时轴承产生的热量使内圈向外膨胀，而轴承外圈被轴承包侧帮或顶部挤死，无法向外膨胀，导致轴承游隙减小，引发轴承烧损事故。

　　解决方法：拆除风机总成或将总成吊起，对轴承包开瓦帮。

　　（4）轴承运行异常，造成轴承发热。主要是由于轴承疲劳磨损出现脱皮、麻坑、间隙增大引起的温度升高，一般可以通过听轴承声音和测量振动等方法来判断。

　　解决方法：重新压铅调整轴承顶间隙。

　　（5）轴承包在铸造过程中，内部水腔小，造成冷却强度降低；轴承包水腔堵塞，冷却水通过量小，导致轴承发热。

　　（6）轴承包未按标准加入规定的油脂。一般情况是岗位人员担心风机缺油造成轴承烧损，在加油时加入量过多，这时现象为温度持续不断上升，到达某点后（一般在比正常运行温度高10～15℃左右）就会维持不变，然后会逐渐下降。

　　5　风机轴承温度过高的对策

　　（1）风机两侧轴承包同心度存在加工和安装误差。规范检修作业程序，点检人员现场把关，严格执行安装风机检修作业标准，控制质量。同时对新备件进行认真细致的尺寸核对，必要时可以联系西部重工，在机床上校核轴承包镗孔同心度。

　　（2）风机轴承包自身存在倾斜，轴承在轴承包内呈倾斜状态，导致风机轴承在运行时温度高。解决的方法同样是严格执行安装风机检修作业标准，控制质量。

　　（3）轴承包存在卡帮、轴承压铅过紧，导致轴承运行温度过高。轴承包存在卡帮解决方法是：新轴承包安装完毕后，对轴承包侧帮进行测绘，把轴承放入轴承包轴承安装位置并给一定的压力，用塞尺测量轴承与瓦座的侧间隙，根据数据用刮刀开瓦帮，开帮后轴承底部与轴承座接触面不小于周长的1/3。轴承压铅过紧的解决方法是：调整轴承顶间隙，预留轴承受热膨胀量。

　　（4）轴承运行异常，造成轴承发热。可以通过每天测量风机振动趋势和声音判断，根据趋势制定科学合理的更换周期。

　　（5）轴承包在铸造过程中，内部水腔小，造成冷却强度降低；轴承包水腔堵塞，冷却水通过量小，导致轴承发热。解决方法：轴承包在铸造过程中，内部水腔小，造成冷却强度降低，一般这种情况很少出现，但一旦是这个原因，那这个轴承包必须报废。如果是轴承包水腔堵塞，则拆除轴承包，用酸洗泵对轴承包水腔进行冲洗。

　　（6）轴承包未按标准加入规定的油脂。应当按照定期工作的要求给轴承箱加入规定的油脂和油量。

　　6　结语

　　风机故障的分析与诊断是一项实践性很强的技术，诊断与处理的成功与否，经验起了重要的作用，以上的知识是最典型、最单一的问题类型。而实际生产中，因振动产生的风机故障具有原发性和诱发性，原发性故障是故障的根源，它反映故障的本质。诱发性故障是原发性故障诱发产生的，它体现的是设备故障表现出来的现象。例如：叶轮不平衡，导致轴承缺陷，不平衡是原发故障，轴承缺陷是诱发故障；而不平衡又可能是部件磨损，或积灰等原因诱发的故障。诱发性故障在尚未形成时造成的一些现象，对故障的判断很容易产生误导。如：电机轴与风机轴两轴心对中不好，就会对轴承造成过大的压力，导致轴承部位振动增大，其表现出来的征状很象是轴承磨损间隙过大造成的。诱发性故障表现出来的部位是设备的薄弱部位，所以比较容易诊断出来。而原发性故障其诱发因素很多，并且相互交错，隐蔽得较深，故障的诊断较复杂，很难一次判断准确。这又涉及振动故障的另一特性：单一性和多重性。实际生产中，纯粹单一的振动故障是不多见的。辩证地讲，即使是正常的设备，可以认为存在着很多微小的缺陷，如果振动较大，很可能是由于设备的综合因素：包括设备的安装、各部件的磨损、系统工艺参数的匹配等因素造成的；当设备尚能维持工作时，这些因素不构成故障，最多只能说设备状态不理想，当振动超过标准危及正常运行时，其原因就比较难说清，而当某种因素成为主导因素时，诊断就相对容易，但这种情况又会引起诱发故障。所以严格地说，孤立的、单一的故障是不多见的。通常振动是风机故障最敏感的表现特征，对不同部位的故障，它的敏感程度是不同的，根据产生振动的原因，重点进行检查。在故障原因难确定的情况下，应从最容易检查的、最容易处理的部位入手，如：紧固各部位的的螺栓、添加润滑油等，逐步向真正的故障部位靠近。结合风机振动故障的性质，通过分析现象就会比较准确、客观地判断出故障的原因，进而就可以成功地处理好风机振动故障。使工作少走弯路，避免误入歧途，造成不必要的人力物力的浪费，甚至更换设备的浪费。

　　参考文献：

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来源：《甘肃冶金》