1、概述
湘鋼能源中心三加壓站J1#、J2#焦?fàn)t煤氣加壓機(jī)組是沈鼓產(chǎn)D200-II型離心風(fēng)機(jī)機(jī)組。自2005年8月投運(yùn)后，因機(jī)組振動(dòng)超標(biāo)，只能在2300 r/min以下運(yùn)行，且敝障頻發(fā)，檢修成本高，一直未能達(dá)產(chǎn)達(dá)效。J2，機(jī)組情況更為嚴(yán)重。
風(fēng)機(jī)概況：機(jī)組采用變頻電機(jī)帶彈性聯(lián)軸器直接拖動(dòng)，最高轉(zhuǎn)速2985 r/min，最大排氣量200 m3/min，單吸排，3級(jí)壓縮，用支承、支推滑動(dòng)軸承呈“工”字形雙支撐結(jié)構(gòu)。
風(fēng)機(jī)的軸瓦振動(dòng)值、軸溫值、潤(rùn)滑油溫、油壓值等參數(shù)通過(guò)DCS系統(tǒng)顯示并與風(fēng)機(jī)聯(lián)鎖。風(fēng)機(jī)置于5m高的2樓樓面上，共有5臺(tái)機(jī)組共用廠房同一樓板。樓板為1.2 m厚的鋼筋混凝土架空層，風(fēng)機(jī)地腳螺栓植入樓板鋼筋混凝土內(nèi)。
2、故障及原因分析
2.1故障情況
機(jī)組自投運(yùn)以來(lái)就只能在2 300 r/min以下運(yùn)行，2 300 r/min時(shí)，支推支承振速為4 mm/s以上(機(jī)組聯(lián)鎖報(bào)警值：5 mm/s，聯(lián)鎖跳機(jī)值：8 mm/s)；2 300～2 500 r/min振速為5～6 mm/s左右，振動(dòng)隨轉(zhuǎn)速遞增；2800 r/min時(shí)機(jī)組聯(lián)鎖跳機(jī)。
因?yàn)樵?300 r/min運(yùn)行時(shí)也屬于高振動(dòng)區(qū)運(yùn)行，所以軸瓦經(jīng)常發(fā)生裂紋、掉塊或燒損情況，檢修頻繁。
多次對(duì)機(jī)組進(jìn)行更換軸瓦，轉(zhuǎn)子組徑向、端面跳動(dòng)等參數(shù)檢測(cè)，轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡調(diào)整，電機(jī)檢修，聯(lián)軸器對(duì)中調(diào)整，管道消除應(yīng)力等檢修手段處理，都未取得明顯效果。
2.2原因分析
2009年5月，在2500 r/min轉(zhuǎn)速工況下，用便攜式測(cè)振儀多次對(duì)機(jī)組進(jìn)行布點(diǎn)檢測(cè)。并進(jìn)行振動(dòng)頻譜特征分析。01、02、03為軸承檢測(cè)點(diǎn)，分垂直、平面、軸向三個(gè)方向檢測(cè)。04～11測(cè)點(diǎn)為電機(jī)和風(fēng)機(jī)地腳螺栓檢測(cè)點(diǎn)，具體檢測(cè)布點(diǎn)如圖3。
非正常的頻譜圖有：①軸承檢測(cè)點(diǎn)02、03點(diǎn)，其特征基本相似。03點(diǎn)垂直方向頻譜簡(jiǎn)圖如圖4：②地腳檢測(cè)點(diǎn)08、09、10、11點(diǎn)，其特征基本相似。11點(diǎn)F3位頻譜簡(jiǎn)圖如圖5。
根據(jù)以前運(yùn)行、檢修過(guò)程中獲得的信息和表1、圖4、圖5提供的數(shù)據(jù)對(duì)機(jī)組的振動(dòng)特征進(jìn)行綜合分析：
(1)機(jī)組中電機(jī)的振動(dòng)值較小，較均勻，頻譜分析較正常，運(yùn)行狀況也較正常。
(2)支承軸承振動(dòng)偏大，支推軸承振動(dòng)及其基礎(chǔ)底座較大，混凝土基礎(chǔ)振動(dòng)最大。
(3)在所有檢測(cè)點(diǎn)上以垂直方向的振動(dòng)值最大，有由上至下遞增的趨勢(shì)。10、11檢測(cè)點(diǎn)混凝土基礎(chǔ)振動(dòng)值和基礎(chǔ)底座振動(dòng)值比較有急劇增大。各檢測(cè)點(diǎn)F2位和F3位的振動(dòng)相位差別也很大。
(4)從頻譜圖分析基頻振動(dòng)較大，伴有2倍頻分量，還產(chǎn)生高次諧波振動(dòng)，有倍頻振動(dòng)特征，頻譜結(jié)構(gòu)呈梳齒狀，相位角為O°。
(5)振動(dòng)狀況隨轉(zhuǎn)速遞增。
2.3分析結(jié)論
(1)電機(jī)狀況正常。
(2)在風(fēng)機(jī)振動(dòng)頻譜中雖工頻振動(dòng)占優(yōu)勢(shì)，但振動(dòng)位置有很大的局限性，主要體現(xiàn)在基礎(chǔ)底座和混凝士基礎(chǔ)位置之間。而且垂直方向振動(dòng)值遠(yuǎn)大于水平方向和軸向，同時(shí)振動(dòng)相位角為0°，因此可以初步排除不對(duì)中、不平衡等情況。事實(shí)上轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡檢測(cè)、聯(lián)軸器對(duì)中、軸瓦刮研和風(fēng)機(jī)各零部件裝配精度等都在本次故障診斷前24 h左右進(jìn)行過(guò)精心校驗(yàn)。本次故障診斷是在機(jī)組整體檢修后試運(yùn)行狀況不佳的情況下進(jìn)行的。因此也可以證明分析結(jié)論是正確的。
