粗轧机电机冷却风机的故障诊断与分析

陈忠辉，张文金

(武钢股份设备维修总厂，湖北 武汉 430080)

一、概况

三热轧R2粗轧机为四辊可逆式粗轧机，其主要功能是将经过加热炉加热的板坯加工成中间坯。其主传动部分为两台交流电机，它们通过万向接轴分别传动四辊可逆式轧机的上、下工作辊，冷却则分别由两台离心通风机进行，各自风道独立。

冷却风机的正常运行是粗轧机主电机启动和正常运行的必要条件。当冷却风机因故障突然停机时，主电机会立即跳闸，造成主轧线停产，甚至会造成废钢或轧机周边设备的损坏。因此在设备管理方面，冷却风机的正常点巡检和维护显得尤为重要。

二、冷却风机故障概述

1.冷却风机性能介绍

该风机为DHF-TH-1600C型离心式风机，其传动由电机完成，主要结构部件为叶轮和机壳。叶轮采用后倾扭曲叶片，叶片由钢板焊接，采用了加强筋，机壳采用钢板锁边结构，其主轴由45#优质碳钢精密加工而成并在设计上有充分的安全性和抗疲劳性，其台座用型钢焊接，配用弹簧减震器进行了隔震设计，外形紧凑。风机配用的三角带轮均为优质铸铁锥套带轮，转速为880r/min，流量为12 000m3/h，功率为185kW，全压3 500Pa。传动测点如图1所示。

2.冷却风机故障现象的初步诊断

在对冷却风机的例行检查中，发现风机外部各部位的连接螺栓都比较紧固，没有松动现象；混凝土基础（钢结构整体座架）无显著松动，电机轴承温度、风机轴承座温度、皮带磨损等都在正常范围。因此，初步怀疑造成风机振动较大的原因在风机机壳内部。

图1 冷却风机传动测点示意图

3.冷却风机波谱分析诊断结论

采用RH7100C便携式巡检仪分别对R2上辊和R2下辊主电机冷却风机的轴承1和轴承2的轴向、法向和径向进行了振动信号采集，通过对R2上辊和下辊主电机轴承座处轴承振动信号进行比对分析，发现测点1的轴向有明显异常。

图2中，R2下辊主电机冷却风机转频幅值高，并且有较高的二倍频、三倍频和1/2倍频成分，较为复杂。图3中，R2上辊主电机冷却风机的振动能量集中在转频，幅值较小，属于正常图谱。这表明风机可能存在动静摩擦、轴裂纹、转子松动或叶片裂纹等较严重的故障。

图2 R2下辊主电机冷却风机振动频谱图

图3 R2上辊主电机冷却风机振动频谱图

图4、图5、图6是R2下辊主电机冷却风机的速度波形和1H及1A的加速度波形图。可见，径向在水平方向有转频周期存在，加速度波形有转频冲击存在，并且峰值较高。在轴向和径向显著不同，有随机性的很大的冲击峰值出现。

图4 R2下辊主电机冷却风机速度波形图

图5 R2下辊主电机冷却风机1H加速度波形图

图6 R2下辊主电机冷却风机1A加速度波形图

综合分析认为，悬臂风机转子轴向随叶轮状态的变化而变化，当出现不平衡时，轴向振动会显著增加，当转轴、叶轮轮盘刚度下降时，轴向仍最先变化。不稳定的峰值表明轮盘刚度的变化具有随机性。通过振动分析，得出结论：转轴或叶轮轮盘可能存在裂纹，其中轮盘裂纹的可能性更大。

4.以监护运行为维修策略

通过密集的振动跟踪测试分析，发现振动趋势未出现较大上升，幅值上下波动范围不大。据此决定进行监护运行，当振动幅值显著上升时及时抢修，或随后安排进行转子的检查和更换。

三、结论

之后在检查中，发现风机的叶轮轮盘上确实有长达800mm的裂纹。因为诊断准确，安排合理，维修队伍以非常快的速度进行了转子更换，投入使用后振动正常。

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