李國(guó)祥

（寶武集團(tuán)新疆八一鋼鐵有限公司能源中心熱力分廠，新疆烏魯木齊 830022）

1 設(shè)備背景

寶武集團(tuán)新疆八一鋼鐵有限公司能源中心熱力分廠離心風(fēng)機(jī)機(jī)組基本配置：YK6000-2/1430型電機(jī)通過YOTZ465型液力耦合器帶動(dòng)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，風(fēng)機(jī)為D1600-3.47/0.92型三級(jí)離心風(fēng)機(jī)，用途：冶金風(fēng)機(jī)。技術(shù)參數(shù)：介質(zhì)為空氣，進(jìn)口流量1600 m3，進(jìn)口壓力0.0903 MPa，出口壓力0.34 MPa，轉(zhuǎn)速5880 r/min。

2 機(jī)組主要異常情況

電機(jī)及液力耦合器振動(dòng)超標(biāo)（振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)采用ISO2372標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定報(bào)警值7.1 mm/s，以振動(dòng)烈度為測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)，使用VM-63a型便攜式通頻測(cè)振儀）。電機(jī)自由端軸向9.9 mm/s，水平7.8 mm/s，垂直 8.4 mm/s；負(fù)荷端軸向 9.5 mm/s，水平 7.3 mm/s，垂直8.4 mm/s。液力耦合器低速端水平9.8 mm/s，垂直6.1mm/s；高速端水平10.1 mm/s，垂直8.5 mm/s。液耦低速齒軸瓦溫度：自由端53℃，負(fù)荷端56℃；高速齒軸瓦自由端溫度65℃，負(fù)荷端68℃。高速齒軸瓦經(jīng)常有接觸點(diǎn)偏離及烏金龜裂脫胎現(xiàn)象。風(fēng)機(jī)推力瓦經(jīng)常發(fā)生嚴(yán)重磨損、甚至燒損現(xiàn)象。

3 原因分析及解決方案

3.1 電機(jī)振動(dòng)超標(biāo)

YK6000-2/1430型電機(jī)轉(zhuǎn)子支撐在前后2個(gè)滑動(dòng)軸承上，軸承為球面支撐圓筒瓦，軸瓦兩側(cè)有推力面，通過振動(dòng)數(shù)據(jù)及振動(dòng)方向分析：軸瓦垂直振動(dòng)可能由支撐松動(dòng)造成，應(yīng)檢查電機(jī)地腳螺栓，軸瓦緊力，軸瓦球面與瓦窩接觸情況。軸瓦軸向振動(dòng)應(yīng)檢查軸瓦與轉(zhuǎn)子推力面的接觸情況。

（1）檢查電機(jī)地腳螺栓無松動(dòng)。瓦座與支撐臺(tái)板接觸間隙0.03 mm塞尺不進(jìn)，排除軸瓦底座問題。解體檢查軸瓦，通過研點(diǎn)發(fā)現(xiàn)軸瓦瓦背球面與軸承座接觸面積達(dá)到70%，接觸點(diǎn)在瓦背中下部較多，兩側(cè)接觸點(diǎn)較少，有可能造成軸瓦在運(yùn)行時(shí)間隙變化不穩(wěn)定。應(yīng)保證軸頸與軸瓦之間的間隙在軸承長(zhǎng)度方向內(nèi)保持不變，既要保證軸瓦在運(yùn)行中自由滑動(dòng)，又不能配合較松，防止軸承振動(dòng)，軸承在冷態(tài)應(yīng)時(shí)有（0.02～0.07）mm的緊力。重新調(diào)整軸承瓦背與瓦座的接觸的點(diǎn)，在軸瓦兩側(cè)60°范圍內(nèi)處保證接觸面積達(dá)到80%，下部60°形成虛點(diǎn)，再抬起轉(zhuǎn)子時(shí)，底部球面有（0.03～0.07）mm的間隙，兩側(cè)間隙0.03 mm塞尺不進(jìn)，轉(zhuǎn)子落下后，通過轉(zhuǎn)子的重量下壓，既保證了接觸面積，又保證了軸瓦兩側(cè)與瓦座的緊力，由于上瓦座對(duì)軸瓦也有（0.02～0.07）mm的垂直緊力，限制了軸瓦在水平及垂直方向的自由度，同時(shí)也不影響軸瓦在圓周方向的自由滑動(dòng)，消除由于軸瓦支撐問題產(chǎn)生的振動(dòng)因素。

