電站風(fēng)機振動(dòng)故障簡(jiǎn)易診斷

分析了風(fēng)機運行中幾種振動(dòng)故障的原因及其基本特征，介紹了如何運用這些振動(dòng)故障的基本特征對風(fēng)機常見(jiàn)振動(dòng)故障進(jìn)行簡(jiǎn)易診斷，判斷振動(dòng)故障產(chǎn)生的根源。

　　關(guān)鍵詞：風(fēng)機；振動(dòng)；診斷

　　風(fēng)機是電站的重要輔機，風(fēng)機出現故障或事故時(shí)，將引起發(fā)電機組降低出力或停運，造成發(fā)電量損失。而電站風(fēng)機運行中出現zui多、影響zui大的就是振動(dòng)，因此，當振動(dòng)故障出現時(shí)，尤其是在故障預兆期內，迅速作出正確的診斷，具有重要的意義。簡(jiǎn)易診斷是根據設備的振動(dòng)或其他狀態(tài)信息，不用昂貴的儀器，通常運用普通的測振儀，自制的聽(tīng)針，通過(guò)聽(tīng)、看、摸、聞等方式，判斷一般風(fēng)機振動(dòng)故障的原因。文中所述振動(dòng)基于電廠(chǎng)離心式送風(fēng)機、引風(fēng)機和排粉機。

　　1  軸承座振動(dòng)

　　1.1  轉子質(zhì)量不平衡引起的振動(dòng)

　　在現場(chǎng)發(fā)生的風(fēng)機軸承振動(dòng)中，屬于轉子質(zhì)量不平衡的振動(dòng)占多數。造成轉子質(zhì)量不平衡的原因主要有：葉輪磨損(主要是葉片)不均勻或腐蝕；葉片表面有不均勻積灰或附著(zhù)物(如鐵銹)；機翼中空葉片或其他部位空腔粘灰；主軸局部高溫使軸彎曲；葉輪檢修后未找平衡；葉輪強度不足造成葉輪開(kāi)裂或局部變形；葉輪上零件松動(dòng)或連接件不緊固。轉子不平衡引起的振動(dòng)的特征：①振動(dòng)值以水平方向為zui大，而軸向很小，并且軸承座承力軸承處振動(dòng)大于推力軸承處；②振幅隨轉數升高而增大；③振動(dòng)頻率與轉速頻率相等；④振動(dòng)穩定性比較好，對負荷變化不敏感；⑤空心葉片內部粘灰或個(gè)別零件未焊牢而位移時(shí)，測量的相位角值不穩定，其振動(dòng)頻率為30%～50%工作轉速。

　　1.2  動(dòng)靜部分之間碰摩引起的振動(dòng)

　　如集流器出口與葉輪進(jìn)口碰摩、葉輪與機殼碰摩、主軸與密封裝置之間碰摩。其振動(dòng)特征：振動(dòng)不穩定；振動(dòng)是自激振動(dòng)與轉速無(wú)關(guān)；摩擦嚴重時(shí)會(huì )發(fā)生反向渦動(dòng)；

　　1.3  滾動(dòng)軸承異常引起的振動(dòng)

　　1.3.1  軸承裝配不良的振動(dòng)

　　如果軸頸或軸肩臺加工不良，軸頸彎曲，軸承安裝傾斜，軸承內圈裝配后造成與軸心線(xiàn)不重合，使軸承每轉一圈產(chǎn)生一次交變的軸向力作用，滾動(dòng)軸承的固定圓螺母松動(dòng)造成局部振動(dòng)。其振動(dòng)特征為：振動(dòng)值以軸向為zui大；振動(dòng)頻率與旋轉頻率相等。

　　1.3.2  滾動(dòng)軸承表面損壞的振動(dòng)

