浅谈离心风机安装技术要点

2024-04-07杨少辉

上海化工 2024年1期

杨少辉

上海沃凯生物技术有限公司（上海 201506）

离心风机广泛用于化工厂、煤矿、钢铁厂、水泥厂和建筑物的通风、排尘，锅炉和工业炉窑的通风和引风。按照压力不同，离心风机可分为低压、中压和高压3 种。离心风机包括机壳、叶轮、主轴、进气箱、集流器和进口调节门等部件，叶轮安装在主轴上，机壳将其封闭在内并与出口管道连接。离心风机的工作原理相对简单，主要基于叶轮高速旋转产生的离心效应，使气体从叶轮中心被抛向外壳，叶轮的旋转不仅产生与气体相互作用的推力，而且形成一定的离心力和能量，最终将这些能量传输给气体。进气箱与机壳相连，进口调节门与进气箱入口连接，进口管道与进口调节门相连，空气通过调节门、进气箱、进风口进入叶轮，通过进口调节门调节所需风量。然而,在实际运行中,离心风机经常出现振动过大和轴承温度超标的问题。一旦振动和温度超过允许的范围，可能会导致设备严重故障，给整体生产造成不可逆的损害，同时对公司的安全管理、生产组织及效益产生负面影响。造成异常振动[1-4]和轴承发热[5]的原因有很多,其中安装工序和技术要求是影响风机质量的首要因素[6-9]。因此，为了避免风机出现振动及轴承温度过高等情况，需要在前期安装过程中控制好每一个工序环节，严格按照规范及设备图纸要求进行施工，确保其具有良好的性能。

1 基础验收及处理

离心风机转速较高，振动较大，很容易产生不平衡力。因此，基础验收和处理是设备安装的关键工序。基础外观质量应无裂纹、蜂窝及露筋等缺陷，且需要一次浇灌成型。在基础表面画出纵横中心线，并标记出基础中心线和标高等信息。根据安装基准线复测表1 中检查项目[10-11]及基础图和设备外形图，确定风机和电机部分的预埋地脚螺栓孔的位置满足安装要求。如果有超差或其他不符合要求的情况，应立即进行返修处理。当基础检查完毕之后，需要铲除风机基础表面的松散部分，并在基础表面实施凿毛。凿毛的质量要求是：在每100 cm2的区域内，应存在5～6 个直径为10～20 mm 的凿坑，并需要将基础表面和预埋地脚螺栓孔中的混凝土残片和杂物彻底用水冲洗干净。确保在一次灌浆和二次灌浆的过程中，灌浆料和基础紧密结合，以确保设备的稳定性。在开始设备的安装工作前，需要合理布设支撑垫铁的位置：在每个地脚螺栓旁放置一组垫铁，且这些垫铁要放在靠近地脚螺栓和底座加强筋的下方；每组垫铁不超过5 块，布置过程中，较厚的垫铁放在下面，较薄的放在上面，最薄的放在中间，而且垫铁的厚度不低于2 mm，各组垫铁之间的距离保持在500～1000 mm；垫铁需平整通过0.1 mm 的塞尺检查，塞入深度不应超出垫铁和底座基框接触长度的20%；垫铁之间接触良好，且垫铁间的接触面积不低于70%。

表1 基础验收检查项目及允许偏差

2 轴承座找平找正

轴承座是用来固定和支撑轴承的，因此轴承座的找平找正非常关键。将轴承座安装在准备好的基础垫板上，确保底座垫的高度，可以在轴承座下方加入5 mm 厚的垫片。调节轴承座的间距，使其符合图纸的要求；在轴承座的两个平面方向上，采用框式水平仪来测量水平度，水平仪的精度要求（刻度线）达到至少能显示0.02 mm/m，水平度的误差不超过0.05 mm/m。

3 地脚螺栓灌浆

地脚螺栓是将设备与地基基础牢固连接起来的部件。离心风机的地脚螺栓灌浆前，应将预留孔中的杂物清理干净。检测轴承座中心线相对于地脚螺栓预留孔的位置，确保轴承座的位置正确。在风机运行期间，由于螺栓的自由膨胀和振动可能会对基础和螺栓本身造成损坏，因此，地脚螺栓预埋前应从顶部开始到整个螺杆的1/3 长部位缠绕一层厚的双面胶和透明胶带，以起到隔离和缓冲作用。风机螺栓穿孔与螺栓之间放置隔离物，使螺栓居于孔洞中间，留有一定的间隙以便后期对风机进行微调[12]，详见图1。

图1 地脚螺栓示意图

4 风机机壳安装

风机机壳用来收集从叶轮中甩出的气体，使其流向排气口。在起吊机壳之前，对吊索进行微调，保证机壳处于水平状态，并检查安装面是否干净。在确定所有设置都正确后，将机壳吊至安装面之上，进行布局确认。将机壳降落到垫片上后，将所有螺栓和方垫片放到对应的螺栓孔中，并确保它们可以自由悬挂。重新画定中心线后，基于轴的正确高度设置轴线，并以原有基准点为参照进行检验。精确调整机壳与两侧中心线的位置，若有必要，对基础垫铁进行调整，保证所有的垫铁受力且不会随意滑动。

5 轴承安装

离心风机的轴承分为滚动轴承和滑动轴承。与滑动轴承相比，滚动轴承摩擦阻力小、启动灵敏、效率高、润滑简便，但抗冲击能力较差、承载负荷较小、安装需要热装或冷装且工序较烦琐。

