浅谈转动设备产生轴向振动原因及处理方法

2020-01-19茹言

中国设备工程 2020年5期

茹言

（大庆石化公司化工二厂，黑龙江大庆 163714）

转动设备运转情况是否良好，直接关系到能否实现安全生产。转动设施运行情况不好可能会引发技术参数改变，给产品品质产量带来负面影响，甚至可能会引起事故。设备振动而引发的设施受损几率很高，振动信息当中通常包含有大量有关设备情况的信息，很多设备本身构造是否合理、是否满足制造要求、运转使用是否正常等问题，都可以根据振动情况包含的信息来作出判断。由于振动信号信息很容易获得，本篇文章将通过这种方法来预判转动机器问题的严重程度，可以根据振动原理和原因分析结果，真正做到严密监测保护转动设施。

1 转动设备产生振动的原因分析

1.1 轴流式送风机电机轴向振动原因

1.1.1 振动产生的故障及特征

轴流式送风机在自身电机驱动端的中心位置，运转时轴方振动幅度会伴随运转时间变长机而变大，振幅甚至达到0.150mm，而送风机电机运转情况好坏会直接影响到设备整体运转的安全稳定特性，因此在发现不良情况时需要立刻进行监测和分析。风机振动原因为转子上面有沉积异物，且不能平衡、叶片出现一边损坏，易导致不平衡、轴承损坏加剧、基础形状改变或中心偏离等异常情况。

1.1.2 振动产生的原因

通过上面对振动引发问题和特性的分析，发现引发轴方向振动的可能原因有两个：第一个是因为轴承和轴承座装配不当；第二个是因为外部传递。风机长时间连续运转，不会引起电机轴承装配歪斜或者膨胀不顺畅问题。由此可以判断最有可能的故障成因风机轴承故障。作用力通过轴和弹性联轴器，传送给电机侧面轴承端盖子，使电机轴向力增加。进而引起轴向振动增大。

1.2 离心式鼓风机电机轴向振动原因

1.2.1 振动产生的故障及特征

离心式鼓风机由于电机长时间运转，导致电机联轴器侧端盖处轴方向振动逐渐增加，技术人员通过全面检查检测电机和鼓风机，发现出现的异常情况和轴流样式送风机器电机出现的异常情况一致，并且归纳出来离心式鼓风机出现振动之后的几个明显特性，第一，是鼓风机本身的径向和轴向振动都比较小，第二，是振动最剧烈的位置是电机侧的水平方向轴线，最严重时达到0.160mm，振动平稳，并且沿端盖向周围呈现辐射形状变弱，边缘地方仅有大概0.010mm；第三，是离心式鼓风机刚启动没有出现振动，运行了一段时间之后逐渐增加到0.160mm。第四,是对电机联轴器侧端盖位置的轴方向振动做频谱检测，发现主要问题是一倍频分数量，同时还有很少的高频率分量，而且温度比较高。

1.2.2 振动产生的原因

通过对上面振动出现问题和特性的分析，发现所有电机转子运转的时候都会散发出热量，一旦不能膨胀，转子会利用轴承内圈把轴方向力量传输给轴承里面的滚珠，从而传递到外圈，再作用到支撑端盖子上面，在这种情况下，如果是轴承内圈子、外圈子和支出端盖子装配的时候和轴完全垂直，轴向力量均匀地产生在每一个滚动部件上，不足以引发振动。但是实际上不能确保轴承内圈、外圈和轴承座装配的时候轴完全垂直，轴向力量也不能均匀地在每一个滚动部件上产生轴向力，相当于轴承内部圈出现偏离，转子每一次转动一圈，就会有一个轴向力量传送到端盖上面，具体表现为端盖子沿着轴向振动，振动信息的频率达到一倍，同时伴随着轴承内部滚动部件在较高阻力下运转，发生高频率分量和温度上升。

1.3 给水泵轴向振动的原因

1.3.1 振动产生的故障及特征

给水泵解体检修后，试运转过程中发现泵前端轴向振动较大，达到0.2mm，出现显著的轴方窜动现象。中心偏差较大、轴扭曲，轴颈偏移摆动、联轴机器安装不好、基础不稳定振动、基础和电机出现共振等问题状况，同时检查分析之后发现有下面的特征：一是采用频谱分析采集设备振动数据，主要部分是一倍频率分量，同时出现显著的低频率波动；二是电机轴和前部泵轴，轴方向出现显著的不稳定变动；三是电机轴承座和泵前轴承座轴向轻微振动。

1.3.2 振动产生的原因

通过对上面振动出现问题和特征的分析，会发现导致给水泵前部泵轴方向振动的原因是运转过慢，而不是突然出现问题的，和运转时间息息相关，通过振动位置和主要频率分量分析，可能会出现以下因素：（1）推力盘偏移；（2）电机轴与泵前轴的齿形联轴机器卡住；（3）电机轴和泵轴中间没有空隙，经常互相碰撞或者距离过大，轴向挡圈套已经和轴齿紧密相连，从而导致电机连续推动或拉动泵轴。但上述情况发生在刚刚检查之后，有可能是装配的时候，轴向位置确定不准导致的，因此引起前部泵轴向振动的原因是电机和前部泵的齿形状连轴机器齿长时间受损导致的。

2 转动设备振动的处理措施

2.1 轴流式送风机电机轴向振动处理措施

风机更换轴承部件之后，运转完全恢复，通过拆下轴承部件进行检查，发现轴承部件3 口轴承中，有一口角接触推力轴承装配反了，在外圈上面出现的滚道没有出现在推力角中心旁边，而是出现在外圈较薄一侧的边上。通过上面的例子可以发现，虽然刚开始使用设备的时候，推动力轴承受到的力量较大，但是随着使用时间的增加，导致轴断面偏离，甚至偏离轴线，同时由于偏离向电机所在方向移动，导致电机轴受到轴向力增加。在轴流式送风机机体本身轴方向振动最明显，因此需要改进风机振动测量位置，最好是把测量专用的探头部件装在轴流式送风机器里面的轴承部件上。

2.2 离心式鼓风机电机轴向振动处理措施

通过上面分析发现，引起振动的主要原因是轴承外圈在支撑端盖内部卡住、不能随意沿轴向移动。因此最好的处置方式是重新调整轴承外圈和支撑端盖的配合公差，确保轴承在轴向有调整空间。可采用松动端盖和电机外部螺栓的方式，在缝隙里加入垫片，以此增加调整间隙。采用这种方式调整后，振动情况得到解决。了解引发电机轴方向振动的机理是特别重要的，在安装修理电机的时候，需要关注轴承外圈和支持端配合公差。

2.3 给水泵轴向振动处理措施

通过更换新的联轴部件，同时重点改变轴向间隙，齿形联轴器涂抹润滑脂后，试运行正常。从处理的方法法和过程看，这是一个很典型的，因为不了解齿形联轴器原理，而没有及时维护保养导致出现的问题。在实际操作当中只需要在机泵切换后，利用停泵的时机对齿形联轴器进行维护保养，延长联轴器齿的使用时间。确保设施安全稳定运行，延长使用时间，这也是设备管理人员的管理方向。