某水泥廠電機風機膜片聯(lián)軸器破裂的現(xiàn)場檢測分析

劉宇飛　陳友輝

（廣州市湘力工業(yè)技術服務有限公司）

1　故障現(xiàn)象

今年年初，應某工程公司要求，我司兩名工程師到某水泥廠對立磨循環(huán)風機及驅(qū)動電機進行針對性檢測。

循環(huán)風機經(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)動電機為原產(chǎn)自法國的直流電機，型號為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，瞬時扭矩254000Nm，Z大許用轉(zhuǎn)速1200rpm。聯(lián)軸器的補償值：角向0.13°時為±5.2mm，角向0.5°時為±2.6mm。

2　分析思路與檢測方法

首先分析該聯(lián)軸器承載能力。對照上述數(shù)據(jù)，可知電機正常輸出扭矩遠低于聯(lián)軸器公稱扭矩，電機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)格的風機上使用該款聯(lián)軸器，并未收到聯(lián)軸器破裂報告，這也從側(cè)面佐證了這一推斷。

其次檢測影響聯(lián)軸器實際應用的現(xiàn)場數(shù)據(jù)并排除正常項，即可得到導致聯(lián)軸器破裂的具體原因?；诙嗄昙夹g積累，我們應用了如下檢測方法：

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

-軸對中檢測。使用SKF精密激光對中儀測取風機與電機的軸對中數(shù)據(jù)，并判斷是否滿足要求；

-電機和風機振動分析。使用SKFMicrolog振動數(shù)據(jù)采集儀及專業(yè)分析軟件，分析電機和風機的軸承、轉(zhuǎn)子和葉輪等是否存在異常振動。

3　外觀檢測

循環(huán)風機和驅(qū)動電機正常啟動后，未發(fā)現(xiàn)基礎松動，轉(zhuǎn)速變動時，發(fā)現(xiàn)電機有軸向竄動現(xiàn)象，竄動距離目測約3-6mm。停機檢查在用輪胎聯(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，電機底部四個螺栓孔與基座固定螺栓之間的徑向單邊間隙，目測不大于1mm。

破裂膜片聯(lián)軸器兩側(cè)內(nèi)孔未發(fā)現(xiàn)明顯的拖動摩擦痕跡，中間軸套有一條斜向貫穿裂紋。現(xiàn)場人員反映，膜片聯(lián)軸器投入使用時，外端面已接觸到風機和電機的軸伸端臺階。

4　振動檢測

4.1 檢測結果

循環(huán)風機和驅(qū)動電機的兩端振動總值和加速度包絡總值正常，均未在頻譜中發(fā)現(xiàn)明顯的機械故障頻率特征如動不平衡、不對中等，亦未發(fā)現(xiàn)軸承缺陷頻率特征。

4.2 驅(qū)動電機振動頻譜圖

速度頻譜圖

加速度包絡頻譜圖

4.3 循環(huán)風機振動頻譜圖

速度頻譜圖

加速度包絡頻譜圖

5　激光對中檢測

設容差選擇條件為1000-2000rpm，則此時平行偏差允許0.1mm，角度偏差允許0.08（毫米/100）。實測值顯示，電機與風機軸對中垂直方向的平行偏差已超標（實測值為-0.35mm）。

6　綜合分析

綜合上述檢測結果，分析如下：

6.1風機和電機兩者軸承沒有明顯的缺陷頻率特征，故不會對聯(lián)軸器產(chǎn)生不良的振動影響。膜片聯(lián)軸器兩端內(nèi)孔無明顯拖動摩擦，可知聯(lián)軸器沒有滑移；

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

6.3速度變化時，電機轉(zhuǎn)子有竄動現(xiàn)象，這是典型的因電機轉(zhuǎn)子偏離磁力中心線而產(chǎn)生的竄動現(xiàn)象。因電機底部螺孔與基座固定螺栓的調(diào)整間隙極小（單邊1mm），而膜片聯(lián)軸器兩側(cè)外端面已經(jīng)分別頂?shù)斤L機和電機的軸伸端臺階，即電機與風機可調(diào)整的相對位置不大，可推定使用膜片聯(lián)軸器時也存在竄動問題；

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

6.5 這款膜片聯(lián)軸器的補償值在理想狀況下為±5.2mm，對中不良時為±2.6mm。當前目測電機轉(zhuǎn)子竄動為3-6mm，如存在對中不良則竄動值明顯會超過補償值。在巨大的往復軸向力作用下，膜片聯(lián)軸器不斷地被反復擠壓和拉伸，Z終因超過疲勞強度而開裂；

6.6軸向竄動同時會對軸承、軸承室和油蓋造成很大的損害，嚴重時會造成電機和風機整體失效，必須予以重視。

7　建議：

-停機檢查電機安裝位置并做必要調(diào)整，以確保電機運轉(zhuǎn)時轉(zhuǎn)子不偏離磁力中心線；

-對風機和電機實施精密軸對中處理；

-檢測電機前后軸承室和電機軸承油蓋凸起面有無磨損，如有磨損，則安排修復；

-請工程公司校核當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）