三门核电站DWT—I型风机振动超标的原因分析与预防措施

王磊

摘 要 通过对三门核电站除盐水厂房1台DWT-I型屋顶风机运行期间振动超标的原因分析，得出该型号风机振动超标的主要原因为机械连接松动的结论。在对机械连接松动与风机振动的关系进行理论分析之后，提出了DWT-I型屋顶风机振动超标的预防措施。

关键词 DWT-I；轴流屋顶风机；机械连接松动；刚度系数；阻尼系数

中图分类号：TM623 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）14-0177-02

三门核电一期工程常规岛及辅助设施厂房的排风机均采用浙江上风实业有限公司提供的DWT-I型立式轴流屋顶风机。该型号风机利用先进的CAD软件优化设计，采用高密度铸造铝合金叶轮，可通过调整风机的转速、叶片角度来适应不同的工况，具有故障率低、结构简单、节能、低噪声和易安装的特点。但是在电站的除盐水处理系统最早移交生产之后，除盐水厂房加药间与泵房间的4台屋顶风机在1个月的时间内，均由于运行中的异常振动而停运检修，导致相应厂房的空气质量较差。

屋顶风机的安装位置比较特殊，检修工器具的搬运相对较为困难。考虑到电站其他厂房的屋顶风机基本上同除盐水厂房相似，为了防止类似的故障今后在其他厂房再次出现，因此对除盐水厂房其中1台屋顶风机的异常振动进行了原因分析，并从故障根源上对该型号屋顶风机提出了相应的预防措施。

1 DWT-I型风机的结构

DWT-I型屋顶风机为轴流翼型叶片式通风机，主要由基础框架、风阀、风筒、电机、叶轮、风帽组成，如图一所示。其中基础框架直接坐落在厂房屋顶的方形水泥基座上，并由水平方向的8根螺栓压紧。风阀直接安装在基础框架内，风筒通过螺栓与基础框架相连形成空气的流通通道。电机由互成120°角的3根支架固定于风筒内，位于叶轮的下方且与叶轮直连传动。叶轮通过锁紧螺母固定在电机轴的末端，它由轮毂和叶片组成且叶片角度可调。风帽位于风筒上方，通过螺栓与风筒连接，并在排风口处设有防鸟网。

2 故障描述

除盐水厂房4台屋顶风机运行过程中出现类似于上下晃动的“隆隆”噪声，并且噪声具有一定的规律性。实地观察屋顶风机运行时，发现风机的风帽存在“抖动”的现象。按照厂家的建议，每次调整风机基础框架上的8根水平螺栓即可消除振动超标现象，但是无法彻底根除。为了进一步的分析故障原因，按图一所标记的位置对除盐水厂房4台屋顶风机进行运行状态下的振动测量之后，发现屋顶风机其中一边所对应测点的振动值均高于设计值。其中1台屋顶风机的振动测量数值如表1所示。

3 振动超标的原因分析

由于该型号风机的结构特点，无法利用振动频谱分析的方法对异常振动情况进行诊断。通过测量数据，可以推断出风机在水平方向与竖直方向上均存在受力不平衡的现象。可能由于额外的激振力（比如：喘振、建筑结构振动等）或风机内部结构上的问题（比如：叶片不平衡、电机轴承损坏、风机质量过轻等），导致受力不平衡现象在风机运行中以剧烈振动的形式展现出来，并产生噪声。

在查阅关于轴流风机振动故障方面的原因分析之后，结合DWT-I型屋顶风机的自身结构特点，认为振动超标的潜在原因如下。

1）风阀无法全开，风机偏离设计工况运行。

2）防鸟网在卡槽内未固定牢固，运行时风机的振动带动防鸟网剧烈振动。

3）风机排风口处存在异物，风机偏离设计工况运行。

4）电机紧固螺栓松动。

5）风机叶轮平衡失效。

6）电机轴承损坏。

7）水泥基座不平整，风机基础框架未同水泥基座充分接触。

通过对风机进行解体的方法，对上述潜在的原因进行逐项排查。在解体过程中，对于上述7项潜在原因，仅发现电机支架同风筒间的紧固螺栓存在松动现象，并且竖直方向振动数值高于设计值一侧的水泥基座砂浆层已经断裂移位。因此，初步确定异常振动的原因为电机紧固螺栓松动和风机基础框架未同水泥基座充分接触，它们均属于常见的机械连接松动现象。

由上述公式可以看出，当角速度、阻尼系数C一定时，对于旋转机械而言，振动速度V与弹性元件的刚度系数K成反比关系。弹性元件的刚度系数K越小，则相应的振动速度V越大，且变化趋势较大。然而，电机同风筒的紧固螺栓松动或风机基础框架未同水泥基座充分接触时均会导致整个风机的刚度系数K变小，所以当刚度系数K降低到一定值时，屋顶风机出现了振动超标的现象。