(3)根據(jù)風(fēng)機(jī)支承、支推軸承基座地腳螺栓部位振動(dòng)幅值大、振動(dòng)頻譜結(jié)構(gòu)呈梳齒狀，相位角為0°、基礎(chǔ)底座和混凝土基礎(chǔ)振動(dòng)相位差別大等特征進(jìn)行綜合分析，初步判斷認(rèn)為機(jī)組振動(dòng)的原因是：①基礎(chǔ)底座和混凝土基礎(chǔ)強(qiáng)度或剛度不夠。②基礎(chǔ)底座墊鐵之間有間隙或其他原因沒(méi)有墊實(shí)，有相對(duì)位移現(xiàn)象。③地腳螺栓松動(dòng)。
當(dāng)轉(zhuǎn)子在高速運(yùn)行時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大的離心力，而支承、支推軸承因前述三種原因造成基礎(chǔ)不實(shí)，支撐力不夠而產(chǎn)生振動(dòng)。特別是支推軸承除承受徑向、軸向載荷外，還要承受尾端主油泵在高速旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的離心力，故振動(dòng)更為明顯。
為驗(yàn)證分析結(jié)論的準(zhǔn)確性。對(duì)08、09、10、11點(diǎn)風(fēng)機(jī)地腳螺栓(M36)進(jìn)行緊固，發(fā)現(xiàn)在使用500 N·m力矩正常緊固螺栓時(shí)，螺帽總能轉(zhuǎn)動(dòng)，不能受力。用鐘面百分表指針頂住地腳螺栓頂部再進(jìn)行緊固，百分表顯示地腳螺栓明顯向上升位，對(duì)08、09、10、11點(diǎn)各地腳螺栓逐一檢測(cè)，結(jié)果一致。
3、處理措施
3.1地腳螺栓重植的補(bǔ)救措施
拔掉風(fēng)機(jī)，打掉二次灌漿，從一次灌漿基礎(chǔ)中鑿出各地腳螺栓后，發(fā)現(xiàn)地腳螺栓埋入混凝土深度僅有250 mm，焊接定位在混凝土表層的鋼筋上。沒(méi)有按照安裝圖紙的要求進(jìn)行施工。圖紙要求是一次灌漿預(yù)留800 mm深預(yù)留孔，地腳螺栓植入孔深700 mm后對(duì)預(yù)留孔再次灌注。本次對(duì)J2#機(jī)組的整改，如果按照安裝圖紙的要求進(jìn)行螺栓植入施工，勢(shì)必破壞樓層的主體結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度，因5臺(tái)機(jī)組共用一個(gè)樓層，因此可能造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。為了不破壞樓層的主體結(jié)構(gòu)，在不損壞混凝土基礎(chǔ)的鋼結(jié)構(gòu)的前提下，我們采取的補(bǔ)救措施是：，用風(fēng)鎬在混凝土基礎(chǔ)中打長(zhǎng)×寬×深=250 mmx250 mmX 500mm孔，①將新地腳螺桿植入孔內(nèi)500 mm;②用020鋼筋煨成“L”型對(duì)新地腳螺栓進(jìn)行定位、加固、逐層焊接在混凝土鋼結(jié)構(gòu)的鋼筋上；③用高強(qiáng)快干灌漿料灌注。
3.2調(diào)整軸承座基礎(chǔ)底座安裝精度的補(bǔ)救措施
在拔掉風(fēng)機(jī)后，用合像水平儀檢測(cè)基礎(chǔ)底座的水平度，發(fā)現(xiàn)支承軸承座的基礎(chǔ)底座向風(fēng)機(jī)機(jī)殼方向傾斜3.64/1000 mm，支推軸承座的基礎(chǔ)底座向風(fēng)機(jī)機(jī)殼方向傾斜5.87/1000 mm。
在打掉二次灌漿后，發(fā)現(xiàn)在兩基礎(chǔ)底座下只布置了三組墊鐵。寬度方向各一組．外側(cè)長(zhǎng)度方向一組，靠機(jī)殼的內(nèi)側(cè)由于布置墊鐵困難沒(méi)有布置墊鐵．且各墊鐵組由于表面粗糙度差又無(wú)焊接定位已移動(dòng)錯(cuò)位，因此基礎(chǔ)底座由于支撐不實(shí)而發(fā)生傾斜。這也是機(jī)組振動(dòng)的主要原因之一。我們采取的補(bǔ)救措施是：將原有的墊鐵組更換為表面粗糙度和尺寸精度較高的墊鐵組。按照安裝圖紙的要求重新布置墊鐵組，兩長(zhǎng)度方向各兩組，兩寬度方向各一組。結(jié)合轉(zhuǎn)子的揚(yáng)度情況對(duì)基礎(chǔ)底座進(jìn)行水平度找平，偏差范圍<0.06/1000 mm。對(duì)調(diào)整好的墊鐵組進(jìn)行焊接定位。用高強(qiáng)快干灌漿料進(jìn)行二次灌漿。
3.3對(duì)機(jī)組重新安裝
