某大型低速半自磨机振动故障处理

钟庆海

(攀钢集团矿业有限公司)

设备振动检测在各类机械设备运行中作为一种基础状态检测和技术诊断的手段，在实践中越来越被认可，并不断扩展应用范围。它对设备的稳定运行、选择维修策略和运营成本的控制，都具有十分重要的意义[1-2]。以白马选矿厂φ7.32 m×4.27 m半自磨机为例，运用振动检测技术对机械故障进行诊断、分析。

1 半自磨机

白马选矿厂位于四川省攀枝花市米易县湾丘乡，隶属于攀钢集团矿业有限公司。白马选矿厂磨选二期厂房内的半自磨机(图1)从2011年8月投产以来，出现异常振动，影响正常工作。

半自磨机的转动是由低转速同步电动机通过空气离合器和1对开式齿轮带动半自磨机筒体转动，预先装在筒体内的钢球和适时送入筒体内的矿石一起随筒体旋转，钢球和矿石在离心力和摩擦力的作

图1 半自磨机工作现场

用下，被提升到一定高度后呈抛物线抛落。矿石与矿石之间、矿石与钢球之间因相互撞击、摩擦、挤压而使矿石破碎，同时大量流动的水不断将破碎的粉矿溢出筒外，进入输送系统。

该半自磨机安装于室内的刚性基础上，平均工作环境温度19.6 ℃，海拔高度约1 560 m，采用连续工作制度，属大型低速旋转设备，电机和磨机轴承均为滑动轴承，主要技术参数见表1。

表1 半自磨机主要技术参数

2 振动检测

2.1 测点布置

对该半自磨机进行振动检测，测点布置示意见图2，电机自由端、电机驱动端、小齿轮驱动端、小齿轮自由端、进料端主轴承、出料端主轴承现场测点布置见图3～图8。

图2 半自磨机振动测点布置示意

图3 电机自由端现场测点布置

图4 电机驱动端现场测点布置

图5 小齿轮驱动端现场测点布置

2.2 检测结果

2014年6月对该半自磨机按上述测点布置进行振动跟踪检测，结果见表2。

从表2可知，小齿轮自由端水平、垂直振动，小齿轮驱动端垂直振动，电机驱动端水平、垂直振动，电机自由侧轴向振动属C区域，需要引起重视；小齿轮自由端轴向振动、小齿轮驱动端轴向振动，电机驱动端轴向振动属D区域，危险性大，需要及时处理。其中电机驱动端轴向平均振动速度最大，最高可达20.0 mm/s，远大于其他位置的振动速度，因此可以判断此处是振动源。

图6 小齿轮自由端现场测点布置

图7 进料端主轴承现场测点布置

图8 出料端主轴承现场测点布置

注：根据相关振动标准，振动速度小于1.8 mm/s属A区域(优良)，1.8～4.5 mm/s属B区域(良好)，4.5～11.2 mm/s属C区域(报警)，大于11.2 mm/s属D区域(危险)。

小齿轮自由端、驱动端轴向振动频谱，小齿轮自由端水平振动频谱，小齿轮自由端垂直振动频谱分别见图9～图12。

由图9至图12可知，小齿轮自由端轴向、水平和垂直方向在振动频率63.75 Hz时振动速度最大，分别为14.11，6.18和9.9 mm/s；该频率处，小齿轮驱动端轴向振动速度也达到最大，为11.83 mm/s。

图9 小齿轮自由端轴向振动频谱

图10 小齿轮驱动端轴向振动频谱

图11 小齿轮自由端水平振动频谱

图12 小齿轮自由端垂直振动频谱

2.3 解决方案

(1)电机驱动端轴向振动速度最大，说明电机转子轴与小齿轮轴不同心，伴随着较大的水平振动。但该半自磨机水平方向振动又在允许范围内，说明还受其他因素影响。如气动离合器轴向锁紧装置长度不合适，导致电机转子与磁力中心线产生偏差，在磁力的不断作用下产生单纯的轴向振动。

解决方案： ①检修时拆除锁紧装置；②调整电机转子轴与小齿轮轴的同心度，电机空转至稳定状态；③检测并精确调整电机转子轴、小齿轮轴的轴向间距；④调整锁紧装置的长度；⑤重新安装轴向锁紧装置。

(2)小齿轮自由端水平、垂直和轴向振动均较为强烈，说明小齿轮自由端轴承磨损，油隙过大，需及时更换。要求原始油隙0.37～0.50 mm，安装后油隙0.211～0.390 mm。

(3)小齿轮驱动端垂直、轴向振动超标也较为严重，在频谱上均在啮合频率位置出现振动峰值，原因很可能是电机驱动端轴向强烈的振动引起。因此，解决电机驱动端轴向振动问题，小齿轮驱动端垂直、轴向振动也就会大大降低。

(4)在生产现场电机地板上会感受到每5 s左右会有1次较强烈的震感，考虑到磨机转速 12 r/min，可判断是一侧大齿轮连接螺栓松动引起，需停机检查、检修。

2.4 停机检查检修

2014年7月15日对半自磨机进行停机检查，发现电动机转子偏移磁力中心线。大齿轮对口结合缝间隙用0.1 mm塞尺检查，插入深度 25 mm，超过说明书中用0.05 mm塞尺检查、插入深不大于 20 mm的标准。另外，大小齿啮合侧间隙也均超标。按照解决方案，调整大齿轮、电机、小齿轮到安装标准。

2.5 实施效果

2014年7月20日检修调整完毕后转车，经在线检测，各转动部位平均振动速度显著降低，检测值均在4.5 mm/s以下，状态良好，振动频谱中故障频率消失，半自磨机各部位运行声音无异常。由于检测准确、及时分析研判，解决方案恰当，避免了非计划停机检修，大大降低了设备故障的发生率。

3 结 论

白马选矿厂φ7.32 m×4.27 m半自磨机传动部位出现振动异常，其中小齿轮自由端水平、垂直振动，小齿轮驱动端垂直振动，电机驱动端水平、垂直振动，电机自由侧轴向振动速度在4.5～11.2 mm/s，属C区域；小齿轮自由端轴向振动、小齿轮驱动端轴向振动，电机驱动端轴向振动速度均大于11.2 mm/s，属D区域，危险性大；电机驱动端是振动源，轴向平均振动速度最高。

通过调整电机和小齿轮、大齿轮的同心度和轴向、径向间隙以及锁紧装置等，及时检查检修，消除了该大型半自磨机的振动故障，运行状态良好，平均振动速度均在4.5 mm/s以下。该检测技术可为大型设备异常振动故障的解决提供经验借鉴。