焦炉煤气风机典型故障原因分析及对策

2011-03-22王运俭黎新民

河南建材 2011年4期

王运俭，黎新民

安阳钢铁股份有限公司焦化厂（455004）

焦炉煤气风机是焦化厂乃至整个钢铁企业的心脏设备,风机的运行状况影响企业生产大局,是生产设备管理工作的重中之重。我厂煤气风机是90年代的国内产品，基本配置技术落后，没有在线运行自动检测装置。发现和判断运行故障要靠专业技术人员加强日常维护检查和精密监测，积累温度、声音、振动值变化数据；掌握劣化发展趋势;及时分析判断运行异常产生的原因，采取适当处理措施。风机正常运行的厂规标准是:风机各轴瓦的各向振动双振幅不得大于0.02mm、电机各轴承的各向振动双振幅不得大于0.06mm。

我厂焦炉煤气风机担负六座4.3m、42孔焦炉煤气的输送工作，型号为D1200-5-2，一用一备；配用电机为JS-4，1 250 kW。曾应用三元流理论对风机叶轮进行了改造，使风机流量从7万m3/h扩大到9万m3/h，开创了焦化厂煤气风机扩容改造的先河。通过加强操作维护管理、动态监测和检修质量控制,多年来正常运行状态下风机各轴瓦的各向振动双振幅一般不大于0.01mm、电机各轴承的各向振动双振幅一般不大于0.05mm。曾连续30个月安全运行没有解体检修。

由于煤气风机是连续运转设备，出现运行故障是难免的。我厂风机出现的几次故障比较典型，事先分析判断的难度较大，本文就其现象、原因分析及采取的对策加以叙述，供同行分析判断故障时参考。

1 风机电机启动时冒烟、冒火花

故障现象:原一回收系统使用的煤气风机电机不防爆,没有液力耦合器和软启动装置。一段时间内机后管道系统阻力最大时能到25～27 kPa。风机倒换运行启动时电机电流很大，启动时间长达12 s且有蓝烟和火星出现。一般情况下笼形电机启动时电机中的灰尘随着温度升高发散如烟是正常现象。但是,每次启动风机时电机都冒出蓝色的烟和火星，确实是一种极不正常的现象。在有严格防爆要求的场合出现这种情况确实令人担心。

原因分析:该电机正常运行没有异常，当时分析认为是电机定子绕组长期使用绝缘老化。更换了备用电机以后，我们对原电机的定子线圈和转子笼条进行了彻底检查,发现定子绕组没有问题而转子问题较大,转子笼条在与端环的连接多处出现裂纹、严重的几处几乎全部断开。事后分析:该电机笼条的材质缺陷和焊接质量缺陷是故障发生的内在原因。风机倒运启动时必须克服运行系统的强大阻力，启动电流大、时间长，超常的感应电流通过笼条时不能形成畅通的闭合回路，产生大量的热，使各部绝缘层受损冒烟。笼条断口处热量最大，铜条断面受热放出火花。

处理措施:更换了全部笼条后打火冒烟现象减轻，再没有发生过火花外泄的现象但仍然有蓝色烟雾出现。

结论:电机老化，难以承受风机能力扩大后转子的转动惯量增加和风机流量增大导致的负荷增大以及机后阻力的增加等多重因素的叠加;或与风机能力扩大后电机的容量相对偏小也有关系。

2 风机轴承巴氏合金层局部碎裂脱落

故障现象:滑动轴承巴氏合金层局部点蚀、脱落本来应是这种轴承的常见故障,其表现往往是发现轴承振动值逐步加大，温度逐渐升高。我厂出现的风机滑动轴承巴氏合金层局部碎裂脱落现象比较特殊，事先没有任何征兆。两处轴承的各向振动值都不大于0.01mm,温度都不大于60℃ ，常规认为仍然处于良好运行状态。当时停机检修的原因是连续运行了30个月没有解体而实施的计划内大修。解体发现的现象非常异常:风机的两个轴承和增速器的三个轴承都出现了巴氏合金层局部碎裂脱落现象。脱落的合金碎块有的还在原处，有的已经在运行中随油带走并存有粘附在转子轴表面上的痕迹，最大的脱落面积接近1 cm2，以推力轴承的损坏为最严重。

分析认为:浇筑、刮研、安装都保持高质量的滑动轴承，由于各部间隙适当并一直处于高速运行状态,局部碎裂的合金不会成块脱落,只会像金属出现点蚀一样慢慢脱落进入轴与瓦之间的间隙，由于巴氏合金的硬度低，很快会被碾碎成粉状随润滑油流出；另外，由于持续时间长、发展缓慢、碎裂脱落的面积小，没有影响到支撑强度，所以没有显示出振动加剧和温度异常升高，对风机的运行没有造成致命威胁。

