呂化軍（山鋼股份濟(jì)南分公司煉鐵廠，山東濟(jì)南250101）

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濟(jì)鋼煉鐵廠風(fēng)機(jī)低成本運(yùn)行模式實(shí)踐

呂化軍
（山鋼股份濟(jì)南分公司煉鐵廠，山東濟(jì)南250101）

摘要：濟(jì)鋼煉鐵廠利用機(jī)械振動(dòng)故障診斷及在線轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡技術(shù)，成功實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)預(yù)知維修及在線修復(fù)，節(jié)省了大量備件費(fèi)用及維護(hù)成本，每臺(tái)大中型風(fēng)機(jī)年節(jié)約費(fèi)用約22.4萬(wàn)元。

關(guān)鍵詞：風(fēng)機(jī)；振動(dòng)故障診斷；動(dòng)平衡理論

1　前言

濟(jì)鋼煉鐵廠高爐區(qū)域大中型風(fēng)機(jī)約40臺(tái)，每年備件儲(chǔ)備及設(shè)備維護(hù)費(fèi)用高達(dá)300多萬(wàn)元，如何保證低成本風(fēng)機(jī)高效穩(wěn)定運(yùn)行成為近年來(lái)研究的課題。利用機(jī)械振動(dòng)故障診斷技術(shù)，通過(guò)精密點(diǎn)檢測(cè)量?jī)x器收集風(fēng)機(jī)設(shè)備振動(dòng)數(shù)據(jù)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行時(shí)域頻域分析，可以提前診斷發(fā)現(xiàn)軸承早期缺油及風(fēng)機(jī)不平衡等故障；通過(guò)更換潤(rùn)滑劑及在線動(dòng)平衡技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)在線修復(fù)，最終實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)預(yù)知維修，從而節(jié)省大量備件儲(chǔ)備費(fèi)用和檢修費(fèi)用，節(jié)約了成本。

2　機(jī)械振動(dòng)故障診斷技術(shù)原理及應(yīng)用

機(jī)械振動(dòng)故障診斷，就是對(duì)正在運(yùn)行的機(jī)械設(shè)備或給非工作狀態(tài)的系統(tǒng)某種激勵(lì)，測(cè)其振動(dòng)響應(yīng)，對(duì)由測(cè)量響應(yīng)得到的各種數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，然后將結(jié)果與事先制定的某一標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較。進(jìn)而判斷系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的破壞、裂紋、開(kāi)焊、磨損、松脫及老化等各種影響系統(tǒng)正常運(yùn)行的故障。依次采取相應(yīng)的對(duì)策來(lái)消除故障，保證系統(tǒng)安全運(yùn)行。

機(jī)械振動(dòng)故障診斷方法主要分為3部分：時(shí)域分析，又分為波形分析、軸心軌跡和軸心位置3種方法；頻域分析，又分為頻譜分析、相位分析和瀑布圖3種方法；開(kāi)停車分析，又分為波德圖、極坐標(biāo)圖和級(jí)聯(lián)圖3種方法。此外，還有用于齒輪和滾動(dòng)軸承故障診斷的倒頻譜分析、包絡(luò)分析、細(xì)化譜分析和小波變換等振動(dòng)分析。

濟(jì)鋼煉鐵廠現(xiàn)用風(fēng)機(jī)全部實(shí)現(xiàn)PMS離線診斷系統(tǒng)操作，設(shè)備巡檢人員按照巡檢計(jì)劃定期上傳機(jī)械設(shè)備振動(dòng)數(shù)據(jù)，機(jī)械振動(dòng)故障診斷人員依據(jù)診斷原理和診斷方法分析振動(dòng)數(shù)據(jù)，最終形成精密診斷報(bào)告并制定設(shè)備檢修方案。2014年7月，設(shè)備巡檢人員發(fā)現(xiàn)噴煤車間3#主排風(fēng)機(jī)軸承振動(dòng)加速度值過(guò)大，立即通知點(diǎn)檢診斷部門(mén)。機(jī)械振動(dòng)故障診斷人員為驗(yàn)證數(shù)據(jù)的真實(shí)性，特制定復(fù)檢計(jì)劃，通過(guò)對(duì)復(fù)檢振動(dòng)數(shù)據(jù)的時(shí)域波形和無(wú)量綱參數(shù)分析，初步診斷為軸承潤(rùn)滑不良。特制定軸承箱更換潤(rùn)滑油的檢修方案，更換新油后風(fēng)機(jī)軸承振動(dòng)加速度值從125 m/s2降到13 m/s2，檢修效果明顯。此次通過(guò)使用PMS離線診斷系統(tǒng)提前發(fā)現(xiàn)軸承早期振動(dòng)故障，并及時(shí)換油消除了隱患，有效防止了風(fēng)機(jī)軸承加速損壞，避免風(fēng)機(jī)軸承因潤(rùn)滑不良導(dǎo)致的損壞，節(jié)省了大量備件及檢修費(fèi)用，保證了噴煤車間3#主排風(fēng)機(jī)正常穩(wěn)定運(yùn)行。

