換氣負壓風機_抽煙風機軸承故障分析與診斷機械百科中國風機爭相

            摘  要：介紹耐火材料廠抽煙風機軸承故障診斷過程。
    關鍵詞：抽煙風機；滾動軸承；狀態監測；故障診斷

            耐火材料廠的抽煙風機主要用于排放焙燒窯里的高溫煙氣。2005年7月20日發現風機振動較大，并伴有異響。由于生產任務緊，主管部門決定先了解振動原因及其嚴重程度，再研究是否提前檢修。
    一、機組概況
    抽煙風機由電機、液力耦合器和風機組成，設備簡圖及測點布置如圖1所示。
    風機參數：電機轉速n1=1480r/min，風機轉速n2=1050r/min，風機功率P=500kW，測點3、4軸承型號為3524。
    二、監測情況
    2005年7月30日，用振動分析儀對機組進行了測試，發現風機傳動端軸承座即測點3處振動異常，從時域波形上看，存在明顯的拍振動，再看頻譜圖（見圖2），發現187.5Hz頻率對應的幅值達10.37mm/s（正常運行時最大峰值一般在1.5mm/s以下），這是很不正常的。

        
    計算該軸承3524的特征頻率。

            排除誤差因素及設備精度影響，認為187.5Hz為軸承內圈故障頻率，從圖2可看出，這個頻率為軸的轉頻所調制，故推斷出軸承內圈表面發生損傷，需備好備件并繼續進行監測。采用振動分析儀對測點3進行測試及趨勢分析，如圖3、圖4。

          
    在這些譜圖中，發現占主導的頻率為193～195Hz，由于轉速的變化，仍可認為這些頻率成分為軸承內圈損傷部位完成平滑擴展期，由圖4趨勢圖分析，振動能量進一步加。測點3振動的有效值XRMS及峰值XPEAK見表1。
    有效值也稱均方根值，它反映了信號能量的大小，軸承制造精度越低或磨損越大，則有效值越高。峰值可用來反映軸承某一局部故障點的沖擊力的大小，沖擊力越大，峰值越高，故能有效反映由裂紋、剝落等原因造成的沖擊性振動。在剝落期間，波峰因素Cf（峰值比有效值）急劇增劇大，Cf是描述波形尖峰度的一個指標，正常軸承的振動波峰因素約為4～5，因剝落、局部缺陷引起的振動波峰因素往往超過10，缺陷越大，波峰因素值也越大，但波峰因素值相對較小時，則反映了軸承潤滑不良和磨損等異常情況。
    由表1分別計算出測點3軸承有效值及峰值的變化情況。

            波峰因素值Cf相對較小時，反映了軸承潤滑不良或磨損等異常情況，故由此推斷，軸承存在一定程度的潤滑不良或磨損。
    三、診斷結論
    由上可知，軸承存在表面損傷和磨損故障，但沒有剝落和斷裂現象，近期內不會發生突發性故障，但必須加強潤滑，增加監測的頻度�？梢詴翰恍蘩�，但須備好備件。
    1個多月后的檢修中發現，測點3部位軸承內圈外側有一明顯凹坑，同時軸承間隙嚴重超標。
    檢修更換軸承后，再次用振動分析儀進行測試，其頻譜如圖5所示，最大幅值為0.37mm/s，特征故障頻率消除，運行正常。

         　　對風機采用變頻調速達到對風量的調節比通常采用調節風門擋板控制風量的方法有明顯的節電效果。 

         　　表達風機基本特性的參數是風量 Q 、風壓 H 、功率 P 和效率 h 。 

  ,屋頂排風機;       　　風機總功率 

         　　P t = Qh t / 102 （1） 

         　　式中 P t ??總功率， kW 

         　　Q ??風量， m 3 /s 

         　　H t ??全風壓， H t = H s +Hd , kg ? m / m 3 

         　　H s ??靜壓 

         　　H d ??動壓 

         　　全壓效率 

         　　h t = Qh t /102P t （2） 

         　　當風機的轉速從 n 1 變為 n 2 時， Q 、 H 、 P 大致變化關系為 

         　　Q 2 = Q 1 （n 2 / n 1 ） 

         　　H 2 ,屋頂電動排氣設備;= H 1 （n 2 / n 1 ） 2 （3） 

         　　P 2 = P 1 （n 2 / n 1 ） 3 

         　　由式 （3） 可知，風機功率同風機轉速的立方成正比，所以當風機的轉速變化時，風機的功率會有較大的變化。

         　　產業鍋爐燃燒的穩定性和可靠性是實現鍋爐安全經濟運行的關鍵，鍋爐爐膛的負壓是一個重要的控制參數。傳統的爐膛負壓控制方式是當電機以恒速運行時通過一次儀表檢測爐膛的負壓，再同負壓給定值比較，經 PI 運算后，由電動或氣動執行器控制風機引風擋板開口度，即改變風阻調節引風量達到調整燃燒的效果。在實際應用中，引風擋板的開口度一般在 70% ～ 80% ，相當一部分電能消耗在引風擋板的阻力降上，造成電能的浪費。另外擋板的機械聯接結構在擋板的調節過程中存在滯后，線性度差，調節性能不太好。在負壓閉環控制中，若負壓過大，還會造成爐內燃料的浪費，負壓過小，又會影響燃料的充分燃燒，進而影響到鍋爐蒸汽的質量。但其優點是控制方法簡單，設備量小，可靠性高，維修方便。 

