不平衡类问题
清理转鼓、碟片积垢,修复磨损部位,必要时做现场动平衡;离心机同时检查加料方式是否造成物料分布不均。
制药和食品生产多是批次或连续流程,一台关键设备停下来,前后工序都要等,已经投料的批次可能整批报废,损失往往远大于设备维修本身。药品生产中关键设备维修后常常还要重新确认才能恢复使用,所以设备管理人员更希望提前发现劣化,在计划停机时一并处理,而不是等到轴承抱死、密封漏料再抢修。
这类工厂的使用环境也有自己的特点。设备大量采用不锈钢外壳,经常冲洗和在位清洗、在位灭菌,轴承座和电机反复经历冷热交替和潮湿,进水和润滑脂流失是常见的劣化原因。许多制剂和食品车间是多层布置,配料、混合在上层,压片、灌装、包装在下层,动力较大的设备放在楼板上而不是地面基础上,楼板跨中的设备振动会传到相邻房间甚至上下楼层。冷库、速冻间、蒸发和浓缩工段又有低温、高温、高湿的环境,传感器和仪器都要考虑适应性。
| 设备 | 常见振动问题 | 常见原因 | 测量重点 |
|---|---|---|---|
| 三足式、上悬式与卧式螺旋卸料离心机 | 加料和分离过程中振动突然增大,过临界时晃动明显,轴承和皮带寿命短 | 物料分布不均或滤布堵塞造成不平衡,转鼓磨损与结垢,减振支座老化,皮带张紧不当 | 轴承座三向振动,加料、分离、卸料各阶段的变化,启停过程的转速与振幅关系 |
| 碟式分离机 | 运行中振动缓慢上升,排渣时冲击明显 | 碟片间积渣或结垢造成不平衡,主轴轴承与立轴弹性支承劣化 | 机座与立轴附近振动趋势、排渣前后对比、轴承包络谱 |
| 搅拌罐与反应釜 | 搅拌轴摆动,机械密封频繁泄漏,罐体与操作平台晃动 | 搅拌轴弯曲或叶轮不平衡,减速机齿轮与轴承磨损,支腿或平台与运行频率接近共振 | 减速机轴承与齿轮特征、罐体支腿和平台振动、不同液位下的对比 |
| 混合机与湿法制粒机 | 低速大惯量设备运转时楼板明显晃动,减速机异响 | 周期性偏心载荷,楼板固有频率偏低,减速机磨损 | 设备支脚与楼板跨中竖向振动、运行周期内的时域波形、减速机振动 |
| 压片机 | 高速运转时机身和楼板振动增大,邻近称量设备读数不稳 | 冲头连续冲压形成周期性冲击,频率随转台转速和冲头数量变化,机座固定或垫铁松动 | 机身与地脚振动、冲压频率及其倍频、相邻房间楼面振动 |
| 灌装、封口与包装线 | 线体框架抖动,灌装量波动,视觉检测图像模糊,凸轮与链条磨损快 | 间歇运动机构的周期冲击,框架刚度不足,伺服动作参数与结构频率耦合 | 框架关键位置振动、动作节拍对应的频率成分、检测工位处振动 |
| 高压均质机与往复泵 | 出口管道剧烈振动,压力表指针抖动,支架焊缝开裂 | 柱塞往复产生压力脉动,脉动频率与管道固有频率接近,蓄能或缓冲装置失效 | 泵体与出口管道振动、管道压力脉动、支架处振动与固有频率 |
| 空压机、冷冻机与制冷压缩机 | 机组与管路振动大,冷库和速冻系统管道连接处泄漏 | 转子不平衡与不对中,往复式压缩机气阀与曲轴问题,管道脉动与支承不当 | 机组轴承座、基础和管道支架振动,进排气管路振动 |
制剂车间和食品车间的楼板往往同时承担两种角色:一边放着混合机、压片机、振动筛、粉碎机这类动力设备,一边放着电子天平、检重秤、在线称量和视觉检测设备。楼板跨度较大、厚度有限时,动力设备的运转频率可能落在楼板的固有频率附近,楼板发生共振,振动不但在本房间明显,还会沿楼板传到相邻的称量间、取样间和检测室。现场常听到的抱怨是楼上一开机,楼下天平读数就跳。
