皮带机驱动装置振动超标原因分析及解决实例

陶 平

（中国港湾工程有限责任公司，北京 100027）

摩洛哥莱斯菲尔港热电厂的一条煤料输送皮带机，其额定输送量为4800t/h，带宽1800mm，长度1117m，于2014年3月投入使用。运行约一年后，其出现电动机噪音过大及振动异常问题。该皮带机驱动装置由电动机、齿轮减速器、液力偶合器和滚筒组成，由两台630kW的西门子电动机驱动，其型号为1P 1LA4402-4AN70-Z，电压6.6kV，转速为1490r/min。驱动架平台由30mm钢板，350mm×20mm方管和筋板焊接而成，支腿与基础铰接，铰支座内为φ160mm×30mm聚氨酯减震轴套，整个驱动装置的结构如图1所示。

图1 皮带机驱动装置结构

1 振动测量和温度监控

采用斯凯孚SKF的CMXA70便携式数据采集与FFT频谱分析仪，对该皮带机的电动机和减速机的振动现场检测，并进行数据采集和分析。采用雷泰RAYTEK MT4手持式红外测温仪对电动机和减速机在不同工况下的温度进行监测。

驱动装置各振动测量分布点位置如图2所示，所测得的电动机及减速器的振动频谱图如图3所示。

图2 驱动装置各振动测量分布点位置

对电动机和减速机在皮带机不同工况下运行的温度变化进行测量，监控的温度变化都在设备正常运行范围内，基本可以排除设备故障原因，但还需停机进一步的检查。对于大型机组，当其额定功率＞300kW，轴高＞315mm时，根据《机械振动标准》（ISO_10816-3-2009），其振动检测标准如表1所示。

表1 大型机组振动检测标准（功率＞300kW，轴高＞315mm）

图3 电动机及减速器的振动频谱图

A区：新调试设备的振动通常在该区域。

B区：在此区域内有振动的机器通常被认为可以长期使用，没有任何限制。

C区：振动落在该区域内的机器通常被认为是长期连续使用的。通常，机器可以在这些条件下运行一段有限的时间，直到有机会根据需要采取纠正措施。

D区：振动值在这个区域通常被认为足以损坏机器。

2 振动原因分析和排查

2.1 设备原因

从图3所示的振动频谱中可以看出，电动机垂直向振动频谱中存在高频区，而电机故障引起的原因有：电机轴承圈松动，轴承间隙过大，轴承损坏；电机内部轴承轴向定位不准，引起偏心，电机转子不平衡，输入电流偏差等。停机电机对电机进行检查，未发现电动机有异常。

对液力偶合器进行核查，结构无损伤，液压油正常，而其动不平衡也是引起振动的原因。笔者联系厂家，并查实偶合器出厂时做的动平衡试验报告，耦合器合格，排除液力耦合器本身问题。

对齿轮减速器进行检查，因为齿轮箱中的轴、齿轮和轴承在工作时会产生振动，如果产生故障会引起振动超标。其故障主要发生在齿轮、传动轴和轴承中，一般常见的典型故障形式有：断齿、齿形误差、齿轮磨损、轴弯曲、轴不平衡、轴不对中和轴承疲劳剥落。笔者联系厂家核实出厂试验报告，并打开齿轮箱外壳，对内部进行检查，未发现异常；放出液压油，也未发现铁屑，由此排除减速器本身故障。

2.2 装配原因

驱动装置在现场安装时，装配存在误差而不同心，这也是造成振动超标的主要原因，其中包括滚筒轴与减速器、减速器与液力偶合器、液力偶合器与电动机。采用普卢福的型号ROTALIGN ULTRA的激光对中仪对同轴度进行了检测，发现偶合器与电动机轴的同轴度0.43mm，超出规定的0～0.15mm的允许范围，随后对其同轴度进行了仔细校正，控制在小于0.04mm的范围内。校正后开机启动，再对振动进行测量，发现电动机及减速器的振动并未降低。

2.3 驱动装置架和支腿原因

对驱动架平台结构进行观察测量，发现驱动架平台的沿皮带机方向呈圆弧线弯曲变形。对驱动架平台结构进行受力验算，发现其刚度不够，造成平台整体振动，直接影响平台上设备的同轴度，从而引起电动机和减速器振动加剧。

对支腿进行振动测量，发现铰轴上支腿振动与电动机接近，下支腿无明显振动。用千斤顶固定驱动架平台，拆开支腿，发现MC尼龙套磨损严重，间隙超过10mm，造成整个驱动架平台上下抖动，加剧了振动状态。对支腿内MC尼龙进行更换，检测振动降到13mm/s，还是超出标准值。

3 最终解决方案

最终解决方案如图4所示。一是对钢结构驱动架平台进行重新设计加固。对驱动架平台结构进行重新设计和受力计算，在两侧的各筋板之间加横隔板并进行焊接，整个驱动架平台形成一个箱式结构，刚度更强，受力验算合格。二是更换支腿形式，将MC尼龙减震套的铰接支腿更换为橡胶支座形式。三是在驱动架平台焊接加固完成，在橡胶垫支座安装完成后，采用激光对中仪重新对同轴度进行校正。

图4 解决方案

校正启动后，该皮带机驱动运行平稳，再次测量振动，电动机和减速器最大振幅降到0.46mm/s，符合规范要求。

4 结语

该皮带机驱动装置振动超标的处理非常成功，但设备改造是一件极其烦琐的工作，如果抓不住问题的关键，很容易走弯路，浪费了人力物力，最后问题得不到解决。对故障进行仔细全面的检测和分析，并查阅相关技术资料，人们才能抽丝拨茧，找出症结并制定方案。目前，该皮带机已运行了两年多，状况良好，无振动异常，希望本文的“诊治”成功实例能给遇到类似问题的工程师作为参考。

[1]刘运光.大型皮带机电动机振动诊断与分析[J].水泥，2009，（2）：36.

[2]吴卫国.4#烧结机皮带电机振动超标原因分析及解决方案[J].酒钢科技，2012，（1）：50-53.