3　轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡技術(shù)原理及應(yīng)用

轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡是轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)的一個(gè)研究?jī)?nèi)容，指確定轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的不平衡量（離心力和離心力偶）的位置和大小并加以消除的操作。不平衡量會(huì)引起轉(zhuǎn)子的橫向振動(dòng)，并使轉(zhuǎn)子受到不必要的動(dòng)載荷，對(duì)轉(zhuǎn)子正常運(yùn)轉(zhuǎn)造成影響。轉(zhuǎn)子在線動(dòng)平衡技術(shù)又名現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡技術(shù)，是指旋轉(zhuǎn)機(jī)械在其工作狀態(tài)相同或相近的轉(zhuǎn)速、安裝條件、支撐條件和負(fù)載情況下，對(duì)其進(jìn)行在線振動(dòng)測(cè)量或平衡校正的一種平衡方法。

2014年10月27日巡檢報(bào)告該風(fēng)機(jī)水平振動(dòng)烈度值達(dá)到5.012 mm/s，超出ISO 2372國(guó)際振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)的允許范圍。將所測(cè)振動(dòng)數(shù)據(jù)上傳PMS離線點(diǎn)檢系統(tǒng)，精密診斷人員通過(guò)對(duì)巡檢振動(dòng)數(shù)據(jù)的時(shí)域波形和頻譜圖分析得出：時(shí)域波形總體近似正弦波圖形，頻譜圖中25(Hz)頻率（1倍頻）在水平、垂直方向數(shù)值較高，二倍頻不是很明顯，頻譜圖中主要以一倍頻為主，判斷此風(fēng)機(jī)振動(dòng)過(guò)大的主要原因?yàn)檗D(zhuǎn)子不平衡故障。通過(guò)對(duì)其趨勢(shì)數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)該振動(dòng)有加劇趨勢(shì)，需立即做在線動(dòng)平衡解決。

2014年10月30日計(jì)劃停機(jī)做在線做動(dòng)平衡（去試重法）：停機(jī)后將動(dòng)平衡診斷儀

的加速度傳感器安放到軸承箱的水平位置，軸承座中下側(cè)，將反光條安放到轉(zhuǎn)子軸上，對(duì)準(zhǔn)光電傳感器，1次開(kāi)機(jī)測(cè)得振動(dòng)烈度值為4.759 mm/s，相位角為78°。經(jīng)計(jì)算，在172°相位角上加試重100 g；加試重后2次開(kāi)機(jī)測(cè)得振動(dòng)烈度值為5.363 mm/s，有效試重；儀器提示在233°加89 g，加試重后3次開(kāi)機(jī)測(cè)得振動(dòng)烈度值為0.328 mm/s，有效試重；風(fēng)門(mén)全部開(kāi)啟后（工況下）測(cè)得振動(dòng)烈度值為1.503 mm/s，滿足ISO2372國(guó)際振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)要求，為良好等級(jí)。此次通過(guò)使用PMS離線診斷系統(tǒng)提前發(fā)現(xiàn)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子存在不平衡故障，及時(shí)停機(jī)進(jìn)行在線做動(dòng)平衡，避免了風(fēng)機(jī)因振動(dòng)大導(dǎo)致的惡性設(shè)備事故和環(huán)境污染事故，節(jié)省了更換風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子所需的大量備件及檢修費(fèi)用，保證了高爐槽下除塵風(fēng)機(jī)正常穩(wěn)定運(yùn)行。

4　成本效益分析

利用機(jī)械振動(dòng)故障診斷及在線轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡技術(shù)，成功實(shí)現(xiàn)濟(jì)鋼風(fēng)機(jī)預(yù)知維修及在線修復(fù)，節(jié)省了大量備件及維護(hù)成本，最終實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)低成本高效運(yùn)行。按照1臺(tái)中型風(fēng)機(jī)1 a更換1次需備件費(fèi)20萬(wàn)元、施工費(fèi)用3萬(wàn)元計(jì)算，采用機(jī)械振動(dòng)故障診斷及在線動(dòng)平衡技術(shù)后，1臺(tái)中型風(fēng)機(jī)年節(jié)約備件及維修費(fèi)用22.4萬(wàn)元。

經(jīng)驗(yàn)交流

經(jīng)驗(yàn)交流

作者簡(jiǎn)介：呂化軍，男，1979年生，2003年畢業(yè)于長(zhǎng)安大學(xué)環(huán)境工程專業(yè)?，F(xiàn)為山鋼股份濟(jì)南分公司煉鐵廠高爐工藝設(shè)備科副科長(zhǎng)、工程師，主要從事煉鐵設(shè)備管理工作。

收稿日期：2015-05-18

中圖分類號(hào)：TF321

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1004-4620（2015）06-0072-01