         　　采用變頻調速技術，將原有的風門擋板開至最大，應用負壓閉環控制，通過調節風機電機的轉速即直接調節風量來實現鍋爐負壓自動調節控制，能夠更好地滿足生產要求，又達到了節電和節省燃料的目的。 

         2 引風機變頻調速負壓閉環控制系統 

         　　天津石化公司石油化工廠新建的 35t/h 燃煤蒸汽鍋爐引風機，采用了變頻調速負壓自動控制。為了保證系統運行的可靠性，還采取了電機軟起動切換措施，保證一旦變頻器出現一時無法修復的故障，使風機電機軟起動后恒速運行，這時調節引風擋板，以保證生產正常運行。鍋爐爐膛負壓自動控制系統如圖 1 。 

         　　圖 1 中，爐膛負壓給定由儀表調節器面板設定，同爐內負壓檢測和變送器檢測到的負壓實際值比較，經儀表調節器 PI 運算后輸出 4 ～ 20mA 電信號，作為變頻器頻率給定信號，用于變頻器控制電機轉速，達到自動控制風量的目的。假如變頻器出現故障，可切換到軟起動運行方式，這時的頻率給定信號就作為電動執行器的控制信號,彩鋼瓦屋頂通風降溫，通過控制引風擋板的開度，達到對引風量的控制。這種設備方案既保證了風機變頻調速運行，滿足負壓自動調節的穩定性和運行的經濟性，又能保證一旦變頻器出現故障仍能保證運行的可靠性。 

         　　引風機電機控制主回路單線圖如圖 2 所示。 

         　　通常情況下采用變頻運行方式，在變頻運行時， K 1 、 K 2 觸點吸合，軟起動主回路觸點 K 3 、 K 4 和旁路主回路觸點斷開。在變頻運行時，引風機進口擋板全開，負壓調節系統自動控制變頻器的輸出頻率來調節電機的轉速，達到對負壓的控制。假如變頻器出現暫時無法恢復的故障時，可通過“變頻?軟起” 選擇開關，選“軟起”運行方式，在電機軟起動過程中， K 3 、 K 4 吸合， K 1 、 K 2 、 K 5 斷開，電機降壓起動，以減少對電網和機械設備的沖擊，電機軟起動完成后， K 5 吸合， K 1 ～ K 4 斷開，電機自動轉投接電網保持恒速運行，變頻器頻率給定信號作為電動執行器開度給定控制信號，爐膛負壓的控制通過調整引風機進口擋板調節供風量來實現。 

         　　該系統的控制操縱回路流程圖如圖 3 所示。 

         3 產業運行 

         　　引風機參數： Y4-68-12.50 、流量 9405m 3 /h 、全壓 3177Pa 、轉速 1450r/min 、電機容量 132kW ；電動機參數： Y315M-4 、容量 132kW 、電壓 380V 、頻率 50Hz 、電流 139.7A 、轉速 1486r/min ；配用變頻器： 6SE7032-6EG60 ，容量 132kW 、額定輸出電流 260A ；儀表： STD 智能調節器，輸出信號 4 ～ 20mA 。 

         　　系統投進運行時，風機風門完全打開，調節風機電機轉速，實現了風量、風壓 自動調節。根據對用汽量的要求和季節變化不同，正常達到 33 ～ 34t/h 蒸汽量時，變頻器輸出頻率在 40 ～ 46Hz 范圍內調節變化，在最少用汽量 16 ～ 17t/h 時，變頻器輸出頻率為 25 ～ 30Hz ，完全能夠滿足生產過程對分量的調節變化要求。 

         　　圖 4 是變頻調速運行風門全開和電機軟起動后旁路運行調節風門時對電機功率測試的對比，變頻運行時，有明顯的節電效果。 

         4.結束語 

         　　對鍋爐引風機采用變頻調速實現爐膛負壓閉環控制，具有節能降耗，調節特性好，能更好地滿足生產要求。對原有系統改造工作量小。 

         　　鍋爐運行中，還能根據用汽量的大小，可以對鍋爐送風機和引風機都實現變頻調速控制，結合對爐排的調整，保證煤的充分燃燒，既能保證鍋爐處于良好的運行狀態，又能避免冒黑煙現象，達到環保的要求。 

         　　對鍋爐風機電機采用變頻調速，對原有設備無需改動，投資較小，投資回報快，有推廣價值。