国产干熄焦循环风机轴振解决方案

【摘要】 本文对国产干熄焦系统循环风机的振动情况及产生因素进行了详细分析,结合现场设备及工艺特点,针对不同因素提出不同的解决方案,取得了十分满意的效果。

【关键词】 干熄焦风机振动方案

1 引言

高温气体循环风机是干熄焦系统的心脏,也是某厂最主要的大型国产化设备之一。该厂采用GXS160型双吸式双支撑离心风机,设计风量232000(399060Nm3/h)m3/h。循环风机能否稳定运行直接关系到了干熄焦系统的正常生产,我们针对投产初期发现的影响循环风机安全运行的因素进行了治理,取得十分满意的效果。

2 技术分析

干熄焦投产初期,循环风机振动值从0.3mm/s逐渐增长,且不稳定,最后超过6.3mm/s的报警值和7.1mm/s的停车值,使循环风机被迫停机造成干熄焦系统停产。在循环风机运行过程中,我们采用智能测振仪对风机南北两个轴承进行了多次检测,特别是南侧轴振曾多次报警并造成过风机停车,因此,南侧径向轴振是我们关注和研究的重点。

通过对检测图谱技术分析,我们得出结论:干熄焦循环风机轴振是多种因素共同作用的结果,其中自激谐振、轴频共振、不平衡低频谐振、不对中谐振和不规则轴向冲击等是主要原因。根据振动频谱分布规律和振动组成类型,我们对干熄焦循环风机工作系统进行现场测试,对可能造成上述主要振动的外部事件进行排序,最后归纳为以下五个主要原因:

(1)气体湍流引发的高倍频自激谐振;

(2)机壳进气室双吸不平衡造成的4倍频轴频共振;

(3)转子形变失衡造成的1倍频不平衡低频谐振;

(4)联轴器轻微不对中造成的3倍频谐振;

(5)电机磁中心摆动和轴胀引起的不规则振动。

根据每个振源的幅值和向量,分别计算出每个振源的作用强度,分别为:

Za=0.215;Zb=0.054;Zc=0.652;Zd=0.035;Ze(此种振动未能检测和测算)。

从计算结果可以看出,转子形变失衡造成的1倍频不平衡低频谐振(Zc=0.652)和气体湍流引发的高倍频自激谐振(Za=0.215)是主要振源,其他因素是次要振源,但也不可小觑。

3 制定对策

(1)对于气体湍流引发的高倍频自激谐振,主要原因是风机选型偏大,当正常生产时,而此时风机入口翻板开度仅为11度,流通能力仅为25.8％。针对此种情况,我们拿出如下改进方案:循环风机长期低负荷运行对机体本身影响较大,同时低负荷运行又使工艺操作难以控制。经过我们反复核算,决定将转子直径切割变小,并去掉导流罩,加强圈相应下移,转子前盘切去100mm,直径由2330mm变为2230mm,风机流量大约减小8%左右,风量在215000m3/h左右,改造完成至今,效果十分理想。

在此基础上,为了避免系统低负荷时风机喘振,我们在风机出口和二次除尘入口之间增加一700mm小循环管,并设电动蝶阀和循环流量自动测控系统。使干熄焦气体循环工艺更合理,操作更灵活。

(2)转子形变失衡造成的1倍频不平衡低频谐振是造成风机停机的主要原因,当我们打开机壳时,发现转子已发生严重热形变,同时有磨蚀痕迹,具体解决办法是:1)对转子叶片堆焊耐磨层;2)对转子重复作热应力消除工作,加温时间为16小时,其中从常温平稳升到580℃需要8小时,然后在580℃恒温保持8小时;3)对转子重新作动平衡。

(3)机壳进气室双吸不平衡造成的4倍频轴频共振主要是由风机入口翻板开度不一致造成的,GXS160型双吸式双支撑离心风机配用双箱体多叶片主从联动式翻板调节组,该翻板调节组两个箱体分别接双吸式双支撑离心风机的两个进气室,12组联动叶片由同步杆串联,两个同步杆通过联动轴并到一起,由驱动杆控制12组联动叶片的实际开度;联动轴与同步杆主轴采用十字滑块联轴器联接。由于十字滑块联轴器间隙较大,使得两个联动轴动作不一致,造成两个箱体内翻板开度不同,从而导致离心风机两侧吸入的风量差距较大,使风机承受较大轴向推力。解决方案是:采用齿型联轴器代替原来的十字滑块联轴器,确保了风机入口两个翻板的开度一致,消除了机壳进气室双吸不平衡造成的轴振。

(4)电机磁中心线最大摆动幅度为5mm,风机南侧联轴器与盘车电机预留间隙3mm,当风机主轴由常温上升到工作温度时,经测算将膨胀9mm,使得原盘车电机预留间隙不足,在风机运行过程中,盘车电机会对风机主轴形成一个不规则反作用力,引起主轴的不规则振动。这也是风机振动值不规则跳变的主要原因,此种振动跳变曾多次造成系统报警和停车。于是我们将盘车电机侧联轴器纵向切削6mm,很好地解决了这一问题。

(5)联轴器轻微不对中造成的3倍频谐振是一个摆脱不掉又不能彻底根除的惯性振动,只能将它的影响降到最低。它的大小取决于设备安装质量和工艺操作水平。为此我们在实际工作中特别注意了如下几点:1)两个联轴器应先安装电机侧并找正对中,然后安装盘车侧并找正对中,安装精度均达到标准值(水平不超0.1mm,垂直不超0.1mm。)2)误差方向应考虑风机运行后温升所带来的胀差。应使之相互抵消而不是扩大。3)通过调节两轴瓦冷却水量,平衡南北两侧轴温,并且使之与电机轴温之差不得超过5℃。

通过以上措施,基本可以消除联轴器轻微不对中造成的影响。

4 效果

某厂干熄焦系统循环风机通过上述措施处理以后效果十分理想,南北侧轴承振动值基本上稳定在0.8-1.1mm/s之间。

5 结语

干熄焦设备国产化是我们一直努力的方向,高温气体循环风机又是干熄焦系统最主要的设备之一,作为国内使用国产高温气体循环风机的单位,我们解决风机轴振所作的一些尝试,为国内高温气体循环风机设计制造单位提供一些借鉴,也向国内干熄焦系统使用单位介绍一些现场经验,愿我们共勉,为共同振兴民族工业而不懈努力。

作者简介:任国峰(1971.7-):男,汉族,河北滦南人,大学本科学历,现任首钢京唐钢铁联合有限责任公司供应部设备副厂长,电气工程师,主要从事设备管理工作。

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