风机转子-气封碰摩故障研究

风机转子-气封碰摩故障研究

 

      核心提示：转子动静碰摩是高速旋转机械的典型故障之一。以处理一新安装风机碰摩故障为研究背景，建立数学模型，分别从理论和测试手段描述了动静碰摩的发生原因及其发展机理，并对识别、判断碰摩振动及采取相应措施作了一些有益的探讨。 

　　为了提高高速旋转机械的效率，往往把其密封和轴承间隙调得较小，以减少气体和润滑油泄漏。但小间隙除了会引起流体动力激振之外，还会发生转子与静止部件的摩擦。例如，轴的挠曲、转子不平衡、转子与定子热膨张不一致、气体动为作用、密封力作用以及转子对中不良等原因引起的振动均可导致摩擦损伤，严重的可以造成损伤事故。

　　转子与静止件发生径向摩擦存在两种情况，一是转子在涡动过程中与静止件发生局部或周期性的碰摩。转子与静生件发生瞬问接触，转子刚度增大；被静止件反弹后脱离接触，转子刚度减小，井且发生横向自由振动。因此，转子刚度在接触与非接触两者之间变化，转子横向自由振动与强迫的旋转运动、涡流运动叠加在一起，产生一些特有的、复杂的振动响应频率。二是转子与静止件的摩擦接触弧度较大时，会发生连续的全周接触摩擦。当旋转机械发生强烈振动时，轴颈于轴瓦发生大面积干摩擦，由于摩擦力很大，转子处干完全失稳状态。

　　一、碰摩案例

　　某新安装的风机，型号为SJK2500-410/94，进气容积流量为2250m3/min，排气压力410kPa，有四级叶轮，分为两段，段间安装有中冷器，转速为4 394r/min。风机启动后，迸风阀全开进行无负荷试车，发现进气端轴振动逐渐增大，虽无太大的波动，但是随着时间的推移，振动上升到100μm，且高压端轴振也尾随低压端逐渐增大，整个过程***机蜗壳振动并不大，各振动传感器均工作正常。鉴于振动已超标且仍没有趋于稳定的迹象，随即决定停车处理。首先检查进气端轴承，核实间隙，巴氏合金瓦没有异常，顶隙和侧隙均在允许范围内。

　　风相状态监测系统的振动测点布置如图1所示，采样频率2kHz，为探寻振动故障的具体原因，对采集到的低压端车曲辰动数据做相关处理，得到垂直方向时域波形图

　　振动具有明显的碰摩特征。时域波形存在削顶现象，频谱图上除转子工频外，还有丰富的高次谐波成分，全息谱中出现多个频率（1~8倍频）的椭圆，轴心合成轨迹存在尖角，从历史数据曲线还可发现轴振动随Ⅰ段出气温度的升高而增大，由以上特征可判断振动故障是由碰摩引起的。

　　开缸检查后，发现转子和气封发生全周碰摩，一级叶轮下气封受热出现严重收口，转子上有明显划痕。后对该气封进行刮研，重新调整了间隙，再次启车，并严格控制调整进风阀的速度，放缓负荷增加幅度，各振动值稳定在合格范围内，风机运转正常。