軸流式高爐風機軸位移故障診斷實例
2020-07-18魏英豪 任永輝 侯長波 王俊光 李 楊 李 泉
（北京首鋼股份有限公司）
（北京首鋼股份有限公司）
摘 要：列舉了高爐風機軸位移類故障的特點和表現形式，介紹了北京首鋼股份有限公司高爐風機的一次軸位移故障，分析了故障的形成原因，采取相應的改進措施后，風機恢復正常運行，各項參數正常。
關鍵詞：高爐鼓風機；軸位移；氣封
大型高爐風機是現代鋼鐵企業煉鐵工藝的核心設備之一，不僅提供高爐冶煉所需的壓縮風，而且提供克服高爐料柱阻力所需的氣體動力，并使高爐保持所需的爐頂壓力。北京首鋼股份有限公司遷安鋼鐵公司（簡稱遷鋼公司）現有4臺AV100型軸流式高爐鼓風機及配套設備，以三用一備的形式分別為公司3座高爐供風。本文介紹了遷鋼公司4號風機的一次軸位移故障，分析了該類故障的形成原因，并提出了相應的改進措施。
1 問題的提出
2017年1月13日處理3號風機電機定子溫度問題時，與4號風機倒機，4號風機9:46開機后，軸位移持續上升，Z高達0.62mm(0.55mm報警，0.8mm停機）,之后倒回3號風機停機，軸位移隨著停機下降。2017年1月13日4號風機軸位移曲線如圖1所示。
關鍵詞：高爐鼓風機；軸位移；氣封
大型高爐風機是現代鋼鐵企業煉鐵工藝的核心設備之一，不僅提供高爐冶煉所需的壓縮風，而且提供克服高爐料柱阻力所需的氣體動力，并使高爐保持所需的爐頂壓力。北京首鋼股份有限公司遷安鋼鐵公司（簡稱遷鋼公司）現有4臺AV100型軸流式高爐鼓風機及配套設備，以三用一備的形式分別為公司3座高爐供風。本文介紹了遷鋼公司4號風機的一次軸位移故障，分析了該類故障的形成原因，并提出了相應的改進措施。
1 問題的提出
2017年1月13日處理3號風機電機定子溫度問題時，與4號風機倒機，4號風機9:46開機后，軸位移持續上升，Z高達0.62mm(0.55mm報警，0.8mm停機）,之后倒回3號風機停機，軸位移隨著停機下降。2017年1月13日4號風機軸位移曲線如圖1所示。
1月17日處理4號風機3號瓦漏油問題，檢查軸位移傳感器正常。實測推力間隙為0.79mm(上次安裝值為0.64mm),超過標準0.65~0.75mm,在副推增加0.1mm厚墊片后，推力間隙調整為0.71mm,同時檢查主副推力瓦，瓦面正常，無明顯磨損，回裝后備用。
1月18日13:30開4號風機試車，3號瓦漏油問題解決，15:21停4號風機，其軸位移和推力溫度隨之下降。2017年1月18日4號風機試車期間相關參數見表1,軸位移曲線如圖2所示。
1月18日13:30開4號風機試車，3號瓦漏油問題解決，15:21停4號風機，其軸位移和推力溫度隨之下降。2017年1月18日4號風機試車期間相關參數見表1,軸位移曲線如圖2所示。
2 問題分析
風機軸位移過大的主要原因是轉子軸向力增大，同時也不排除止推軸承發生磨損。轉子軸向力的產生原因是葉輪兩側存在著壓差。轉子軸位移明顯異常增大時，首先應排除是否為儀表故障而形成的假象，如果確認儀表無問題，則應引起高度重視。對新機組或系統重新開車、運行參數發生較大變化時，更要特別注意。轉子一旦與定子產生軸向碰撞，對設備造成的損壞程度往往是災難性的。能夠引起軸位移增大的因素如下：
1)監測數據不準，傳感器測量存在偏差。
2)負荷增大，位移增大。
3)推力溫度升高，推力瓦鈞金軟化。
4)電機磁力線偏移，或電機移位。
5)溫度引起的軸系變化，如轉子或機體熱脹冷縮，引起空氣在風機內流動發生微小變化，造成軸向作用力變化。
6)氣封或平衡管漏氣，導致平衡力不足。
對以上問題進行逐項排查，首先為防止傳感器故障，1月19日排除性更換軸位移傳感器后，啟動4號風機，逐漸增加靜葉角度、升高風壓，15:40靜葉角度增加至42°(冬季正常工作角度）,風壓升至0.338MPa,軸位移達0.47mm;16:15靜葉角度增加至48°(高爐Z大工況）,風壓升至0.399MPa,軸位移達0.52mm;保持靜葉角度和風壓運行，17:31軸位移達到0.63mm,軸位移上升逐漸緩慢。在此過程中，主推溫度隨軸位移增大而升高，Z高達63.7℃。從運行數據可排除傳感器測量不準的因素。
軸位移會隨著風機靜葉角度增加而增大，是正常調節。風機運行時推力溫度正常，推力瓦面檢查（刪除）正常，可排除推力瓦釣金軟化的因素。另外，電機近期未做任何調整，磁力中心不會改變。
4號風機于2017年1月13日9:46開機后，軸位移值一直呈現上升趨勢，采用S8000型在線監測系統于10:00和12:00分別采集了風機排氣側X向和Y向軸振動的波形圖和頻譜圖，結果分別如圖3~6所示。