（2）檢查軸瓦時(shí)發(fā)現(xiàn)前后軸瓦外側(cè)推力面均有少量磨損，且空試電機(jī)時(shí)，用木棒向一側(cè)推轉(zhuǎn)子不動(dòng)，分析有可能電機(jī)轉(zhuǎn)子向一端串動(dòng)，兩推力面接觸力量較大，油膜形成較差，造成推力面磨損，軸向振動(dòng)大。通過分析認(rèn)定造成轉(zhuǎn)子向一端串動(dòng)的原因有2個(gè)：①轉(zhuǎn)子水平度較差，轉(zhuǎn)子重量在軸向產(chǎn)生一個(gè)分力，高速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)子浮在油膜上，阻力較小，這個(gè)分力可輕易推動(dòng)轉(zhuǎn)子向一端串動(dòng)。②電機(jī)氣隙偏差較大，造成電機(jī)定子磁力線不垂直于轉(zhuǎn)子線圈，轉(zhuǎn)子切割磁力線時(shí)產(chǎn)生一個(gè)軸向分力，使轉(zhuǎn)子向一端串動(dòng)，同時(shí)，給定的電機(jī)磁力中心線與實(shí)際出入較大，不能補(bǔ)償這一軸向串動(dòng)量，造成電機(jī)軸瓦推力面磨損，軸向振動(dòng)較大。在某一位置，定子磁力線垂直于轉(zhuǎn)子線圈，沒有軸向分量，但實(shí)際調(diào)整中，很難保證定子磁力線完全垂直于轉(zhuǎn)子線圈，總有一定的偏斜，從而產(chǎn)生軸向分力。

為消除軸向分力，調(diào)整電機(jī)定子與轉(zhuǎn)子氣隙時(shí)將誤差控制在10%以內(nèi)，剩余誤差造成的軸向串動(dòng)量，只有通過調(diào)整電機(jī)磁力中心線，即定子與轉(zhuǎn)子的軸向相對(duì)位置補(bǔ)償，使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)停留在一個(gè)自由位置，減少或消除對(duì)軸瓦推力面的磨損，降低電機(jī)軸向振動(dòng)。通過分析從2方面著手：①用合像水平儀檢查電機(jī)轉(zhuǎn)子水平度，通過加減軸承座墊，將電機(jī)水平控制在0.02 mm以內(nèi)。②通過空試電機(jī)，停機(jī)后，測(cè)出軸瓦兩側(cè)推力面與轉(zhuǎn)子2個(gè)推力面的差值，以差值的1/2為調(diào)整量，向推力間隙小的方向調(diào)整定子的軸向位置，使電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)子處于中間位置，這樣既解決了軸瓦推力面磨損問題，又大幅降低了軸瓦的軸向振動(dòng)。

3.2 液力耦合器振動(dòng)超標(biāo)

機(jī)組液力耦合器為YOTZ465/6000型，電機(jī)通過齒式聯(lián)軸器與低速齒輪軸連接，低速齒與高速齒為人字齒，速比1∶2.06，高速齒帶動(dòng)液力耦合器泵輪工作，泵輪通過油液作用于渦輪，實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)機(jī)的無極調(diào)速。液耦高低速齒輪軸瓦振動(dòng)超標(biāo)及軸瓦溫度偏高烏金龜裂脫胎等現(xiàn)象，經(jīng)分析可能與4方面原因有關(guān)：①高低速齒輪軸存在不平衡問題。②電機(jī)與低速齒輪軸對(duì)中較差。③齒輪嚙合不好。④軸瓦接觸較差。

（1）檢查電機(jī)軸與液力耦合器低速齒輪軸對(duì)中情況，復(fù)查采用3表找正法，檢查發(fā)現(xiàn)對(duì)中良好，徑向垂直與軸向偏斜誤差均在0.01mm范圍內(nèi)，符合技術(shù)要求。

（2）采用著色研齒法檢查齒輪嚙合情況，齒寬方向達(dá)到75%，齒高方向達(dá)到65%，接觸均勻，壓鉛絲檢查齒嚙合間隙（0.25～0.4）mm，兩齒輪軸不平行度≤0.02 mm。

