焦炉设备中风机设备检修的探讨

焦炉设备中风机设备检修的探讨

杨天啸

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摘要：焦炉设备生产运营期间，风机主要负责加压输送。近年来，生产企业在“双碳”目标下通过降低风机运行故障、进行风机提升改造等综合措施，有效实现了节能降耗、提质增效目标。当前，正值工业行业高质量建设与高水准运营阶段，此类企业应结合高质量发展主题持续升风机设备检修水平，为其实践保驾护航。文章中概述了风险设备检修的重要性，从检修角度剖析了其常见故障与主要问题，并针对喘振故障、轴承振动与温度升高故障进行了具体讨论，提出了较有针对性的处理措施。

关键词：焦炉设备；风机设备；检修

    焦炉风机设备主要由主机、转子、叶片等构成，应用时主要按“大系统+小系统”的控制模式运行，主要系统包括：（1）主机系统；（2）仪表控制系统；（3）传动系统；（4）电机驱动系统等。其中，传动系统又分为增速器与联轴器。实践经验表明，此类风机运行中的做功主要通过叶轮转动完成。以常用的透平式鼓风机为例，通常按煤气→管道、导流器→工作翼轮→扩压器→返回第二叶轮的标准流程进行往复应用。但是，在使用过程中受到客观因素与主观因素影响，容易发生工作叶轮动不平衡、机械连接部位松动、通流管路受阻、轴承故障等，这既与设备的先天问题有关，也牵涉到转子故障问题，因而应从检修角度对其做进一步研讨。

1、焦炉设备中风机设备检修的重要性

1.1从行业竞争角度分析

    目前，焦化企业依托统一大市场建成后形成的新发展格局下，参与了全球同行业竞争。经过近几年的实践，此类企业普遍认识到竞争内容从“规模化”竞争向“定价权”竞争、“供应链”竞争的转移。在这种前提下，此类企业为了争夺同行业质量体系管理标准制定权，必须加强技术研发，通过知识产权创新增强竞争优势。风机设备在整个生产系统中发挥着核心作用，作为生产系统运行的心脏，其每一次检修都关乎到生产总体运行成本，此类企业应以问题为导向，通过对其故障的检修与处理，辅助相关技术创新降本增效。与此同时供应链竞争打破了企业单打独斗参与竞争的局面，此类企业应从行业中普遍存在的风险设备检修问题着手，进一步通过解决生产链条中的问题，扩大自身在供应链方面的可营利空间。

1.2从企业效益角度分析

    在中国特色社会主义制度中，我国更加强调人、自然、社会等方面的和谐发展。具体而言，进入新时代后，政府通过宏观调控推动企业自发进行现代化改革。从当前的改革成果看，我国企业在追求经济效益的同时，既承担了相应的社会责任，也将生态环境保护作为了企业内涵式、信约化、高质量发展的前提条件。在这种发展现状下，也进一步促使我国企业在战略目标定位中设置了综合效益目标。对于焦化企业风机设备处于核心地位，风机的稳定运行，关乎到企业的综合效益，因而在当前阶段，此类企业需要持续加强对其故障与问题的检修及处理，保障综合效益产出。

2、焦炉设备中风机设备故障与问题分析

2.1常见故障

焦炉设备中风机设备故障主要发生于运行期间，常见故障包括工作叶轮损坏、动不平衡、机械连接部位松动、通流管路受阻、轴承故障五种。分述如下：

（1）以工作叶轮损坏为例，工作叶轮固定于主轴之上，运行期间始终处于高速运转状态，随着运行时间的延长，容易受杂质凝结、开焊、磨损等因素影响导致其损坏。（2）以动不平衡为例， 当工作叶轮出现损坏后，其风机转子位置的动平衡会因其间接影响而出现不稳定，进而引发振动故障，具体表现为振动（3）以机械连接部位松动为例，转子部位的部件连接特征表现在自锁性方面。通常情况下，如果温度变化在参数设计范围内、动载荷平稳、无剧烈振动机械连接部位不会发生松动现象。但是，当其上述三种要素中的某一要素变化较大时，通过机械作用力会引发连接部位或松或紧，进而造成松动现象并威胁到主机安全。（4）以通流管路受阻为例，风机设备进出口位置设置有流量控制部件，如果存在出口开度过小、后段管道堵塞产生高背压，或者出现进口管路堵塞、进口开度过小导致流量过低，均对风机正常运行造成影响，极端情况下风机运行区间进入驼峰曲线左侧非稳定区间风机出现喘振现象。（5）以轴承故障为例，设备运行时负载发生变化与转子出现动不平衡等问题时，轴承受到冲击，且伴随设备的长期运行润滑油逐渐劣化，润滑效果逐渐偏向于边界润滑，最终导致轴承不能正常运行。