为了验证上述结论的有效性，对除盐水厂房4台振动超标屋顶风机的水泥基座进行修复、抹平，并紧固了风机的所有紧固螺栓。然后，重新对屋顶对风机进行振动测量，其中1台屋顶风机的振动数值如下所示。事后，在观察除盐水厂房4台屋顶风机运行状况时，发现至今未再出现振动超标现象。

4 异常振动的预防措施

通过对DWT-I型屋顶风机的异常振动进行原因排查与分析之后，可以看出机械连接松动对该型号屋顶风机的运行存在着较大的影响，甚至为该型号屋顶风机振动故障的主要原因。在该型号屋顶风机运行工况与结构尺寸不变的情况下，为了防止类似的故障再次发生，可考虑适当地增加屋顶风机的刚度系数K和阻尼系数C，因此，对DWT-I型屋顶风机可提出如下预防

措施。

1）水泥基座验收时应关注其表面的水平度和硬度，尤其是水泥基座侧面的硬度。DWT-I型屋顶风机在安装时，主要由水平方向的8根螺栓进行固定，水泥基座比较容易因螺栓对其施加的水平力而出现断层现象。

2）联系风机设计单位为风机水泥基座和基础框架间增设合适的橡胶减振器，增大风机整体的阻尼系数C，从而减少风机的振动。

3）屋顶风机安装到水泥基座上后，应保证风机的基础框架同水泥基座充分接触，可采用“手锤敲击”的方法进行检测。

4）安装时，风机连接螺栓应按要求进行紧固。对于电机支架部分，在紧固完成之后，螺栓应配置相应的防松动部件。

5）如果条件允许，DWT-I型屋顶风机尽量采用预埋式的地脚螺栓进行固定。

5 小结

DWT-I型屋顶风机结构简单，发生故障的原因也相对单一。安装或运行过程中必须对机械连接松动情况加以防范，尤其是水泥基座部分的水平度和硬度，否则日后风机运行的过程中会因机械松动的问题导致风机本身的不平衡振动得到数倍地放大，进而出现屋顶风机振动超标的现象。对于三门核电一期工程51台该型号屋顶风机，上述预防措施将减少很多日后额外的消缺工作。

参考文献

[1]王鲁济，李建沛.风机基础松动故障诊断[J].状态监测与诊断技术，2012.

[2]郜立焕，万畅，杨玮.风机基础刚度差的振动机理和诊断方法[J].2007.endprint

摘 要 通过对三门核电站除盐水厂房1台DWT-I型屋顶风机运行期间振动超标的原因分析，得出该型号风机振动超标的主要原因为机械连接松动的结论。在对机械连接松动与风机振动的关系进行理论分析之后，提出了DWT-I型屋顶风机振动超标的预防措施。

关键词 DWT-I；轴流屋顶风机；机械连接松动；刚度系数；阻尼系数

中图分类号：TM623 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）14-0177-02

三门核电一期工程常规岛及辅助设施厂房的排风机均采用浙江上风实业有限公司提供的DWT-I型立式轴流屋顶风机。该型号风机利用先进的CAD软件优化设计，采用高密度铸造铝合金叶轮，可通过调整风机的转速、叶片角度来适应不同的工况，具有故障率低、结构简单、节能、低噪声和易安装的特点。但是在电站的除盐水处理系统最早移交生产之后，除盐水厂房加药间与泵房间的4台屋顶风机在1个月的时间内，均由于运行中的异常振动而停运检修，导致相应厂房的空气质量较差。

屋顶风机的安装位置比较特殊，检修工器具的搬运相对较为困难。考虑到电站其他厂房的屋顶风机基本上同除盐水厂房相似，为了防止类似的故障今后在其他厂房再次出现，因此对除盐水厂房其中1台屋顶风机的异常振动进行了原因分析，并从故障根源上对该型号屋顶风机提出了相应的预防措施。

1 DWT-I型风机的结构

DWT-I型屋顶风机为轴流翼型叶片式通风机，主要由基础框架、风阀、风筒、电机、叶轮、风帽组成，如图一所示。其中基础框架直接坐落在厂房屋顶的方形水泥基座上，并由水平方向的8根螺栓压紧。风阀直接安装在基础框架内，风筒通过螺栓与基础框架相连形成空气的流通通道。电机由互成120°角的3根支架固定于风筒内，位于叶轮的下方且与叶轮直连传动。叶轮通过锁紧螺母固定在电机轴的末端，它由轮毂和叶片组成且叶片角度可调。风帽位于风筒上方，通过螺栓与风筒连接，并在排风口处设有防鸟网。