采取更换轴承措施后运行正常。

结论:盲目追求风机连续长时间运行是不科学的,应该适度，不宜超过18～24个月。进行润滑油的铁谱分析也非常重要，应该随油进行化验分析。

3 风机瞬时声音异常、振动加剧

故障现象:操作人员在日常检查时发现风机在运行中突然出现声音沉闷、振动加剧现象，持续时间1 s左右自行消失。继续运行各项振动指标依然良好。最初发现时，我们分析认为是机后系统突然发生异变或机前管道中的集结物质吸入风机，属偶然现象。后来的20天内又发生了四次，每次都是突然发生并随即消失。故障发生的时间和工艺设备各项参数变化、电机电流、电压变化没有对应关系，只是发生时间间隔有缩短的趋势。由于故障出现的突然性和无规律性，专业技术人员很难亲自体会故障出现时的具体情况，只能听取操作人员的汇报。

原因分析:从生产工艺系统方面考虑没有发现实质性的变化；运行参数的正常波动不会引起风机的剧烈振动；从设备管理方面考虑风机在故障发生前后均可正常运行。按机械、电器故障不经处理不会自行消失的理论分析，设备本身不应存在威胁风机运行重大缺陷。出现这样的瞬时异常现象只能是风机承受不正常负荷的结果，一时难以作出结论。

处理措施:由于寻找工艺设备缺陷没有对风机和电机进行解体检查，易于施行。随之对风机和电机同时解体检查，结果没有发现明显的设备缺陷。但是发现风机的二级叶轮风室排液管处于堵塞状态,我们对该排液系统自上而下进行了认真清理。继续运行该风机，结果连续运行3个月没有再发生原故障现象。

结论:这种异常故障的原因是二级排液管不畅通，积累液体到一定程度被高速运行的叶轮甩出,负荷加大引起的瞬时喘振。

4 在用和备用电机集中表现轴承振动超标

我们的风机电动机一直使用日本进口滚动轴承,无锡一家公司生产的白色特种润滑脂做为润滑剂,虽然价格较高但运行时间较长，平时因电机轴承振动超过控制标准而停机检修的周期一般是12个月到18个月,经常处于比较好的运行管理状态。由于新的煤气净化工程投产，我们把一部分煤气从老区切换到新区。老区风机机后压力从经常性的22～26 kPa下降到14～18 kPa,从理论上讲有利于老区煤气风机的运行。当时的振动情况如表1、表2所示.

表1 倒煤气前测振记录

表2 倒煤气后测振记录

从表中数据可以看出在倒煤气前后风机和电机的运行情况都很好，并且体现出由于机后压力变小，各项振动数据降低了。

通过翻阅检修记录，电机和风机的找正数据很好。

故障现象:切换煤气后第三天，正在运行的2#风机电机负荷端轴承的径向水平方向的振动值突然加大到0.06～0.07 mm，超过运行警戒线。

分析和试验:从工艺设备的变化中寻找问题显然是不合理的。我们倒用1#风机,空试电机振动情况是到0.01～0.027 mm，情况良好，可以使用。但1#风机启动运行正常后实际振动情况却出人意料,在风机运行振动仍然保持良好状态情况下1#电机实际振动情况是0.036～0.065mm，超标。只能暂时维持使用，由于在用风机和备用风机的状况都很差，在管理者的心目中造成了巨大恐慌,必须立即采取紧急措施消除故障。出于彻底解决问题的考虑，决定使用备用的3#电机重新运行2#风机;3#电机空转情况是0.008～0.015mm，带负荷运转的振动情况是0.043～0.055mm,可以保证生产运行。但3#电机状况仍然不好。

2#风机停运之后对电机进行了空转试验,发现该电机空运径向振动值均不到0.02mm,但轴向振动超过0.05mm。

通过十多天的反复试验,虽然没有真正解决问题但通过对上述多次运行试验数据分析,初步得出以下结论:1#、2#风机本身的运行振动情况一直保持稳定,没有随电机的更换发生变化，说明风机轴承的自身状况和找正情况都没有问题。如果因工艺系统的问题引起振动必然首先在风机轴承上反映出来，不会直接在电机轴承上显示。所以因工艺设备引起振动的可能性应该不存在。

而使用的电动机投产于90年代，每台设备的实际运行时间都已达到十几年，使用期间进行过多次解体大修，拆卸端盖和轴承，还发生过多次启动冒烟、打火现象，更换过转子笼条。所以三台电动机同时出现问题看上去非常偶然，似乎应该是工艺系统的问题，其实是电动机老化的集中体现。

我们对电机进行了解体认真检查，结果发现：电机的轴承座（俗称小盖）配合（轴承）孔直径超差，由设计值0.00～0.03mm扩大到0.05～0.07mm。究其原因应该是原始制造公差偏大,新电机开始使用时轴承配合部位即处于过渡配合中的间隙配合状态,长期使用过程中的微量跳动会加剧磨损和塑性形变,导致原有间隙继续扩大，长期积累造成严重超差；在负荷稳定时期振动系相对稳定，在负荷加大时集中爆发，呈现故障状态。

措施:全部更换了电机轴承座。

结论:实现了全部电机均能正常使用，证实了上述分析的正确性。