董維磊（青島鋼鐵集團有限公司,山東 青島 266000）

鋼廠風機常見故障及監(jiān)測系統(tǒng)方案設計

董維磊
（青島鋼鐵集團有限公司,山東 青島 266000）

摘 要：鋼鐵行業(yè)生產(chǎn)中，風機設備是必不可少的配套設備，在整個生產(chǎn)中擔負著至關重要的作用。以某鋼鐵廠除塵風機為例，眾所周知除塵風機工作環(huán)境惡劣，設備一旦發(fā)生故障，將影響鋼廠的正常生產(chǎn)，甚至引起人身安全。由此本文分析了風機設備的常見故障，在此基礎上提出了在線設備狀態(tài)監(jiān)測的總體設計方案。

關鍵詞：風機；故障；監(jiān)測

0 引言

介紹了某鋼煉鐵廠出鐵場除塵風機的結構、性能和故障機理等，分析了某鋼鐵廠除塵風機的結構、性能，在此基礎上分析了常見故障，并提出了風機狀態(tài)遠程監(jiān)測和故障診斷的總體結構方案。為相似的工程項目提供了參考。

1　 除塵風機基本結構

某鋼鐵廠一號高爐除塵風機設備主要由液力耦合器、電機、風機本體組成，液力耦合器是系統(tǒng)的傳動機構，可實現(xiàn)無級調速。電機是風機系統(tǒng)的原動機，為風機設備提供動力支持。風機本體采用離心式風機，即流體通過葉輪后，獲取了能量，能量來自于葉輪高速旋轉時產(chǎn)生的離心力，流體動能提高后，被輸送到出風口。風機的轉子采用整鍛結構，推力瓦則固定轉子軸向位置，安裝于前軸承座內，瓦塊工作面上澆有巴氏合金，兩邊對稱可承受兩個方向的推力；徑向軸瓦采用滑動軸瓦模式，其工作面上同樣澆有巴氏合金，其內孔為二油葉型式，可保持轉子穩(wěn)定運行。

2　 風機常見故障分析

由于某鋼鐵廠除塵風機工作環(huán)境惡劣，且風機工作介質中含有大量礦渣、粉塵等，長時間運轉對轉子磨損較大，導致了葉輪結垢、掉片、疲勞裂紋等情況，使得風機出現(xiàn)較大振動。根據(jù)對該風機長時間的監(jiān)測和維護發(fā)現(xiàn)該風機常見故障為轉子不對中、彎曲、油膜渦動與油膜振蕩、轉軸裂紋、動靜件摩擦、轉子支承部件松動等等。對這些故障進行分析，有助于技術人員對設備的監(jiān)測和維護，在一定程度上維護風機的穩(wěn)定運行。

（1）風機轉子不平衡、不對中。轉子是風機的重要組成部分，轉子不平衡包括轉子部件缺損和轉子系統(tǒng)的質量偏心，部件缺損一般是由轉子受疲勞力的作用，零部件脫落、損壞、以及碎片飛出導致的轉子不平衡；轉子不對中出現(xiàn)的頻率較高，轉子不對中原因較多，大多是由于風機安裝誤差或風機沉降不均勻導致轉子軸線平行位移，角度位移以及綜合位移，從而使風機轉子不對中，風機轉子不對中直接影響著風機設備的穩(wěn)定；（2） 油膜渦動與油膜振蕩。由于油膜力學引起的油膜自激振動，導致油膜渦動和油膜振蕩，風機在受載條件下，軸頸轉速升高到一定值時，一旦受到外界干擾，軸頸便沿一近似橢圓的封閉軌跡渦動，不能回到初始位置，或沿一極不規(guī)則的擴散曲線振蕩，這樣就導致了軸承的穩(wěn)定性能受到影響；（3）轉子支承部件松動。風機轉子支承系統(tǒng)聯(lián)接松動可導致風機系統(tǒng)發(fā)生異常振動，當轉子支承系統(tǒng)的承套與殼體配合過盈量不足或具有較大間隙時，軸承套受轉子離心力的作用將在運行過程中沿著離心力方向發(fā)生周期性的移動，導致風機出現(xiàn)不穩(wěn)定的運行和振動；（4）風機轉子彎曲。一般風機轉子彎曲是指臨時性彎曲和弓形彎曲兩種故障，轉子的臨時性彎曲是由于風機升速過快、加載太大等原因導致轉軸的較大負荷，使轉軸變形不均勻，從而產(chǎn)生臨時性的彎曲。轉子弓形彎曲是由于轉子的材質不均勻、結構不合理等，發(fā)生的彎曲變形，或由于轉子長期運行后熱穩(wěn)定性差等都是導致轉子弓形彎曲的原因；（5）風機動靜碰摩。在大型風機機械中，設計者往往把軸承間隙、密封間隙做的較小，這樣機械的效率才能得到較大的提高。但是較小的間隙會導致靜止部件與間隙的摩擦，從而造成轉子不平衡、軸的撓曲、轉子與靜止部件熱膨脹不一致、密封激勵力作用以及轉子對中不良等原因引起的振動，長久下來可導致嚴重的機械損傷，造成風機的損壞。