（3）檢查高低速齒輪軸瓦，軸瓦均為圓筒瓦，瓦背接觸良好，瓦面接觸雖然打到75%，但接觸點(diǎn)均偏向外側(cè)，且高速齒輪瓦外側(cè)均有龜裂，脫胎現(xiàn)象。

（4）檢查齒輪軸的平衡精度，將高低速齒輪軸及軸上轉(zhuǎn)動(dòng)部件安裝好后送石化工程質(zhì)量監(jiān)督站進(jìn)行動(dòng)平衡檢測(cè)，平衡方法采用去重法，高速齒輪軸由于一端連接泵輪及渦輪包而進(jìn)行雙面不平衡檢測(cè)。

檢測(cè)結(jié)果：高速齒輪軸原始不平衡量：左18.3 g，相位343°，右30.5 g，相位333°；校驗(yàn)后剩余不平衡量：左0.981 g，相位328°，右 1.77 g，相位 259°；低速齒輪軸原始不平衡量：左 22.9 g，相位42°，校驗(yàn)后剩余不平衡量：左2.15 g，相位135°。

通過動(dòng)平衡檢測(cè)，可以判斷動(dòng)不平衡量較大是軸瓦水平振動(dòng)超標(biāo)的主要原因。但軸瓦溫度偏高，接觸面偏離也是不能忽視的問題，分析原因：由于高低速齒旋向?yàn)橥忾_式，當(dāng)兩齒嚙合轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)互相作用的力F，F(xiàn)使高低速齒向外側(cè)偏離平衡位置a，如果此時(shí)高速齒低速齒軸瓦間隙保持標(biāo)準(zhǔn)，高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，F(xiàn)會(huì)使軸瓦外側(cè)間隙變小，內(nèi)側(cè)間隙變大，造成軸瓦外側(cè)進(jìn)油較少，內(nèi)測(cè)進(jìn)油量較大，并且接觸點(diǎn)偏離平衡位置a，油膜形成較差且不穩(wěn)定，軸瓦振動(dòng)增大，溫度升高，由于此時(shí)軸瓦外側(cè)承載負(fù)荷較大，長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行會(huì)加劇軸瓦磨損，造成烏金龜裂，脫落，進(jìn)一步影響油膜的形成，造成惡性循環(huán)，使液力耦合器運(yùn)行狀況劣化，影響正常使用。

由于兩齒輪的質(zhì)量不同，相互作用力F對(duì)低速齒高速齒的影響也不一樣。低速齒的質(zhì)量近300 kg，高速齒的質(zhì)量只有100 kg左右，根據(jù)力學(xué)特性，質(zhì)量越大，物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)越不容易改變。由于低速齒的質(zhì)量遠(yuǎn)大于高速齒，低速齒偏離平衡位置較小，高速齒偏離平衡位置較大，造成高速齒的2個(gè)軸瓦外側(cè)經(jīng)常出現(xiàn)龜裂，脫胎現(xiàn)象，溫度較高。