另一类常见情况是钢结构操作平台和设备夹层。洁净区内为了检修和操作方便,常在大型设备周围搭钢平台,后期改造又在平台上加装设备,平台刚度偏低时,人在平台上能明显感觉到晃动,设备和管道连接处也容易疲劳开裂。洁净区吊顶上方的技术夹层里安装着空调机组、排风机和管道,它们的振动可能通过吊杆传到吊顶和墙板。
判断楼板问题时,测点要覆盖动力设备支脚、楼板跨中、敏感设备所在位置和相邻房间,竖向为主,必要时补充水平向;配合动力设备开停对比和楼板锤击测试,就能判断是设备激励过大、楼板共振,还是两者叠加。整改方向包括设备加隔振、更换设备位置、调整设备转速、楼板或平台加固,以及给敏感称量设备配置独立的防振台。
对制药和食品企业,振动检测最直接的价值是把突发故障变成计划内的维修。轴承早期缺陷、齿轮磨损、皮带松弛、不平衡逐渐加重,这些劣化在振动频谱和包络谱上会比温度、噪声更早出现,只要有基线、有趋势,就能把更换轴承、动平衡、对中这类工作安排进计划停机或批次之间的间隙。
进入洁净区和食品生产区,检测工作要先服从工厂的卫生管理规定,这些要求应在制定测试方案时与生产、质量和设备部门一起确认,而不是到现场再临时协商。
设备振动按相关标准、设备制造商要求或企业自己的管理规定评价。对离心机、分离机这类工况随物料变化的设备,单次读数的意义有限,同一设备在相近工况下的趋势变化更能说明问题;对楼板和敏感设备,则要看敏感设备所在位置的振动是否满足设备使用要求。
清理转鼓、碟片积垢,修复磨损部位,必要时做现场动平衡;离心机同时检查加料方式是否造成物料分布不均。
检查对中、皮带张紧和减速机状态,按频谱和包络谱结果安排轴承更换,改进防水和润滑管理。
调整设备转速避开共振区,加固钢平台和设备支架,修复或更换老化的减振支座。
复核均质机和往复泵出口缓冲装置,调整管道支架位置和刚度,避免脉动频率与管道固有频率重合。
动力设备加隔振,敏感设备配独立防振台,必要时调整设备布置或加固楼板。
现场测试由北京团队的工程师带仪器完成;测点方案、评价依据和报告形式在方案中与您确认。北京以外的项目按地点、测点数量和工期安排人员和仪器。需要配合材料检测或失效件分析的,可以与失效分析一并安排。
可以,按工厂对该区域的更衣和人员管理要求进入。仪器、传感器和线缆提前清洁消毒,进出路线、可携带物品和测量时段在方案阶段与质量、生产部门确认,测量完成后清理安装痕迹。
按加料、分离、卸料等阶段分别看,在相近物料和转速下比较趋势。若同样工况下振动逐批上升,或频谱中出现轴承、皮带等新的特征成分,就说明设备本身在劣化,不能只归因于物料。
先在压片机地脚、楼板跨中和天平位置同步测量,做开停对比和楼板锤击测试,判断是冲压激励大还是楼板共振。常见处理是压片机加隔振、天平配防振台,必要时调整设备位置或加固楼板。
奥氏体不锈钢基本不导磁,磁座吸不住,通常用粘接安装座或在非产品接触部位使用专用固定方式。安装前擦干表面,测完彻底清除残留,安装位置要避开产品接触面和需要保持光洁的表面。
停产时可以做锤击测试,了解楼板、平台和支架的固有频率,但设备运行振动必须在生产状态下测。通常的做法是在正常批次中测运行振动,检修后再测一次作为验收和新的基线。
柱塞往复必然产生压力脉动,但管道剧烈振动、支架开裂说明脉动没有被有效衰减,或者脉动频率接近管道固有频率。需要同时测管道振动和压力脉动,再检查缓冲装置和管道支承。