一种除尘风机故障诊断技术的应用

张显锋

摘 要：在除尘风机运行期间，采集运行数据，对其轴承位进行振动频谱分析和轴承特征故障频率分析，同时采用修复方法验证故障频谱分析的准确性。

关键词：除尘风机；频谱分析；特征故障频率

中图分类号：TH16 文献标识码：A

文章编码：1672-7053（2017）07-0171-02

Abstract：During the dust removal fan operation， collect the running data analysis of vibration spectrum analysis and bearing fault characteristic frequency on the accuracy at the same time， analysis and validation of fault spectrum using repair method.

Key Words：Dust Blower Frequency； Spectrum analysis； Trouble frequency of characteristics

1概述

近年來国家陆续关停了部分环保不达标企业，生产对环保的要求越来越高。对于工业企业来说，一个重要的环境污染源是粉尘，这在钢铁企业表现尤为突出。钢铁企业中炼铁高炉原料系统矿焦槽是产生粉尘、颗粒物的重要源头，除尘效果直接决定了周围区域环境颗粒物的浓度，矿焦槽除尘风机的作用显的尤为重要。矿焦除尘系统除尘灰的主要成分是矿石、焦炭等原材料颗粒物。由于投资、功率要求限制了设备的设计能力，为满足除尘效果一般设备都是长期满负荷运转。除尘风机设备故障率往往居高不下。出现故障，现场生产环境中PM2.5严重超标，影响周围人员的身体健康。在环保越来越受重视的时代，除尘风机的稳定顺行显得尤为重要。除尘风机出现振动偏高是常见故障类型。除尘风机一般都是大型设备，更换备件工作量大、耗时久，如何快速有效地处理故障显得尤为重要。设备出现振动值超标时，利用数据采集器采集设备运行状态数据，进行振动分析，找到故障原因，指导设备故障的快速修复。

2 实例分析

2.1 设备介绍

韶关钢铁有限公司8号高炉矿槽除尘风机负责对8号高炉矿焦系统原材料运输过程中产生的粉尘除尘， 负责8号高炉矿、焦槽及转运站系统的除尘。2009年下半年投产至今，已出现过多次除尘风机跳闸的情况，影响现场的生产环境。风机跳闸的原因是振动值超过设定的安全保护值。做过统计，高炉正常送料的情况下，除尘风机停机8小时周围区域粉尘厚度可达10mm，对环境的影响巨大。

2.1.1 风机基本参数

1）风量：80×104m3/h （常温工况）；

2）压力：吸入压力常压，排出压力5500Pa；

3）风机转速： 1000r/min；

4）风机轴承：滚动轴承，型号：SKF23238；

5）风机型式：双吸入式双支撑，电机通过联轴器直接带动风机，电机功率2000kw；

6）风机叶轮为后弯型叶片，进气箱与蜗壳为整体剖分式，转子直径1500mm。

2.1.2 仪表监控系统

除尘风机使用在线振动监测系统监视除尘风机的运行情况。风机叶轮两端轴承座上装有温度和振动速度传感器，实时监控风机轴承的温度和振动速度的大小，自动在计算机系统生成趋势图，可以通过调用趋势图分析风机运行状态的劣化趋势。当振动速度超过设定的标准8mm/s，现场控制箱报警器会故障报警，提醒操作人员注意。振动超标持续时间超过设定的保护时间12秒，除尘风机自动执行故障保护停机。

2.2问题的提出

通过研究除尘系统自带监控系统发现，该除尘风机正常运行一段时间之后，随着运行时间的推移，风机轴承位的振动速度逐步加大，同时温度逐步升高。振动的速度值超过8mm/s，轴承的温度维持在50℃，出现了故障报警。组织相关技术、操作人员进行现场故障检查：轴承座处未出现地脚螺栓松动，电机脱开负载运行振动值正常，风门正常，风机转子叶片正常。采取措施减小风门的开度，降低除尘风量，振动值下降，故障报警消失。但是现场除尘效果下降，粉尘浓度上升。如果进行风机轴承和叶轮的更换，需要消耗至少24小时。需要高炉停产排计划检修时间，提前准备好风机转子备件，此条件难实现。风机叶轮安装需要吊机配合，叶轮备件昂贵。因此急需快速在线处理故障，恢复除尘风机的正常运转。