對(duì)機(jī)組的機(jī)殼、滑動(dòng)軸承、轉(zhuǎn)子、軸封、主、輔油泵、電機(jī)、聯(lián)軸器對(duì)中、進(jìn)出口管道對(duì)接等零部件進(jìn)行重新裝配和調(diào)整，并確保調(diào)整裝配精度。
4、運(yùn)行效果
機(jī)組在進(jìn)行15天的整改后試運(yùn)行，振動(dòng)狀況明顯改善，各檢測(cè)點(diǎn)振動(dòng)值達(dá)到良好級(jí)國(guó)際振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)（IS02372-1974振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)：0.28 mm/s～1.12 mm/s為“良好”），其他技術(shù)參數(shù)也在正常范圍以內(nèi)。表2是J2#機(jī)組在2 800 r/min轉(zhuǎn)速運(yùn)行時(shí)01～11各檢測(cè)點(diǎn)的振動(dòng)值。
J2#機(jī)組經(jīng)過(guò)整改處理后至今一直是滿負(fù)荷運(yùn)行，運(yùn)行狀況良好。產(chǎn)量提高了35%左右，實(shí)現(xiàn)了機(jī)組達(dá)產(chǎn)達(dá)效的生產(chǎn)目標(biāo)。
5、經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)總結(jié)
5.1從土建設(shè)計(jì)角度總結(jié)
在進(jìn)行大型設(shè)備土建基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)盡量考慮單機(jī)組單基礎(chǔ)，避免多機(jī)組共用一個(gè)基礎(chǔ)．以免一臺(tái)機(jī)組因改變基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)或產(chǎn)生振動(dòng)等影響其他機(jī)組的正常運(yùn)行，因此而造成不必要的經(jīng)濟(jì)損失。
5.2從設(shè)備安裝角度總結(jié)
設(shè)備安裝的質(zhì)量是設(shè)備日后投入正常生產(chǎn)和檢修的關(guān)鍵，它直接決定設(shè)備的運(yùn)行狀況和檢修狀況。設(shè)備安裝施工是一項(xiàng)科學(xué)而嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ鳎仨殗?yán)格按照安裝要求施工。特別是對(duì)如鼓風(fēng)機(jī)等高速旋轉(zhuǎn)設(shè)備的基礎(chǔ)底座調(diào)整，地腳螺栓預(yù)埋等隱蔽項(xiàng)目的施工要引起高度重視，否則在出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)給故障診斷和處理造成很大的難度，由此帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)損失也不容忽視。
5.3從振動(dòng)故障診斷角度總結(jié)
機(jī)組的振動(dòng)是復(fù)雜的，其原因也是各種各樣的。在分析問(wèn)題的時(shí)候不能單純地從測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行，要結(jié)合設(shè)備的性能和特征從多方面考慮。在進(jìn)行數(shù)據(jù)分析時(shí)要結(jié)合振動(dòng)頻譜特征進(jìn)行分析，同時(shí)對(duì)機(jī)組的振動(dòng)檢測(cè)需要有連續(xù)性。還要根據(jù)趨勢(shì)的變化來(lái)判斷。
設(shè)備故障診斷技術(shù)的應(yīng)用可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備故障的早期征兆，判斷故障可能的發(fā)展過(guò)程，預(yù)防和減少惡性事故的出現(xiàn)，變被動(dòng)檢修為主動(dòng)檢修。通過(guò)此技術(shù)的應(yīng)用可以查明故障根源，進(jìn)行一切基于可靠性的精確檢修，減少盲目和剩余檢修。
5.4從如何采取處理措施的角度總結(jié)
機(jī)械傳動(dòng)是一門(mén)自然科學(xué)，因此對(duì)設(shè)備故障的處理應(yīng)該遵循科學(xué)規(guī)律，做到“有的放矢”。在查處故障原因的前提下“對(duì)癥下藥”，根除“病源”，不能做“頭痛醫(yī)頭，腳痛醫(yī)腳”的事情。應(yīng)充分利用現(xiàn)有的條件和技術(shù)裝備，靈活的采取處理措施，消除設(shè)備故障隱患，同時(shí)提高自身處理設(shè)備故障的能力。
三門(mén)峽富通新能源銷售風(fēng)機(jī)、離心風(fēng)機(jī)、軸流風(fēng)機(jī)等設(shè)備。