2.2主要问题

从上述五种常见故障看，在风机设备运行期间可以归纳出两大主要问题：（1）运行系统缺陷；（2）转子故障。分述如下：

从运行系统缺陷看，即使煤气鼓风机处于正常工况，润滑油流入时也会出现损失或润滑作用不能正常发挥的情况。而且，在日常检修中发现煤气鼓风机润滑系统应用期间容易发生结垢现象，集中表现在滤网、油管、油箱中，由此说明煤气通风机润滑系统存在先天不足。除此之外，气体鼓风机使用时，因型号、操作方式不同，联合应用时受到相互影响易出现鼓风机电流减小的现象。例如，煤气种类不同、送风机特性存在差异，对循环管的要求也不尽相同，在同一系统中协同应用不同设备时不排除转速误差的出现，进而给风机设备运行造成相应干扰。

从转子故障方面看，风机运行期间主要依靠叶轮旋转保障其功能的有效发挥，但是，当叶轮不均衡、转子不对中的情况发生时，风机设备很容易发生转子故障。安装风机的过程中，容易因部分工作人员因综合素质不全，导致安装精度不足，转子不对中。在这种前提下，如果叶轮、转动齿轮中出现了结垢、损坏、松动、氧化等现象，那么在叶轮旋转惯性力影响下便会造成风机设备转子质量与几何中心轴发生偏移问题，进而通过分散风机设备回转力量增加载荷到轴承上。进一步损坏风机设备中的零部件，引起转子故障，严重时可导致停机故障。除以上影响因素外，还包括轴承座的高度设计误差、联轴器设计误差，以及安装过程中连接装置时出现的中轴线与轴承偏移等因素，因而检修人员应充分考虑这种情况下可能发生的高频振动等风险。

3、焦炉设备中风机设备故障与问题处理措施

从笔者近年来对焦炉设备中风机设备故障相关文献的自主学习、同行研讨，以及现场故障查看及处理经验看，尽管此类设备检修中的常见故障较多，但根据对其主要问题的分析发现，其中最容易发生的故障与问题为喘振、轴承振动与温度变化。因而，为了论述的清晰性，下面仅对这两种故障的原因做出具体解析，并提出相应的处理措施。

3.1以喘振处理为例

3.1.1主要危害

    从危害方面看，喘振故障发生后，危害相对较大，会直接影响工作生产、威胁风机设备安全运行及对设备造成损坏。具体而言：（1）如果风机运行期间出现了喘振故障，首先其中的气流会呈现出周期性振动，振动程度相对强烈，此时输送气流不稳定并导致风机设备流量与压力等发生变化，干扰人员操作、阻碍仪器功能有效发挥。（2）喘振发生后，如果未及时检修与处理，会持续振动并产生巨大噪音，此时不仅降低工作环境舒适性，还可能导致机组轴密封位置出现泄漏，进而给安全事故的发生埋下隐患。（3）喘振故障发生后，会加剧内部零件之间的摩擦和碰撞，进而影响其使用寿命。

3.1.2判断方法

喘振发生初期，如果存在检修制度与管理不完善，或者检修人员专业素养不足等情况，喘振不易发现。但是在检修制度、机制、在线监控系统等完备的条件下，检修人员可以通过对其振动、声响等指标的检查判断是否存在喘振。例如，检修人员发现了通风机周期性吸气并排放大量压缩空气的情况，应充分意识到这种情况下可能造成的强冲击，并对其频率进行查看，如果管道与风机存在低频振荡，那么检修人员应对其中的低吼声进行查看。除此之外，检修人员还应综合考虑流量表、压力表、电流波动、机壳温度，确保判断的精准性。

