蒸排风机故障诊断

展 宇

作者通联：上海宝钢工业检测公司诊断部 上海市宝山区湄浦路335号 201900

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1.概述

炼钢厂一台蒸排风机为双支撑单吸离心式风机，负责蒸汽排送，若发生故障将直接影响炼钢生产。2006年11月16日，该蒸排风机在机组整体更换后，风机轴承温升过快、温度过高。在机组不停机的情况下，使用EMC-2000B 数采器、2130 振动测试分析仪，采集振动数据根据现场情况进行检测和分析诊断。

机组测点布置见图1。三相异步电机功率355kW，转速985r/min。电机自由侧轴承型号 NU226EC3、负荷 侧 轴 承 型号NU228EC3、6030EC3，风机两侧轴承型号均为2222EC3。电机与风机通过齿式联轴器连接。

图1 蒸排风机构成及测点布置示意图

2.故障分析与诊断

表1为2006年11月16日、11月17日蒸排风机振动值，其中11月16日的数据为整体更换机组后初次开机的振动值，11月17日的数据为重新调整风机负荷侧轴承安装后机组的振动值（故障尚未排除）。

表1 蒸排风机振动数据

（1）从振动速度有效值来看，风机各个测点振动值都在正常范围内。参考振动值绝对标准，机组振动值属于优良。

（2）机组电机、风机的轴承冲击值均在正常范围内，轴承本体存在故障的可能性可以排除。

（3）从风机负荷侧（测点3）各方向振动频谱（图2）看，仅有能量极小的转频及其多次谐频，其中2 倍转频的能量较高（绝对值很低）。风机负荷侧轴承本体失效、间隙不良、安装不当的可能性可以排除。

（4）从电机负荷侧（测点2）水平方向振动频谱（图2）看，仅有能量极小的转频及其多次谐频，其中2 倍转频的能量较高（绝对值很低）。电机负荷侧轴向频谱中转频的20 倍谐频能量相对较高。电机负荷侧轴承本体失效、间隙不良、安装不当的可能性基本排除。

3.故障排查与判定

根据上述蒸排风机振动数据和频谱特征，得出风机不存在轴承本体失效、间隙不良、安装不当、联轴器对中不良等故障，机组振动处于正常状态的结论。但在机组振动正常，轴承安装良好的情况下，风机负荷侧轴承温度却不断攀升且上升很快，据此现场点检人员怀疑风机负荷侧轴承安装不当，遂停机开盖进行检查。检查结果轴承与轴承座配合间隙正常，但铝制甩油盘外缘有极小部分刮擦痕迹，磨平甩油盘擦痕并重新调整甩油盘安装位置。经反复压铅后，轴承座上盖安装完毕。检测人员认为铝制甩油盘局部轻微碰擦不是轴承温度过高的根本原因，经过碰擦，硬度低的铝制甩油盘碰擦部位剥落，不可能再次碰擦轴承座，没有持续的碰擦就不会造成轴承温度不断升高的现象。设备再次启动后，风机负荷侧轴承温度快速上升且没有减缓的趋势，开机20min，风机负荷侧轴承温度已上升到52℃，这与检测人员的分析判断吻合。

在排除了润滑油脂选用不当（与其他同类机组选用的润滑油脂型号相同、使用量相当）、润滑冷却系统工作异常的可能性后，使用红外点温仪对机组4个轴承进行了测试。测试结果显示电机负荷侧轴承温度最高（停机前为63℃且还在继续上升），其次是风机负荷侧轴承温度（停机前为52℃且还在继续上升）。参照其他同类机组轴承温度（27～37℃），蒸排风机联轴器两侧的轴承温度在相对温升和绝对温度方面都处于高位，设备肯定存在异常情况。

图2 蒸排风机振动频谱图

由于蒸排风机电机负荷侧轴承温度（停机前为63℃）比风机负荷侧轴承温度（停机前为52℃）高出11℃，故存在电机负荷侧轴承温度过高导致风机负荷侧轴承温度随之上升的可能性。通过测试电机负荷侧和风机负荷侧之间电机轴、风机轴及齿式联轴器的温度，排除了这种可能性：热传递有传导、对流、辐射三种形式，符合现场情况的只有传导，电机负荷侧和风机负荷侧之间电机轴、风机轴及齿式联轴器的温度仅有23℃，热量不可能从高温的电机负荷侧轴承，通过低温的电机轴、齿式联轴器、风机轴，再向高温的风机负荷侧轴承传递。事实上电机轴、风机轴及齿式联轴器还吸收了电机负荷侧轴承和风机负荷侧轴承产生的部分热量，对于轴承热量的释放有积极的作用。因此可以确定电机负荷侧轴承和风机负荷侧轴承在运转时都产生了大量的热量，热量产生的速度超过热量散失的速度，导致轴承的温度不断攀升。电机负荷侧轴承温度高与风机负荷侧轴承温度高之间没有因果关系。

该蒸排风机电机和风机轴承均为全新零部件（风机轴承座也是全新部件），在严格按照标准反复安装后，设备振动数据和信号均显示设备安装正常，而联轴器两侧轴承还存在温度异常，对此检测人员做出如下推断：设备安装时，电机侧半联轴器与风机侧半联轴器距离过远，导致两半联轴器联结后引入过大轴向力，电机负荷侧轴承6030EC3和风机负荷侧轴承2222EC3 均为轴向紧固、定位轴承，在轴向力的作用下，两轴承的内圈向联轴器方向游移，同时带动滚动体向两轴承外圈联轴器侧运动，造成轴承工作间隙过小和偏载，由此增大了滚动体的摩擦阻力，使轴承运转时产生过多热量，最终引起电机负荷侧轴承和风机负荷侧轴承温度同时异常。而小的轴承工作间隙尽管会使轴承温度升高，但同时也会提高设备运转时的精度，使设备振动值下降，这就是该蒸排风机在轴承温度异常的情况下振动值反而达到优良标准的原因。

4.检修与验证

根据上述推论，建议将电机向风机一侧移动，或在两半联轴器之间加入一定厚度的垫圈，以消除异常轴向力，恢复轴承正常间隙和承载状况，使轴承温度控制在正常范围内。

最终在两半联轴器之间加入厚度3mm垫圈，重新开机后，蒸排风机轴承温度恢复正常（电机负荷侧轴承温度30℃，风机负荷侧轴承温度30℃）。检修结果与上述分析判断完全一致。

5.结束语

机械设备故障诊断是一门综合技术，要准确把握设备状态，必须在了解设备结构、工艺、用途的前提下，以科学理论为指导，运用多种测试诊断技术，结合设备的各方面信息，综合分析判断。设备存在故障时，不一定反映在设备振动值方面，此次设备故障诊断就是一个典型的案例。尽管振动测试分析法没有直接定位设备故障，但在快速缩小故障排查范围并最终精确定位故障原因方面发挥了重要的作用。在故障诊断过程中，轴承间隙、轴承温度、轴承振动之间存在的关联性值得重视。