罗茨风机振动故障分析及处理

2010-03-02刘小飞

设备管理与维修 2010年2期

刘小飞

1.概述

易门铜业有限公司ZO-6500型VPSA制氧系统一台罗茨鼓风机，型号为ARG500，转速742r/min，排气压力49kPa。该风机最高振动值从2009年4月15日起开始逐渐变大，由表1可看出，水平振动速度有效值超出了15mm/s的允许范围，垂直振动速度有效值也有所上升。造成系统多次联锁停机，严重影响了风机安全运行。由于该制氧系统使用的风机出口压力每隔24s都要完成一个从31～41kPa加压过程，风机的出口压力波动频繁，振动值随压力也相应发生变化，给分析和查找振动原因带来了一定困难。为此，对风机振动进行了全面的测试和分析，找出了故障原因，并进行了处理，保证了风机的安全运行。

表1 风机振动趋势 mm/s

2.罗茨鼓风机振动原因分析及特征

引起风机振动大的因素较多，主要原因有以下几种。

（1）地脚螺栓松动，主要表现在垂直方向振动较大。

（2）联轴器找正不合格，表现在：轴向振动较大，与联轴器靠近的轴承振动较大，振动程度与负荷关系较大。

（3）风机基础刚度差，故障特征为：振动频率为工频，振动时域波形为正弦波；垂直方向振动速度异常。

（4）与风机连接的管道配置不合理，主要是与风机连接的防振接头老化，管道与风机形成共振。

（5）同步齿轮啮合间隙大，齿面接触精度不够，也可导致水平振动超标。

（6）转子不平衡，振动表现为：水平方向振动较大，且振动频率与转速同频；振动大小与机组负荷无关。

（7）轴承损坏及轴系零件松动，主要表现在：轴承温度高并有异响；水平、轴向、垂直振动都有异常。

3.故障查找

根据以上分析，分别对风机地脚螺栓、联轴器、风机基础及与风机连接的管道进行了检查，未发现异常。并且在2007年因振动大对风机基础进行过重新加固浇灌，因此也可以排除风机基础刚度差的原因。轴承温度无变化以及未发现异常声音。

为查清原因，5月3日用振通908简易测振仪对风机水平、垂直、轴向振动进行测量，风机出口压力在31～41kPa运行时测量结果见表2，由表2可看出，后轴承比前轴承振动值大3mm/s左右，说明振动是从后轴承引起。为检查是否存在转子动不平衡，对风机出口压力下降到21～34kPa和升到35～45kPa分别进行了测量，振动值无明显变化。因此可以肯定，风机转子不存在动不平衡，振动源出在风机后端,可能是轴承及轴系零件松动造成。

表2 修理前后振动值 mm/s

风机后端装配有同步齿轮、轴承、调整垫及轴承定位衬套，为排除故障，决定对风机后端拆开检查，发现同步齿轮啮合良好，齿面处于磨合状态，无明显磨损现象，初步排除了齿面接触精度不够原因。拆除同步齿轮后，发现两个转子的轴承锁紧螺母非常松，轴承明显跑内圈，拆下轴承后测量轴已磨损0.5mm。并且轴承定位衬套的定位销掉了，衬套处轴也磨损严重。产生振动的原因可以确定：由于轴承锁紧螺母松动，造成轴承跑内圈，轴承定位衬套出现相对运动，导致转子径向间隙及同步齿轮啮合间隙大，振动值增大。

4.故障处理

该风机叶轮与轴采用热装，无法更换轴，而购买一套转子费用较高，时间较长，是生产经营所不允许的。经分析研究决定对轴进行修复，为防止转子产生弯曲变形，使表面粗糙度达到要求，采用激光熔覆新技术和表面喷镀方法。

激光熔覆技术可以解决手工电弧焊、氩弧焊、喷涂、镀层等传统修复方法无法解决的材料选用局限性、工艺过程热应力、热变形、材料晶粒粗大、基体材料结合强度难以保证等问题。激光熔覆层与基体为冶金结合，结合强度不低于原基体材料的90%，基体材料在激光加工过程中仅表面微熔，微熔层为0.05～0.1mm，基体热影响区一般为0.1～0.2mm,温升不超过80℃,激光加工后无热变形。且覆层组织致密,晶体小、无孔洞、无夹渣裂纹等缺陷。

修复工作委托昆钢联合激光公司进行，利用一台2kW的激光机，对所需修复部位进行手工熔覆修复。在修复中要求选用合理的熔铸金属，以保证修复部位的金属机械性能。在各部位激光修复后再进行金切加工，然后对轴承配合部位进行耐磨层喷涂（钴基镍铬合金），恢复到受损前的原始尺寸。修复后对转子作动平衡检验，剩余不平衡量左为10.05g、右为6.107g（合格值为小于 50g）。

5月12日处理完装配试车各振动数据见表2，罗茨鼓风机振动大大降低，确保了设备安全正常运行。