3　 監(jiān)測系統(tǒng)設計方案

根據(jù)機械風機的特點及常見故障分析，監(jiān)測系統(tǒng)需要監(jiān)測的信號較大，需采用多信息相結合，監(jiān)測風機的轉速、風壓、振動、電流等等信號。監(jiān)測系統(tǒng)對采集的信號進行處理，可隨時發(fā)現(xiàn)風機的葉片磨損、轉子不平衡、不對中、油膜震蕩等故障。提醒維護人員風機發(fā)生故障，對風機設備進行維修處理。

（1）監(jiān)測系統(tǒng)結構。監(jiān)測系統(tǒng)的實時在線監(jiān)測子系統(tǒng)由信號采集模塊和信息通信處理模塊構成，系統(tǒng)的信號采集模塊通過單片機數(shù)據(jù)采集實現(xiàn)對風機機械數(shù)據(jù)的實時采集、處理、傳輸?shù)裙δ?；?shù)據(jù)通信處理模塊將采集來的信號進行遠程傳輸，從而實現(xiàn)信號的遠程監(jiān)測和故障診斷。監(jiān)測系統(tǒng)的故障診斷部分由數(shù)據(jù)庫模塊、信號分析模塊和智能診斷模塊組成，系統(tǒng)的數(shù)據(jù)模塊實現(xiàn)數(shù)據(jù)的保存，對系統(tǒng)的歷史數(shù)據(jù)、樣本數(shù)據(jù)進行分析診斷，并能夠實現(xiàn)對外的數(shù)據(jù)訪問；系統(tǒng)信號分析模塊可通過對信號數(shù)據(jù)的分析得知風機設備的狀態(tài)，對設備進行有效的分析判斷，為實現(xiàn)對信息的全方位的研究，模塊將采集來的信號進行時域、頻域趨勢等分析，從而達到最佳的分析效果；系統(tǒng)的智能診斷模塊融合數(shù)據(jù)的現(xiàn)代智能算法對監(jiān)測系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進行智能算法診斷，并從數(shù)據(jù)庫中提取數(shù)據(jù)特征進行故障診斷從而實現(xiàn)系統(tǒng)的故障診斷功能，便于檢修維護人員對風機設備的檢修和維護。（2）監(jiān)測系統(tǒng)功能。風機故障監(jiān)測系統(tǒng)所實現(xiàn)的功能可分為實時在線監(jiān)測功能和智能診斷功能。實時在線監(jiān)測功能實現(xiàn)對風機各主要信號進行實時的采集、顯示和存儲；并且當在線信號超出正常值時，可實現(xiàn)報警功能；能夠將監(jiān)測到的數(shù)據(jù)通過客戶端進行遠程傳輸，使得檢修維護人員能夠實時監(jiān)測到風機現(xiàn)場信號。

智能診斷部分具有數(shù)據(jù)的自學習功能，通過對數(shù)據(jù)分析、訓練、學習實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的分析診斷，并能夠不斷完善診斷效果，提高故障的分析能力，能夠將診斷結論和故障數(shù)據(jù)存入系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫，通過對數(shù)據(jù)庫對故障進行管理分析，提高風機故障的分析診斷能力。

4　 結論

本文聽通過對某鋼鐵廠除塵風機的基本結構，提出了風機的常見故障、并對常見故障進行了分析，在此基礎上提出了風機設備的故障診斷系統(tǒng)的設計方案。分析了故障診斷系統(tǒng)的結構和系統(tǒng)各部分實現(xiàn)的功能，系統(tǒng)應用以來可實現(xiàn)對風機的運行狀態(tài)進行監(jiān)測，有效提高風機的可靠性。

參考文獻：

[1]虞和濟,韓慶大等.設備故障診斷工程[M].北京：冶金工業(yè)出版社,2001.

[2]崔寧博.設備診斷技術--振動分析及其應用[M].天津：南開大學出版社,1998.

[3]曾永龍.冶金除塵風機狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)研究[D].武漢：武漢科技大學,2008.

作者簡介:董維磊（1987-），助理工程師，主要從事機械設備狀態(tài)監(jiān)測工作。