3.1.3成因分析

从表面上看，风机设备运行过程中，如果发生了工作叶轮动不平衡或者通流管受阻故障，会进一步引起喘振故障。实质上，喘振的主要原因具有一定的复杂性，要求检修人员对其进行深入讨论并为后续处理措施的制定提供更为详实的依据。具体而言，风机设备处于正常工况时，气流趋于稳定。当喘振发生后，会出现吸入流量减小的情况，或者管道出口管网气压增加的情况，进而影响气流自动平衡。此时，进出口管网的气压大大超过了叶轮排放的压力，进而造成气体逆流现象并撞击叶轮工作面。随着管网气压增加，气流会形成正向流动趋势。长此以往，正反运动周期条件下的周期性振荡会逐渐加剧，进而引发喘振故障。除主要原因外，检修人员应充分考虑增速机高速运转和风道堵塞受阻等次要原因。

3.1.4处理措施

目前，在检修实践中要求以“预防为主，防治结合”的原则对喘振故障进行处理，并且应从企业本质安全管理角度强调预防喘振的重要性。根据喘振的主要原因是气体压强突然改变引发，建议尽可能规避操作时的气体逆向流转。具体而言，煤气属于有毒有害气体，危险性相对较高，放空必然会导致风险事件，进而通过事故传导链引发安全事故。因而，检修人员应采用“回流循环法”，一方面使压缩机中流入的气体量增大，另一方面将尽可能的增大风机进口气量，减小出口管道阻力，从根本上减少该故障的发生概率。实施过程中，检修人员既可以根据气体回流过程，适当提高风机设备的转速，也需要结合煤气流量减少的实际情况，采用调节交通管阀门的方法提前打开回流阀，确保吸入口能吸入部分出口位置返回的气体等。针对其中的次要原因，应结合风机设备工作叶轮、动平衡、通流管方面的故障，进行常规化维修处理。

3.2以轴承振动与温度变化为例

3.2.1成因分析

造成轴承振动与温度变化的原因包括煤气含有杂质转子动不平衡、转子轴弯、维修不当。具体如下：（1）在流体力学理论下，大量杂质混杂于煤气后，叶轮中产生的空气涡流较大，并且在转子叶片上，此时会聚集大量的杂质。随着负荷增加，通过离心力作用会将杂质抛出，并导致叶轮动不平衡。（2）在设备停车后未及时进行盘车操作，开机时风机未充分热车，支撑轴承安装错位，间隙调整不合适。（3）检修人员在运维管理期间，对轴承进行维修与保养时，如轴承间隙参数控制不精准，对润滑油温度控制不严格，也会诱发其出现振动现象，并且增加轴承工作温度。

3.2.2处理措施

    对上述故障进行处理时，需要采用综合措施。具体如下：（1）对煤气清洁度进行有效控制，如安装滤清器。根据转子转速与机组固有频率，选择合适的平衡检测方案，保障转子动平衡偏差小于规定值。（2）风机处于备用状态应定期进行盘车，机组停机检修期间，应按照机组使用说明书选择合适的检修方案对风机进行检修，调整轴承安装位置、配合间隙。开机时充分热机，禁止带负荷起启动（3）在机组停机维保过程中，应进行系统性分析与专项化维修，做好各项维保工作的技术指标控制等。

3.3系统缺陷与转子故障处理措施

    从长远检修看，风机设备运行系统先天缺陷需通过技术创新解决。建议焦化企业从供应链竞争角度与供应商进行技术交流与问题研讨，联合开展相应的研发项目。从常规检修看，应按“大系统+小系统”对其控制系统实施分离控制。例如，在当前把CPU、主控制模块拆分为两个独立系统，对其进行独立的电力供应，减少其故障发生后可能对转子产生的影响。至于风机润滑系统方面的缺陷，应通过一些检查维修手段进行合理控制，减少其故障发生率。例如，及时清理结垢，并落实到滤网、油管、油箱、变压器中。再如，更换不同的润滑剂产品，降低其污染，提高其使用效果等。

结束语

    总之，焦炉设备中的风机设备十分重要，关系到整个生产运行效率与节能效果。结合上述分析可以看出，此类设备的常见故障较多并且集中表现在风机运行系统缺陷与转子故障方面。因而，建议生产企业积极吸收前期改革实践中积累的检修经验，一方面遵循思路决定出路的大原则选择“具体问题，具体分析，针对性解决”方法，制定适配性较高的处理措施。另一方面应从系统检修的层面严格按设计、制造、安装、运行、维保等流程，尝试创新全过程检修模式，尽可能使全流程的检修工作获得精细化处理，进而提高检修效率，保障其运行效果，辅助生产企业提高要素生产率，最终产出经济效益、环境效益、社会效益。

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