2 故障描述

除盐水厂房4台屋顶风机运行过程中出现类似于上下晃动的“隆隆”噪声，并且噪声具有一定的规律性。实地观察屋顶风机运行时，发现风机的风帽存在“抖动”的现象。按照厂家的建议，每次调整风机基础框架上的8根水平螺栓即可消除振动超标现象，但是无法彻底根除。为了进一步的分析故障原因，按图一所标记的位置对除盐水厂房4台屋顶风机进行运行状态下的振动测量之后，发现屋顶风机其中一边所对应测点的振动值均高于设计值。其中1台屋顶风机的振动测量数值如表1所示。

3 振动超标的原因分析

由于该型号风机的结构特点，无法利用振动频谱分析的方法对异常振动情况进行诊断。通过测量数据，可以推断出风机在水平方向与竖直方向上均存在受力不平衡的现象。可能由于额外的激振力（比如：喘振、建筑结构振动等）或风机内部结构上的问题（比如：叶片不平衡、电机轴承损坏、风机质量过轻等），导致受力不平衡现象在风机运行中以剧烈振动的形式展现出来，并产生噪声。

在查阅关于轴流风机振动故障方面的原因分析之后，结合DWT-I型屋顶风机的自身结构特点，认为振动超标的潜在原因如下。

1）风阀无法全开，风机偏离设计工况运行。

2）防鸟网在卡槽内未固定牢固，运行时风机的振动带动防鸟网剧烈振动。

3）风机排风口处存在异物，风机偏离设计工况运行。

4）电机紧固螺栓松动。

5）风机叶轮平衡失效。

6）电机轴承损坏。

7）水泥基座不平整，风机基础框架未同水泥基座充分接触。

通过对风机进行解体的方法，对上述潜在的原因进行逐项排查。在解体过程中，对于上述7项潜在原因，仅发现电机支架同风筒间的紧固螺栓存在松动现象，并且竖直方向振动数值高于设计值一侧的水泥基座砂浆层已经断裂移位。因此，初步确定异常振动的原因为电机紧固螺栓松动和风机基础框架未同水泥基座充分接触，它们均属于常见的机械连接松动现象。

由上述公式可以看出，当角速度、阻尼系数C一定时，对于旋转机械而言，振动速度V与弹性元件的刚度系数K成反比关系。弹性元件的刚度系数K越小，则相应的振动速度V越大，且变化趋势较大。然而，电机同风筒的紧固螺栓松动或风机基础框架未同水泥基座充分接触时均会导致整个风机的刚度系数K变小，所以当刚度系数K降低到一定值时，屋顶风机出现了振动超标的现象。

为了验证上述结论的有效性，对除盐水厂房4台振动超标屋顶风机的水泥基座进行修复、抹平，并紧固了风机的所有紧固螺栓。然后，重新对屋顶对风机进行振动测量，其中1台屋顶风机的振动数值如下所示。事后，在观察除盐水厂房4台屋顶风机运行状况时，发现至今未再出现振动超标现象。

4 异常振动的预防措施

通过对DWT-I型屋顶风机的异常振动进行原因排查与分析之后，可以看出机械连接松动对该型号屋顶风机的运行存在着较大的影响，甚至为该型号屋顶风机振动故障的主要原因。在该型号屋顶风机运行工况与结构尺寸不变的情况下，为了防止类似的故障再次发生，可考虑适当地增加屋顶风机的刚度系数K和阻尼系数C，因此，对DWT-I型屋顶风机可提出如下预防

措施。

1）水泥基座验收时应关注其表面的水平度和硬度，尤其是水泥基座侧面的硬度。DWT-I型屋顶风机在安装时，主要由水平方向的8根螺栓进行固定，水泥基座比较容易因螺栓对其施加的水平力而出现断层现象。

2）联系风机设计单位为风机水泥基座和基础框架间增设合适的橡胶减振器，增大风机整体的阻尼系数C，从而减少风机的振动。

3）屋顶风机安装到水泥基座上后，应保证风机的基础框架同水泥基座充分接触，可采用“手锤敲击”的方法进行检测。

4）安装时，风机连接螺栓应按要求进行紧固。对于电机支架部分，在紧固完成之后，螺栓应配置相应的防松动部件。

5）如果条件允许，DWT-I型屋顶风机尽量采用预埋式的地脚螺栓进行固定。

5 小结

DWT-I型屋顶风机结构简单，发生故障的原因也相对单一。安装或运行过程中必须对机械连接松动情况加以防范，尤其是水泥基座部分的水平度和硬度，否则日后风机运行的过程中会因机械松动的问题导致风机本身的不平衡振动得到数倍地放大，进而出现屋顶风机振动超标的现象。对于三门核电一期工程51台该型号屋顶风机，上述预防措施将减少很多日后额外的消缺工作。

参考文献

[1]王鲁济，李建沛.风机基础松动故障诊断[J].状态监测与诊断技术，2012.