低速齒偏離平衡位置也會(huì)對(duì)電機(jī)-液力耦合器冷態(tài)對(duì)中產(chǎn)生一定影響，降低對(duì)中精度。

消除或減少齒輪的相互作用力F的影響，可采取的措施：①電機(jī)-液耦冷態(tài)對(duì)中時(shí)應(yīng)向外側(cè)有一個(gè)預(yù)留量。經(jīng)過對(duì)數(shù)據(jù)的反復(fù)調(diào)整，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，最終確定電機(jī)聯(lián)軸器外側(cè)徑向大于液耦低速齒軸0.02 mm。同時(shí)考慮由于電機(jī)、液力耦合器工作溫度不同，熱膨脹也不同，工作狀態(tài)時(shí)垂直徑向?qū)χ幸矔?huì)出現(xiàn)一定誤差，影響對(duì)中精度。因此在冷態(tài)對(duì)中時(shí)，應(yīng)計(jì)算電機(jī)液耦從安裝狀態(tài)（冷態(tài)）到工作狀態(tài)（熱態(tài)）的溫度變化造成轉(zhuǎn)子軸中心線高度熱脹量；中心高熱脹預(yù)留量即為對(duì)中的2個(gè)轉(zhuǎn)子軸的中心線高度熱脹量之差；預(yù)先考慮到對(duì)中數(shù)據(jù)中去，從而保證對(duì)中的2個(gè)轉(zhuǎn)子的中心線滿足工作要求。經(jīng)計(jì)算確定冷態(tài)時(shí)電機(jī)應(yīng)高于液耦0.05 mm。②刮研軸瓦時(shí)應(yīng)使高低速齒軸瓦外側(cè)間隙大于內(nèi)側(cè)間隙，并且軸瓦接觸點(diǎn)偏向外側(cè)。經(jīng)過反復(fù)試機(jī)，檢查軸瓦接觸情況，最終確定低速齒軸外側(cè)間隙大于內(nèi)側(cè)0.02 mm，高速齒軸瓦外側(cè)大于內(nèi)側(cè)0.05 mm。壓鉛絲檢查齒嚙合間隙（0.35～0.38）mm，調(diào)整軸瓦側(cè)隙沒有對(duì)齒輪嚙合間隙產(chǎn)生影響。

3.3 推力軸瓦燒損

該風(fēng)機(jī)機(jī)組運(yùn)行狀況基本穩(wěn)定，但偶爾出現(xiàn)推力軸瓦燒損現(xiàn)象。原因分析：①由于外界負(fù)荷的突然變化造成風(fēng)機(jī)推力瓦瞬間磨損嚴(yán)重，例如出現(xiàn)崩料、座料等現(xiàn)象時(shí)，流量突然減小，就會(huì)在風(fēng)機(jī)流道中出現(xiàn)嚴(yán)重的旋轉(zhuǎn)脫離、失速等渦動(dòng)狀態(tài)，氣流流動(dòng)狀況嚴(yán)重惡化，會(huì)使風(fēng)機(jī)風(fēng)壓反復(fù)波動(dòng)，并伴隨劇烈振動(dòng)，發(fā)生喘振現(xiàn)象，喘振使風(fēng)機(jī)推力瓦間隙反復(fù)變化，軸瓦反復(fù)承受沖擊力，油膜被破壞，造成風(fēng)機(jī)推力瓦在短時(shí)間內(nèi)磨損嚴(yán)重甚至燒毀。②由于風(fēng)機(jī)與液力耦合器為膜片聯(lián)軸器，液偶做功時(shí)將一部分軸向力傳遞到風(fēng)機(jī)推力軸瓦，造成風(fēng)機(jī)推力瓦承受較大負(fù)荷，烏金磨損較快。

為防止風(fēng)機(jī)推力軸瓦燒損現(xiàn)象、延長(zhǎng)軸瓦使用壽命采取的措施：①在風(fēng)機(jī)出口加裝一道防喘振閥門，當(dāng)風(fēng)機(jī)喘振時(shí)，迅速將風(fēng)外排，消除風(fēng)機(jī)喘振。②將風(fēng)機(jī)推力間隙放至允許值下限，風(fēng)機(jī)喘振時(shí)可減少對(duì)風(fēng)機(jī)推力瓦的沖擊，最大限度保護(hù)推力瓦。③將液力耦合器與風(fēng)機(jī)聯(lián)軸器更換為齒式聯(lián)軸器，液偶做功時(shí)產(chǎn)生的推力由液耦推力瓦承擔(dān)，不對(duì)風(fēng)機(jī)推力瓦產(chǎn)生影響，風(fēng)機(jī)推力瓦磨損減少，使用壽命得以延長(zhǎng)。

4 結(jié)語

通過一系列的調(diào)整，風(fēng)機(jī)運(yùn)行基本處于良好狀態(tài)，電機(jī)、液力耦合器振動(dòng)均＜7.1 mm/s，耦合器齒輪軸瓦及風(fēng)機(jī)推力瓦在檢修周期內(nèi)均沒有發(fā)生龜裂，脫胎及嚴(yán)重磨損現(xiàn)象，齒輪軸瓦溫度＜60℃。D1600-3.47/0.92型三級(jí)離心風(fēng)機(jī)機(jī)組的調(diào)整過程為其他機(jī)組的調(diào)整提供了經(jīng)驗(yàn)和借鑒。