劉宇飛 陳友輝
（廣州市湘力工業技術服務有限公司）
1 故障現象
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風機及驅動電機進行針對性檢測。
循環風機經該工程公司改造，原輪胎聯軸器被替換為膜片聯軸器，型號為TDJ8-9011-00T71(Z)。2021年3月改造完畢投入使用至今，期間出現多次聯軸器破裂現象，Z近一次聯軸器破裂是在今年春節假期，用戶不得已換回原輪胎聯軸器使用。驅動電機為原產自法國的直流電機，型號為CIR 710S，功率1650KW，電壓750V，電流7310A，轉速1000r/min。
據工程公司提供的數據，該聯軸器工作條件是：功率1650kw，轉速1000rpm，公稱扭矩100000Nm，峰值扭矩191000Nm，瞬時扭矩254000Nm，Z大許用轉速1200rpm。聯軸器的補償值：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
首先分析該聯軸器承載能力。對照上述數據，可知電機正常輸出扭矩遠低于聯軸器公稱扭矩，電機Z高轉速也低于聯軸器許用轉速，因而可推斷理論上聯軸器承載能力沒有問題。工程公司稱在多處同樣規格的風機上使用該款聯軸器，并未收到聯軸器破裂報告，這也從側面佐證了這一推斷。
其次檢測影響聯軸器實際應用的現場數據并排除正常項，即可得到導致聯軸器破裂的具體原因。基于多年技術積累，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、聯軸器兩側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據，并判斷是否滿足要求；
-電機和風機振動分析。使用SKFMicrolog振動數據采集儀及專業分析軟件，分析電機和風機的軸承、轉子和葉輪等是否存在異常振動。
3 外觀檢測
循環風機和驅動電機正常啟動后，未發現基礎松動，轉速變動時，發現電機有軸向竄動現象，竄動距離目測約3-6mm。停機檢查在用輪胎聯軸器，聯軸器兩端溫度正常，輪胎外觀未發現裂紋或明顯變形，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。
破裂膜片聯軸器兩側內孔未發現明顯的拖動摩擦痕跡，中間軸套有一條斜向貫穿裂紋。現場人員反映，膜片聯軸器投入使用時，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
循環風機和驅動電機的兩端振動總值和加速度包絡總值正常，均未在頻譜中發現明顯的機械故障頻率特征如動不平衡、不對中等，亦未發現軸承缺陷頻率特征。
4.2 驅動電機振動頻譜圖
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，故不會對聯軸器產生不良的振動影響。膜片聯軸器兩端內孔無明顯拖動摩擦，可知聯軸器沒有滑移；
6.2當前軸對中垂直方向的平行偏差已經超標，因使用了對軸不對中補償度極高的輪胎聯軸器，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。考慮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整間隙極小（單邊1mm），可推測以前安裝膜片聯軸器時軸對中精度未必會優于當前水平，即有可能存在軸對中精度超標的現象。雖然膜片聯軸器亦有較好的撓度補償功能，但顯然不如輪胎聯軸器，軸不對中超標必然會影響前者使用壽命；
6.3速度變化時，電機轉子有竄動現象，這是典型的因電機轉子偏離磁力中心線而產生的竄動現象。因電機底部螺孔與基座固定螺栓的調整間隙極小（單邊1mm），而膜片聯軸器兩側外端面已經分別頂到風機和電機的軸伸端臺階，即電機與風機可調整的相對位置不大，可推定使用膜片聯軸器時也存在竄動問題；
6.4使用膜片聯軸器時，電機轉子受電磁力影響沿軸向一側竄動，同時又受到聯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整，以確保電機運轉時轉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軸器的使用要求。
（來源：廣東水泥與混凝土）
