某水泥廠電機(jī)風(fēng)機(jī)膜片聯(lián)軸器破裂的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)分析

劉宇飛　陳友輝

（廣州市湘力工業(yè)技術(shù)服務(wù)有限公司）

1　故障現(xiàn)象

今年年初，應(yīng)某工程公司要求，我司兩名工程師到某水泥廠對(duì)立磨循環(huán)風(fēng)機(jī)及驅(qū)動(dòng)電機(jī)進(jìn)行針對(duì)性檢測(cè)。

循環(huán)風(fēng)機(jī)經(jīng)該工程公司改造，原輪胎聯(lián)軸器被替換為膜片聯(lián)軸器，型號(hào)為TDJ8-9011-00T71(Z)。2021年3月改造完畢投入使用至今，期間出現(xiàn)多次聯(lián)軸器破裂現(xiàn)象，Z近一次聯(lián)軸器破裂是在今年春節(jié)假期，用戶不得已換回原輪胎聯(lián)軸器使用。驅(qū)動(dòng)電機(jī)為原產(chǎn)自法國的直流電機(jī)，型號(hào)為CIR 710S，功率1650KW，電壓750V，電流7310A，轉(zhuǎn)速1000r/min。

據(jù)工程公司提供的數(shù)據(jù)，該聯(lián)軸器工作條件是：功率1650kw，轉(zhuǎn)速1000rpm，公稱扭矩100000Nm，峰值扭矩191000Nm，瞬時(shí)扭矩254000Nm，Z大許用轉(zhuǎn)速1200rpm。聯(lián)軸器的補(bǔ)償值：角向0.13°時(shí)為±5.2mm，角向0.5°時(shí)為±2.6mm。

2　分析思路與檢測(cè)方法

首先分析該聯(lián)軸器承載能力。對(duì)照上述數(shù)據(jù)，可知電機(jī)正常輸出扭矩遠(yuǎn)低于聯(lián)軸器公稱扭矩，電機(jī)Z高轉(zhuǎn)速也低于聯(lián)軸器許用轉(zhuǎn)速，因而可推斷理論上聯(lián)軸器承載能力沒有問題。工程公司稱在多處同樣規(guī)格的風(fēng)機(jī)上使用該款聯(lián)軸器，并未收到聯(lián)軸器破裂報(bào)告，這也從側(cè)面佐證了這一推斷。

其次檢測(cè)影響聯(lián)軸器實(shí)際應(yīng)用的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)并排除正常項(xiàng)，即可得到導(dǎo)致聯(lián)軸器破裂的具體原因?；诙嗄昙夹g(shù)積累，我們應(yīng)用了如下檢測(cè)方法：

-外觀檢測(cè)。通過目視、耳聽和觸摸來查看設(shè)備基礎(chǔ)是否松動(dòng)、聯(lián)軸器兩側(cè)軸端是否存在滑移等；

-軸對(duì)中檢測(cè)。使用SKF精密激光對(duì)中儀測(cè)取風(fēng)機(jī)與電機(jī)的軸對(duì)中數(shù)據(jù)，并判斷是否滿足要求；

-電機(jī)和風(fēng)機(jī)振動(dòng)分析。使用SKFMicrolog振動(dòng)數(shù)據(jù)采集儀及專業(yè)分析軟件，分析電機(jī)和風(fēng)機(jī)的軸承、轉(zhuǎn)子和葉輪等是否存在異常振動(dòng)。

3　外觀檢測(cè)

循環(huán)風(fēng)機(jī)和驅(qū)動(dòng)電機(jī)正常啟動(dòng)后，未發(fā)現(xiàn)基礎(chǔ)松動(dòng)，轉(zhuǎn)速變動(dòng)時(shí)，發(fā)現(xiàn)電機(jī)有軸向竄動(dòng)現(xiàn)象，竄動(dòng)距離目測(cè)約3-6mm。停機(jī)檢查在用輪胎聯(lián)軸器，聯(lián)軸器兩端溫度正常，輪胎外觀未發(fā)現(xiàn)裂紋或明顯變形，電機(jī)底部四個(gè)螺栓孔與基座固定螺栓之間的徑向單邊間隙，目測(cè)不大于1mm。

破裂膜片聯(lián)軸器兩側(cè)內(nèi)孔未發(fā)現(xiàn)明顯的拖動(dòng)摩擦痕跡，中間軸套有一條斜向貫穿裂紋?，F(xiàn)場(chǎng)人員反映，膜片聯(lián)軸器投入使用時(shí)，外端面已接觸到風(fēng)機(jī)和電機(jī)的軸伸端臺(tái)階。

4　振動(dòng)檢測(cè)

