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1、罗茨风机振动故障分析及处理刘小飞（易门铜业有限公司 云南易门 651100）摘要：通过对易门铜业有限公司ZO6500型VPSA制氧系统的一台罗茨鼓风机异常振动的分析与测试，找出了故障特征和成因，并采取激光熔覆新技术和表面喷镀方法对转子轴磨损进行修复，把振动值降到风机允许范围内，确保设备正常运行。关键词： 罗茨鼓风机 振动 故障1前言易门铜业有限公司ZO6500型VPSA制氧系统的一台罗茨鼓风机，风机型号为ARG500，转速为742r/min，排气压力49KPa。该风机最高振动值从2009年4月15日起开始逐渐变大，由表1可看出，水平振动速度有效值超出了15mm/s的允许范围，垂直振动速度有效值
2、也有所上升。造成系统多次联锁停机，严重影响了风机安全运行。由于该制氧系统使用的风机出口压力每隔24s都要完成一个从3141KPa加压过程，风机的出口压力波动频繁，振动值随压力也相应发生变化。给分析和查找振动原因带来了一定困难。为此，对罗茨鼓风机振动进行了全面的测试和分析，找出了故障原因，并进行了处理，保证了罗茨鼓风机的安全运行。表1（风机出口压力3141KPa） 单位：mm/s4月10日4月15日4月20日4月28日5月2日水平10.912.611.313.211.813.512.815.113.217.2垂直7.58.87.79.47.99.88.511.59.212.51罗茨鼓风机振动原因
3、分析及特征 引起罗茨鼓风机振动大的因素较多，主要原因有以下几种：1.1地脚螺栓松动，主要表现在垂直方向振动较大。1.2联轴器找正不合格，表现有三点：一是轴向振动较大，二是与联轴器靠近的轴承振动较大，三是振动程度与负荷关系较大。1.3风机基础刚度差，故障特征为：一是振动频率为工频，振动时域波形为正弦波，二是垂直方向振动速度异常。1.4与风机连接的管道配置不合理，主要是与风机连接的防振接头老化，管道与风机形成共振。1.5同步齿轮啮合间隙大，齿面接触精度不够，也可导致水平振动超标。1.6转子不平衡，振动表现为：一是水平方向振动较大，且振动频率与转速同频，二是振动大小与机组负荷无关。1.7轴承损坏及轴
4、系零件松动，主要表现在：一是轴承温度高并有异响，二是水平、轴向、垂直振动都有异常。2故障查找对照以上分析情况，分别对风机地脚螺栓、联轴器、风机基础及与风机连接的管道进行了检查，未发现异常。并且在2007年因振动大对风机基础进行过重新加固浇灌，因此也可以排除风机基础刚度差的原因。轴承温度无变化以及未发现异常声音。为查清原因，5月3日用振通908简易测振仪对风机水平、垂直、轴向振动进行测量，风机出口压力在3141KPa运行时结果如表2，由测量结果可看出，后轴承端比前轴承端振动值大3mm/s左右，说明振动是从后轴承端引起。为检查是否存在转子动不平衡，对风机出口压力下降到21-34KPa和升到3545
5、KPa分别进行了测量，振动值无明显变化。因此可以肯定，风机转子不存在动不平衡，振动源出在风机后端,可能是轴承及轴系零件松动造成。表二 （风机出口压力3141KPa） 单位：mm/s前轴承端后轴承端水平13.217.315.820.1垂直9.212.511.514.1轴向11.513.114.416.7风机后端装配有同步齿轮、轴承、调整垫及轴承定位衬套，为排除故障，决定对风机后端拆开检查，发现同步齿轮啮合良好，齿面处于磨合状态，无明显磨损现象，初步排除了齿面接触精度不够原因。拆除同步齿轮后，发现两个转子的轴承锁紧螺母非常松，轴承明显跑内圈，拆下轴承后测量轴已磨损0.5mm。并且轴承定位衬套的定位
6、销掉，衬套处轴也磨损严重。产生振动的原因可以确定，与以上分析相啮合，由于轴承锁紧螺母松动，造成轴承跑内圈，轴承定位衬套出现相对运动，导致转子径向间隙及同步齿轮啮合间隙大，振动值增大。3故障处理ARG500罗茨鼓风机叶轮与轴采用热装，无法更换轴，而购买一套转子费用较高，时间较长，是生产经营所不允许的。经分析研究决定对轴进行修复，为防止转子产生弯曲变形，以及表面粗糙度达到要求，采用激光熔覆新技术和表面喷镀方法。3.1激光熔覆技术的原理及特点激光熔覆，通常采用预置涂层或喷吹送粉的方法加入熔铸金属，利用激光束聚焦能量极高的特点，在瞬间将基体表面仅微熔。同时使基体表面预置的熔覆层金属粉末（与基体材料相同
7、或相近）全部熔化。当激光离出后快速凝固，获得与基体冶金结合的致密覆层。从而达到使零件表面恢复几何尺寸和表面涂层强化的作用。激光熔覆技术可以解决手工电弧焊、氩弧焊、喷涂、镀层等传统修复方法无法解决的材料选用局限性、工艺过程热应力、热变形、材料晶粒粗大、基体材料结合强度难以保证等问题。激光熔覆层与基体为冶金结合，结合强度不低于原基体材料的90%，基体材料在激光加工过程中仅表面微熔，微熔层为0.050.1，基体热影响区一般为0.1.2,温升不超过80,激光加工后无热变形。且覆层组织致密,晶体小、无孔洞、无夹渣裂纹等缺陷。3.2修复过程修复工作委托昆钢联合激光公司进行，利用一台2KW的激光机，对所需修
8、复部位进行手工熔覆修复。在修复中要求选用合理的熔铸金属，以保证修复部位的金属机械性能。在各部位激光修复后再进行金加工，然后对轴承配合部位进行耐磨层喷涂（钴基镍铬合金）。恢复到受损前的原始尺寸。修复后对转子作动平衡检验，剩余不平衡量左为10.05克、右为6.107克，检验合格（合格值为小于50克）。5月12日处理完装配试车各振动数据见表3，罗茨鼓风机振动大大降低，确保了设备安全正常运行。表三 （风机出口压力3141KPa） 单位：mm/s前轴承端后轴承端水平9.211.310.512.1垂直6.88.37.28.5轴向9.711.110.412.74结论4.1设备故障诊断技术是提高设备检修质量和效率的有效手段。4.2诊断测点及方向的选定对提高诊断的准确性有举足轻重的作用，监测测点应尽量地反映机器可能出现的各类故障信息。4.3机械设备振动故障形式多种多样，各不相同，原因是复杂和交错影响的，振动故障源也可能是多源头的，所以应综合采用多种监测技术和手段。4.4激光熔覆新技术加表面喷镀对大型风机轴修复经济、实用、可靠。