風機軸位移過大的主要原因是轉子軸向力增大，同時也不排除止推軸承發生磨損。轉子軸向力的產生原因是葉輪兩側存在著壓差。轉子軸位移明顯異常增大時，首先應排除是否為儀表故障而形成的假象，如果確認儀表無問題，則應引起高度重視。對新機組或系統重新開車、運行參數發生較大變化時，更要特別注意。轉子一旦與定子產生軸向碰撞，對設備造成的損壞程度往往是災難性的。能夠引起軸位移增大的因素如下：
1)監測數據不準，傳感器測量存在偏差。
2)負荷增大，位移增大。
3)推力溫度升高，推力瓦鈞金軟化。
4)電機磁力線偏移，或電機移位。
5)溫度引起的軸系變化，如轉子或機體熱脹冷縮，引起空氣在風機內流動發生微小變化，造成軸向作用力變化。
6)氣封或平衡管漏氣，導致平衡力不足。
對以上問題進行逐項排查，首先為防止傳感器故障，1月19日排除性更換軸位移傳感器后，啟動4號風機，逐漸增加靜葉角度、升高風壓，15:40靜葉角度增加至42°(冬季正常工作角度）,風壓升至0.338MPa,軸位移達0.47mm;16:15靜葉角度增加至48°(高爐Z大工況）,風壓升至0.399MPa,軸位移達0.52mm;保持靜葉角度和風壓運行，17:31軸位移達到0.63mm,軸位移上升逐漸緩慢。在此過程中，主推溫度隨軸位移增大而升高，Z高達63.7℃。從運行數據可排除傳感器測量不準的因素。
軸位移會隨著風機靜葉角度增加而增大，是正常調節。風機運行時推力溫度正常，推力瓦面檢查（刪除）正常，可排除推力瓦釣金軟化的因素。另外，電機近期未做任何調整，磁力中心不會改變。
4號風機于2017年1月13日9:46開機后，軸位移值一直呈現上升趨勢，采用S8000型在線監測系統于10:00和12:00分別采集了風機排氣側X向和Y向軸振動的波形圖和頻譜圖，結果分別如圖3~6所示。
由圖3~6可見，在軸位移升高的時間段內，4號風機排氣側的X向和Y向軸振動波形圖的峰值均在正常區間內，且未出現明顯波動。
另外，對吸風和濾風等輔助裝置進行了全面檢查，并未發現異常。綜合來看，可以排除風機軸系發生明顯變化的可能性。
另外，對吸風和濾風等輔助裝置進行了全面檢查，并未發現異常。綜合來看，可以排除風機軸系發生明顯變化的可能性。
綜合上述分析，可初步判定4號風機軸位移異常的主要原因為氣封或平衡管漏氣導致的平衡力不足。對機組氣封和平衡管進行檢測，發現氣封上有明顯磨損和折斷的痕跡，故障特征較為明顯。
3 改進措施及效果
2017年2月中旬對4號風機進行檢修，處理氣封漏氣問題，低壓側氣封重新鑲，進氣側平衡封南北雙側，氣封間隙平均為1.17mm,檢修后恢復至0.4mm,試車后軸位移由0.15mm緩慢升高，穩定在0.52mm左右，但仍偏高(0.55mm報警，0.8mm停機）。5月結合高爐檢修，對4號風機進行重新鑲氣封，做動平衡，檢修回裝后試機正常，當靜葉角度為55.5°時進氣側X向軸振動波形圖的峰值為27.4pm,軸位移為0.40mm,各項參數正常。
4 結語
軸位移異常是高爐風機運行過程中聯鎖停機的重要因素，相對于其他故障類型，軸位移類故障并不常見。同時，發生軸位移故障時應引起高度重視，其原因是多方面的，若不及時處理，則可能對機組造成嚴重的甚至有可能是災難性的后果。本文以遷鋼公司高爐風機的一次軸位移故障為例，詳細介紹了軸流式高爐風機軸位移類故障的原因和相關的故障分析及處理，以期為廣大冶金同行提供參考。
3 改進措施及效果
2017年2月中旬對4號風機進行檢修，處理氣封漏氣問題，低壓側氣封重新鑲，進氣側平衡封南北雙側，氣封間隙平均為1.17mm,檢修后恢復至0.4mm,試車后軸位移由0.15mm緩慢升高，穩定在0.52mm左右，但仍偏高(0.55mm報警，0.8mm停機）。5月結合高爐檢修，對4號風機進行重新鑲氣封，做動平衡，檢修回裝后試機正常，當靜葉角度為55.5°時進氣側X向軸振動波形圖的峰值為27.4pm,軸位移為0.40mm,各項參數正常。
4 結語
軸位移異常是高爐風機運行過程中聯鎖停機的重要因素，相對于其他故障類型，軸位移類故障并不常見。同時，發生軸位移故障時應引起高度重視，其原因是多方面的，若不及時處理，則可能對機組造成嚴重的甚至有可能是災難性的后果。本文以遷鋼公司高爐風機的一次軸位移故障為例，詳細介紹了軸流式高爐風機軸位移類故障的原因和相關的故障分析及處理，以期為廣大冶金同行提供參考。
來源：《首鋼科技》