大型选粉机振动测试及故障分析

　　选粉机主要用于干法圈流粉磨系统中，它对提高磨机产量、保证水泥产品质量起着非常重要的作用。选粉机的振动会造成非计划性停机或损坏零部件，给生产造成损失。2004年3月，某厂一台大型选粉机出现严重振动现象，为正确地指导设备维修，避免设备发生严重的损坏，对其振动进行分析并正确地对机器运行状态作出评价显得尤为重要。
　　1　测试仪器
　　（1）丹麦B&K公司2513振动测试仪。
　　（2）美国PCB480B02加速度传感器及电荷放大器。
　　（3）日本TEAC七通道磁带记录仪。
　　（4）美国HP3562A动态信号分析仪。
　　2　测量系统及测点布置
　　2.1 测试分析方案
　　（1）根据大型旋转机械振动强度评价标准ISO/IS3945-1985、IS0/IS2732的规定，测量机械轴承部位振动的速度均方根值，即振动强度值，用以评价和判明机器振动强度是否超标。
　　（2）根据选粉机电机的转速及减速器结构，计算减速器的主要特征频率，如各轴的旋转频率、齿轮啮合频率等，作为振动信号频率分析及故障诊断的主要参数依据。
　　（3）用振动加速度传感器、电荷放大器及磁带机，测量记录各典型测点（各轴承座）的振动信号，在动态信号分析仪（HP3562A）上进行振动信号的时域分析和频域分析。根据理论计算结果，分析振动的主要优势频率，判明其主要振源，诊断是否存在故障，确定故障源。
　　2.2 测量系统结构及测点布置
　　测量系统统结构及测点布置如1 图所示。 　　测点1位于电机尾部轴承附近，测点2位于电机负荷端轴承附近，测点3位于减速机输入端轴承附近，测点4、5 分别位于减速机第Ⅱ、Ⅲ级传动轴支撑轴承附近，测点6在减速机的支撑架上，A、B为振动加速度传感器。
　　3　系统振动强度结果及信号分析
　　3.1 振动强度测量结果
　　各测点的振动强度测量结果如表1所示。 　　选粉机1^#～5^#测点振动强度均已达到D级（不允许使用），尤其是4^#及5^#测点x方向的振动强度Z大，已达到18mm/s，严重超标，说明选粉机在x方向上承受着异常大的载荷，且支撑刚度较差。
　　3.2 振动信号分析
　　由选粉机的原始参数不难求出减速机各传动轴的回转频率为：高速轴为16.2Hz ，中间轴为7.6Hz ，低速轴为2.3Hz。由于所测信号图较多，为便于分析，我们从中选取几个比较典型的图，如图2～3所示。对这些信号的综合分析，归纳如下： 　　（1）频谱图上的频率成分较为简明，主要是电机输出轴（即减速机输入轴）的转动频率（16.2Hz）及其在各啮合频率上的调制，且16.2Hz为主导优势频率，表明引起选粉机产生强烈振动的原因是简明的。
　　（2）在图2到图3a以上，均明显地看到电机轴回转频率16.2Hz频率成分，表明可能有电机输出轴与减速机输入轴不对中、电机轴偏心或不平衡、电机输出轴承或减速机输入轴承间隙较大等现象，应具体查明。
　　（3）在测点3的时域及频域图上，可明显地看到齿轮啮合的冲击振动较强烈（啮合频率为410Hz左右），并且分布不均匀，表明z1与z2的齿面有一定程度的损伤，其中个别齿损伤较严重。另外，在进行电机输出轴与减速机输入轴对中时，应注意z1与z2的轴向位置以保持良好的啮合状态。
　　此外选粉机壳体支撑梁切向振动烈度比其它两个方向大得多，表明切向动刚度差，这也是引起振动的重要原因。
　　4　改进措施及取得的成效
　　（1）测试表明，选粉机电机输出轴与减速机输入轴的对中性不好，是引起16.2Hz振动的主要原因。在机器安装调试时，应采取较精密的仪表（如千分表等）准确地进行调整，否则达不到预期效果。
　　（2）级齿轮传动质量差是引起410Hz振动大的主要原因，须确保其制造质量和装配精度。因此，必须对两轮的安装距进行仔细调整，并用涂色法进行接触区的检验，以确保其啮合质量。
　　（3）根据规定：“对于刚性转子，当n<1800r/min和长径比L/D<5或者n<900r/min的情况，只需做静平衡”。选粉机转子n=140r/min ，远小于900r/min，故只需做静平衡即可。测试表明不平衡力引起的振动量级较小，说明转子的不平衡力不大。但必须指出选粉机原有的叶片数为16片，现只有14片，其通过频率f=32.7Hz，正好与减速机高速轴的回转频率16.2Hz成倍频关系，相互激励，促使振动加剧。建议把卸去的两支叶片装上，并进行静平衡，以利于减少振动。
　　（4）轴承是回转部件的关键件，测试中发现电机输出轴与减速机输入轴的轴承均可能存在问题，应及时检修。注意间隙的合理调整和良好的润滑以保证回转精度。
　　（5）选粉机壳体支撑梁切向振动烈度比其它两个方向大得多，表明切向动刚度差。经检查，支撑槽钢有变形现象，应予以改进。
在采取以上相应技术措施后，对选粉机各测点再次进行测量，其振动平均强度见表2，从表中可看出，经改进后，电机X方向振动强度稍大，经研究认为电机底座X方向（与电机轴线垂直）刚度小，建议进一步改进，其它各测点的振动烈度均有明显降低。这说明，此次诊断结果是令人满意的。