2.3 故障原因分析

利用dataPAC1500数据采集器采集了一组风机转子固定端的轴承水平、垂直方向的运行数据。将采集到的运行数据倒入计算机EMONITOR Odyssey系统频谱分析软件，利用专业分析系统对各采集点的振动情况分别进行频谱分析。参考相关频谱分析文献资料经验值，对本次发生的故障进行故障诊断。

2.3.1查看振动特征频谱情况并进行对照分析

此次故障除尘风机固定端轴承座水平、垂直方向的频谱分析情况如图1、图2所示。图1所示的是风机固定端水平振动速度频谱分析图，此种情况1倍频率分量占绝对优势，幅值超标，2至6倍频处的振动值相对很小。图1所示属于典型的转子不平衡特征频谱。图2所示风机固定端垂直方向的振动频谱图，1倍频突出，但幅值较小，小于水平方向振动值，其它倍频振动幅值更小，故障不明显。

2.3.2 分析轴承特征频谱

风机转子使用的轴承是进口轴承，型号：SKF23238，利用dataPAC1500数据采集器将采集的数据导入EMONITOR Odyssey系统频谱分析软件。调入SKF23238滚动轴承的故障特征频率，如图1、图2红线所示，四条红线分别对应滚动轴承保持架、滚动体、外环、内环出现损坏时应该相应出现振动峰值的位置。如图所示，轴承的保持架、滚动体、外环、内环都没有出现峰值，由此分析推断风机固定端轴承没有明显的损伤，轴承造成风机异常振动的情况可以排除。对固定端轴承进行了检查，轴承无异常，证明频谱推断准确。

2.4 组织故障修复验证

根据故障诊断分析的推断，给风机转子做在线动平衡。利用dataPAC1500数据采集器动平衡功能模块，开启动平衡模式。输入相应的设备参数，根据计算值在叶轮边缘适当部位增加配重，调整叶轮重心，恢复风机叶轮动平衡状态。转子动平衡完成后重启风机，固定端振动值达到正常运行所允许的振动值范围。如图3所示为做完动平衡后采集的运行数据的频谱。风机固定端的水平振动速度已经由初始的8mm/s减少到2.4mm/s，垂直端的振动值同样减小。风机通过试运行3小时，振动值基本稳定。证明频谱分析的结论是准确的。

2.5 故障源头追溯

在对风机转子做在线动平衡时检查发现，转子叶片有磨损现象，并且磨损情况不均匀。继续下去风机转子的寿命无法保证。分析可能是除尘器布袋破损严重，颗粒物未经布袋过滤，大量进入风机内部，摩擦叶轮造成了叶轮磨损加快。准备利用高炉计划检修的机会对除尘器布袋进行一次彻底的检查。经检查发现布袋破损量达到了30%，且破损范围比较集中。进行了破损布袋的更换，同时对除尘器布袋箱体进风口的角度进行了调整，保证进风口气流均匀吹扫布袋，减少对布袋的局部冲击，提高布袋的整体使用寿命。利用每次计划检修的机会对除尘布袋进行检查，及时更换破损的布袋。经过一系列调整后，风机设备故障减少，设备趋于稳定。

3结论

本技术的引用，利用了dataPAC1500数据采集器对旋转风机的振动数据进行采集，将采集数据倒入EMONITOR Odyssey系统频谱分析软件进行频谱分析，快速推断出除尘风机故障的原因，及时组织故障维修，在线对风机转子进行动平衡修复，缩短维修时间，减小对生产的影响，避免了不必要的备件更换，减轻维修工作量，降低了设备维修费用。频谱分析故障诊断技术的应用，对其它类似的旋转设备振动值超标情况进行故障诊断分析同样有重要的参考价值。

参考文献

[1]何正嘉.机械故障诊断理论及应用.高等教育出版社出版， 2010.

[2]王江萍.机械设备故障诊断技术及应用.西北大学出版社， 2001.

[3]黄文虎，夏松波.设备故障诊断原理技术及应用.科学出版社， 1996.