　　滾動(dòng)軸承由于制造質(zhì)量差、潤滑不良、異物進(jìn)入、與軸承箱的間隙不合標準等，會(huì )出現磨損、銹蝕、脫皮剝落、碎裂而造成損壞后，滾珠相互撞擊而產(chǎn)生的高頻沖擊振動(dòng)將傳給軸承座，把加速度傳感器放在軸承座上，即可監測到高頻沖擊振動(dòng)信號。這種振動(dòng)穩定性很差，與負荷無(wú)關(guān)，振動(dòng)的振幅在水平、垂直、軸向三個(gè)方向均有可能zui大，振動(dòng)的精密診斷要借助頻譜分析，運用頻譜分析可以準確判斷軸承損壞的準確位置和損壞程度，在此不加闡述。表1列出滾動(dòng)軸承異?，F象的檢測，可以看出各種缺陷所對應的異?，F象中，振動(dòng)是zui普遍的現象，抓住振動(dòng)監測就可以判斷出絕大多數故障，再輔以聲音、溫度、磨耗金屬的監測，以及定期測定軸承間隙，就可在早期預查出滾動(dòng)軸承的一切缺陷。

　　1.4  軸承座基礎剛度不夠引起的振動(dòng)

　　基礎灌漿不良，地腳螺栓松動(dòng)，墊片松動(dòng)，機座連接不牢固，都將引起劇烈的強迫共振現象。


這種振動(dòng)的特征：①有問(wèn)題的地腳螺栓處的軸承座的振動(dòng)zui大，且以徑向分量zui大；②振動(dòng)頻率為轉速的1、3、5、7等奇數倍頻率組合，其中3倍的分量值zui高為其頻域特征。

　　1.5  聯(lián)軸器異常引起的振動(dòng)

　　聯(lián)軸器安裝不正，風(fēng)機和電機軸不同心，風(fēng)機與電機軸在找正時(shí)，未考慮運行時(shí)軸向位移的補償量，這些都會(huì )引起風(fēng)機、電機振動(dòng)。其振動(dòng)特征為：①振動(dòng)為不定性的，隨負荷變化劇烈，空轉時(shí)輕，滿(mǎn)載時(shí)大，振動(dòng)穩定性較好；②軸心偏差越大，振動(dòng)越大；③電機單獨運行，振動(dòng)消失；④如果徑向振動(dòng)大則為兩軸心線(xiàn)平行，軸向振動(dòng)大則為兩軸心線(xiàn)相交。

　　示例：某廠(chǎng)M5-29-NO19D型排粉機，轉速n=1 450 r/min，在運行中出現振動(dòng)，運用普通測振儀測振情況如下：

　　根據振動(dòng)情況，振動(dòng)在承力端的水平方向為zui大，垂直及軸向較小，據此判斷很可能是葉輪不平衡引起振動(dòng)，而且振幅隨轉速的升高而增長(cháng)很快，轉速降低時(shí)振幅可趨近于零，再用聽(tīng)針聽(tīng)承力軸承聲音正常，用手摸軸承溫度正常，檢查地腳螺栓完好，軸承和基礎原因可排除，聯(lián)軸器問(wèn)題也不可能。檢查葉輪發(fā)現葉輪磨損嚴重，系磨損不均勻所至，經(jīng)進(jìn)行動(dòng)平衡試驗，在葉輪上加平衡塊重450 g后振動(dòng)消除。

　　2  轉子的臨界轉速引起的振動(dòng)

　　當轉子的轉速逐漸增加并接近風(fēng)機轉子的固有振動(dòng)頻率時(shí)，風(fēng)機就會(huì )猛烈地振動(dòng)起來(lái)，轉速低于或高于這一轉速時(shí)，就能平穩地工作。例如：①改造后的風(fēng)機，由于葉輪太重，使風(fēng)機軸系的臨界轉速下降到風(fēng)機工作轉速附近，引起共振；②基礎剛度不足，重量不夠，其固有頻率接近旋轉頻率；③風(fēng)機周?chē)钠渌锛?、管道、構筑物的共振。④調節門(mén)執行機構傳動(dòng)桿的共振。其振動(dòng)特征為：該物件共振處的相對振動(dòng)zui大；振動(dòng)頻率與旋轉頻率相同或接近。

　　3  風(fēng)機風(fēng)道振動(dòng)

　　這種振動(dòng)是由于風(fēng)道系統中氣流的壓力脈動(dòng)與擾動(dòng)而引起的。

　　3.1  風(fēng)箱渦流脈動(dòng)造成的振動(dòng)