4.1 檢測(cè)結(jié)果

循環(huán)風(fēng)機(jī)和驅(qū)動(dòng)電機(jī)的兩端振動(dòng)總值和加速度包絡(luò)總值正常，均未在頻譜中發(fā)現(xiàn)明顯的機(jī)械故障頻率特征如動(dòng)不平衡、不對(duì)中等，亦未發(fā)現(xiàn)軸承缺陷頻率特征。

4.2 驅(qū)動(dòng)電機(jī)振動(dòng)頻譜圖

速度頻譜圖

加速度包絡(luò)頻譜圖

4.3 循環(huán)風(fēng)機(jī)振動(dòng)頻譜圖

速度頻譜圖

加速度包絡(luò)頻譜圖

5　激光對(duì)中檢測(cè)

設(shè)容差選擇條件為1000-2000rpm，則此時(shí)平行偏差允許0.1mm，角度偏差允許0.08（毫米/100）。實(shí)測(cè)值顯示，電機(jī)與風(fēng)機(jī)軸對(duì)中垂直方向的平行偏差已超標(biāo)（實(shí)測(cè)值為-0.35mm）。

6　綜合分析

綜合上述檢測(cè)結(jié)果，分析如下：

6.1風(fēng)機(jī)和電機(jī)兩者軸承沒有明顯的缺陷頻率特征，故不會(huì)對(duì)聯(lián)軸器產(chǎn)生不良的振動(dòng)影響。膜片聯(lián)軸器兩端內(nèi)孔無明顯拖動(dòng)摩擦，可知聯(lián)軸器沒有滑移；

6.2當(dāng)前軸對(duì)中垂直方向的平行偏差已經(jīng)超標(biāo)，因使用了對(duì)軸不對(duì)中補(bǔ)償度極高的輪胎聯(lián)軸器，故在風(fēng)機(jī)和電機(jī)的振動(dòng)頻譜中沒有檢測(cè)到明顯的軸不對(duì)中缺陷頻率特征?？紤]到風(fēng)機(jī)的位置是固定不變的，而電機(jī)底部螺孔與基座固定螺栓的調(diào)整間隙極小（單邊1mm），可推測(cè)以前安裝膜片聯(lián)軸器時(shí)軸對(duì)中精度未必會(huì)優(yōu)于當(dāng)前水平，即有可能存在軸對(duì)中精度超標(biāo)的現(xiàn)象。雖然膜片聯(lián)軸器亦有較好的撓度補(bǔ)償功能，但顯然不如輪胎聯(lián)軸器，軸不對(duì)中超標(biāo)必然會(huì)影響前者使用壽命；

6.3速度變化時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)子有竄動(dòng)現(xiàn)象，這是典型的因電機(jī)轉(zhuǎn)子偏離磁力中心線而產(chǎn)生的竄動(dòng)現(xiàn)象。因電機(jī)底部螺孔與基座固定螺栓的調(diào)整間隙極?。▎芜?mm），而膜片聯(lián)軸器兩側(cè)外端面已經(jīng)分別頂?shù)斤L(fēng)機(jī)和電機(jī)的軸伸端臺(tái)階，即電機(jī)與風(fēng)機(jī)可調(diào)整的相對(duì)位置不大，可推定使用膜片聯(lián)軸器時(shí)也存在竄動(dòng)問題；

6.4使用膜片聯(lián)軸器時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)子受電磁力影響沿軸向一側(cè)竄動(dòng)，同時(shí)又受到聯(lián)軸器膜片推力或拉力作用而返回，從而形成軸向的往復(fù)運(yùn)動(dòng)；

6.5 這款膜片聯(lián)軸器的補(bǔ)償值在理想狀況下為±5.2mm，對(duì)中不良時(shí)為±2.6mm。當(dāng)前目測(cè)電機(jī)轉(zhuǎn)子竄動(dòng)為3-6mm，如存在對(duì)中不良則竄動(dòng)值明顯會(huì)超過補(bǔ)償值。在巨大的往復(fù)軸向力作用下，膜片聯(lián)軸器不斷地被反復(fù)擠壓和拉伸，Z終因超過疲勞強(qiáng)度而開裂；

6.6軸向竄動(dòng)同時(shí)會(huì)對(duì)軸承、軸承室和油蓋造成很大的損害，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成電機(jī)和風(fēng)機(jī)整體失效，必須予以重視。

7　建議：

-停機(jī)檢查電機(jī)安裝位置并做必要調(diào)整，以確保電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)轉(zhuǎn)子不偏離磁力中心線；

-對(duì)風(fēng)機(jī)和電機(jī)實(shí)施精密軸對(duì)中處理；

-檢測(cè)電機(jī)前后軸承室和電機(jī)軸承油蓋凸起面有無磨損，如有磨損，則安排修復(fù)；

-請(qǐng)工程公司校核當(dāng)前工況條件是否滿足膜片聯(lián)軸器的使用要求。

（來源：廣東水泥與混凝土）