5.1 滚动轴承

仔细检查轴承，确保无损坏，确定定位轴承和非定位轴承，检查并进行标记。将前端盖装在主轴上，将甩油环的定位销安装在轴承座的销孔内，再将前油封环、甩油环装在主轴水平上。加热轴承至温度高于轴80～90 ℃，切勿将轴承加热到高于125 ℃的温度；加热工具可使用油槽，烤箱式、感应式和电热板式加热器，切勿使用火焰直接加热的方式。在主轴安装轴承处抹一层薄油，将加热好的轴承安装于主轴上。安装轴承用锁紧螺母和垫片，拧紧、锁好，待轴承冷却后用钩形扳手重新拧紧螺母并锁好垫片。将后油封环安装在主轴上并用紧定螺钉将其固定在主轴上。安装轴承座，并检查轴承座底部表面，保证完全清洁。将盘根密封分别装入前端盖和后端盖。检查轴承顶部游隙M、轴承与轴承座端盖侧隙E/F 及轴承上表面与轴承座之间的间隙N 是否符合要求，如果存在偏差，通过加青稞纸或者切削轴承座的方式进行调整。

5.2 滑动轴承

5.2.1 轴颈和轴承顶间隙和侧间隙

顶间隙为轴径的0.001～0.002 倍，侧间隙为顶间隙的0.5 倍。顶部间隙的测量可用压保险丝的方法，保险丝的直径为被测间隙的1.5 倍，测量应不少于两次，取平均值。侧间隙可用塞尺进行测量，插入深度为15～20 mm。

5.2.2 轴承与轴承座上盖的紧力或间隙

不同的轴承有不同的要求，一般有0.02～0.04 mm过盈（紧力）；对球面瓦，一般有±0.03 mm 的紧力或间隙。轴承与轴承座上盖的紧力或间隙也可用压保险丝的方法测量，但不得与轴瓦间隙同时测取。球面的接触面积可用着色法检查，接触点分布均匀，且接触面积不小于75%。

5.2.3 推力间隙

根据设备的技术文件规定进行测量，一般为0.3～0.7 mm。可用塞尺检查，也可用百分表检查。

5.2.4 轴颈与下瓦的接触角

根据设备的技术文件规定进行测量，一般为60°～90°。轴颈与下瓦沿轴瓦宽度方向的接触面不小于75%，可用着色法检查，接触点均匀分布。

6 转子叶轮吊装

转子叶轮旋转带动叶片之间的气体转动，使气体获得能量，把气体甩往叶轮外缘。在转子叶轮吊装就位前，需要查看叶轮出厂时的动平衡报告，检查振动值是否符合要求。如果出厂时叶轮未进行动平衡，那么后续风机运行时可能会因为叶轮不平衡而出现振动大的情况。将集流器串在主轴上，暂时将它们连在一起，去掉主轴轴颈上的保护包装和保护层，吊起叶轮/主轴组，确保主轴在进入机壳的过程中完全水平，不会撞伤主轴和轴承。将叶轮/主轴组移动到风机壳体上方，确定位置正确后，小心将其下落至轴承底座上，不要损坏轴肩、轴承和密封。当主轴下落至轴承底座上时，必须极为小心，避免任何碰伤及损坏发生在主轴轴承和轴承座上。

7 主轴调整水平

风机主轴支撑叶轮并带动其旋转，主轴与电机通过挠性联轴器连接。检查风机主轴的找正和轴向位置，如果必要，调整轴承座下的垫片使主轴水平，其水平度的误差范围为0～0.1 mm/m。

8 主轴密封安装

主轴上安装密封是为了避免主轴与机壳之间的间隙产生的气体泄漏。离心风机碳环密封由密封壳体、夹紧盘簧、分瓣碳环和防转销等组成，分瓣碳环外径处通过斜面配合夹紧盘簧实现轴向力和径向力的施加。轴向力使碳环紧贴密封壳体，形成密封面。碳环与轴之间的微小间隙产生节流效应，形成气膜，保证了良好的轴向密封。在密封壳体和分瓣碳环之间穿插一个圆柱销，防止浮动的碳环体自由转动。

9 电机和联轴器的安装和找正

联轴器是牢固联接电机的主动轴和转子叶轮的从动轴，使二者一同旋转并传递运动和扭矩的机械部件。

安装风机和电机半联轴器时，轴与联轴器的配合为过盈配合。推荐在油中均匀加热半联轴器以便于安装，联轴器端面应与轴端面平齐。联轴器偏移会导致轴疲劳、轴承加速磨损和功耗增加。不管所用联轴器是刚性的还是挠性的，都必须进行对中；不论挠性联轴器安装在何位置，其挠性都是为了降低运行条件下可能发生的偏移影响。如果期望补偿初始偏移情况，其在运行条件下的效率就会被严重削弱。定期检查轴的对中情况，考虑到磨损，可在必要时进行校正。

联轴器的找正是非常必要的，偏心或找正不好会导致振动、轴疲劳、轴承磨损且能耗增加。如果两个轴是完全刚性的，当轴承就位后可以很好地进行找正。实际上，这种情况是无法达到的，因为重力使联轴器顶部间隙增大，找正程序必须考虑这种偏差并提出解决措施。

驱动端和非驱动端各架设两套百分表,各端两套百分表间隔180°，以保证磁力表座的稳定性。百分表架设完毕后检查是否正常工作；盘车一周，检查百分表是否与周围碰撞；盘动联轴器，每隔90°记录百分表读数，计算联轴器张口数值及方向。