　　入口風(fēng)箱的結構設計不合理，導致進(jìn)風(fēng)箱內的氣流產(chǎn)生劇烈的旋渦，并在風(fēng)機進(jìn)口集流器中得到加速和擴大，從而激發(fā)出較大的脈動(dòng)壓力波。其振動(dòng)特征為：壓力波常常沒(méi)有規律，振幅隨流量增加而增大。

　　3.2  風(fēng)道局部渦流引起的振動(dòng)

　　風(fēng)道某些部件(彎頭、擴散管段)的設計不合理，造成氣流流態(tài)不良，在風(fēng)道中出現局部渦流或氣流相互干擾、碰撞而引起氣流的壓力脈動(dòng)，從而激發(fā)出噪聲和風(fēng)道的振動(dòng)。其振動(dòng)特征：振動(dòng)無(wú)規律性，振幅隨負荷的增加而增大。

　　3.3  風(fēng)機機殼和風(fēng)道壁剛度不夠引起振動(dòng)。

　　剛度較弱的位置，振幅就較大。

　　3.4  旋轉失速?

　　當氣流沖角達到臨界值附近時(shí)，氣流會(huì )離開(kāi)葉片凸面，發(fā)生邊界層分離從而產(chǎn)生大量區域的渦流，造成風(fēng)機風(fēng)壓下降。旋轉失速主要發(fā)生在軸流式風(fēng)機中，在離心式風(fēng)機的葉輪及葉片擴壓器中，由于流量減少，同樣也會(huì )出現旋轉失速。旋轉失速引起的振動(dòng)的特征：(1)振動(dòng)部位常在風(fēng)機的進(jìn)風(fēng)箱和出口風(fēng)道；(2)振動(dòng)多發(fā)生在進(jìn)口百葉式調節擋板、后彎葉片的風(fēng)機上。

  (3)擋板開(kāi)度在0～30%時(shí)發(fā)生強烈振動(dòng)，開(kāi)度超過(guò)30%時(shí)降至正常值；(4)旋轉失速出現時(shí)，風(fēng)機流量、壓力產(chǎn)生強烈的脈動(dòng)。

　　3.5  喘振

　　具有駝峰型性能曲線(xiàn)的風(fēng)機在不穩定區域內工作，而系統中的容量又很大時(shí)，則風(fēng)機的流量、壓頭和功率會(huì )在瞬間內發(fā)生很大的周期性的波動(dòng)，引起劇烈的振動(dòng)和噪聲。喘振是風(fēng)機性能與管道裝置耦合后振蕩特性的一種表現形式，其振幅、頻率受風(fēng)機管道系統容量的支配，其流量、壓力、功率的波動(dòng)又是不穩定工況區造成的。

　　示例：某廠(chǎng)5、6號送風(fēng)機(型號為G4-73-11NO25D)進(jìn)風(fēng)箱壁一直存在振動(dòng)較大的現象，5號相對比6號小些，振幅隨負荷增加而增大，并且該爐經(jīng)常缺氧燃燒，送風(fēng)量不足。風(fēng)機初投產(chǎn)時(shí)經(jīng)?3600管道從爐頂進(jìn)風(fēng)，后來(lái)上面管道拆除，改為八米處進(jìn)風(fēng)，在原進(jìn)風(fēng)圓管道與進(jìn)風(fēng)箱連接的方圓節側壁開(kāi)孔進(jìn)風(fēng)。

　　由于結構不太合理，進(jìn)風(fēng)口開(kāi)孔尺寸小，并且開(kāi)孔6號比5號要小很多，流動(dòng)面積不足。后來(lái)在后側各開(kāi)一2 500 mm×2 000 mm的孔，并將6號原開(kāi)孔尺寸L1及L2加大，以加大進(jìn)風(fēng)量，振動(dòng)減少，鍋爐缺氧燃燒解決。

　　4  結束語(yǔ)

　　風(fēng)機的振動(dòng)問(wèn)題是很復雜的，但只要掌握各種振動(dòng)的原因及基本特征，加上平時(shí)多積累經(jīng)驗，就能迅速和準確判斷風(fēng)機振動(dòng)故障的根源所在，進(jìn)而采取措施，提高風(fēng)機的安全可靠性