[2]郜立焕，万畅，杨玮.风机基础刚度差的振动机理和诊断方法[J].2007.endprint

摘 要 通过对三门核电站除盐水厂房1台DWT-I型屋顶风机运行期间振动超标的原因分析，得出该型号风机振动超标的主要原因为机械连接松动的结论。在对机械连接松动与风机振动的关系进行理论分析之后，提出了DWT-I型屋顶风机振动超标的预防措施。

关键词 DWT-I；轴流屋顶风机；机械连接松动；刚度系数；阻尼系数

中图分类号：TM623 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）14-0177-02

三门核电一期工程常规岛及辅助设施厂房的排风机均采用浙江上风实业有限公司提供的DWT-I型立式轴流屋顶风机。该型号风机利用先进的CAD软件优化设计，采用高密度铸造铝合金叶轮，可通过调整风机的转速、叶片角度来适应不同的工况，具有故障率低、结构简单、节能、低噪声和易安装的特点。但是在电站的除盐水处理系统最早移交生产之后，除盐水厂房加药间与泵房间的4台屋顶风机在1个月的时间内，均由于运行中的异常振动而停运检修，导致相应厂房的空气质量较差。

屋顶风机的安装位置比较特殊，检修工器具的搬运相对较为困难。考虑到电站其他厂房的屋顶风机基本上同除盐水厂房相似，为了防止类似的故障今后在其他厂房再次出现，因此对除盐水厂房其中1台屋顶风机的异常振动进行了原因分析，并从故障根源上对该型号屋顶风机提出了相应的预防措施。

1 DWT-I型风机的结构

DWT-I型屋顶风机为轴流翼型叶片式通风机，主要由基础框架、风阀、风筒、电机、叶轮、风帽组成，如图一所示。其中基础框架直接坐落在厂房屋顶的方形水泥基座上，并由水平方向的8根螺栓压紧。风阀直接安装在基础框架内，风筒通过螺栓与基础框架相连形成空气的流通通道。电机由互成120°角的3根支架固定于风筒内，位于叶轮的下方且与叶轮直连传动。叶轮通过锁紧螺母固定在电机轴的末端，它由轮毂和叶片组成且叶片角度可调。风帽位于风筒上方，通过螺栓与风筒连接，并在排风口处设有防鸟网。

2 故障描述

除盐水厂房4台屋顶风机运行过程中出现类似于上下晃动的“隆隆”噪声，并且噪声具有一定的规律性。实地观察屋顶风机运行时，发现风机的风帽存在“抖动”的现象。按照厂家的建议，每次调整风机基础框架上的8根水平螺栓即可消除振动超标现象，但是无法彻底根除。为了进一步的分析故障原因，按图一所标记的位置对除盐水厂房4台屋顶风机进行运行状态下的振动测量之后，发现屋顶风机其中一边所对应测点的振动值均高于设计值。其中1台屋顶风机的振动测量数值如表1所示。

3 振动超标的原因分析

由于该型号风机的结构特点，无法利用振动频谱分析的方法对异常振动情况进行诊断。通过测量数据，可以推断出风机在水平方向与竖直方向上均存在受力不平衡的现象。可能由于额外的激振力（比如：喘振、建筑结构振动等）或风机内部结构上的问题（比如：叶片不平衡、电机轴承损坏、风机质量过轻等），导致受力不平衡现象在风机运行中以剧烈振动的形式展现出来，并产生噪声。

在查阅关于轴流风机振动故障方面的原因分析之后，结合DWT-I型屋顶风机的自身结构特点，认为振动超标的潜在原因如下。

1）风阀无法全开，风机偏离设计工况运行。

2）防鸟网在卡槽内未固定牢固，运行时风机的振动带动防鸟网剧烈振动。

3）风机排风口处存在异物，风机偏离设计工况运行。

4）电机紧固螺栓松动。

5）风机叶轮平衡失效。

6）电机轴承损坏。

7）水泥基座不平整，风机基础框架未同水泥基座充分接触。

通过对风机进行解体的方法，对上述潜在的原因进行逐项排查。在解体过程中，对于上述7项潜在原因，仅发现电机支架同风筒间的紧固螺栓存在松动现象，并且竖直方向振动数值高于设计值一侧的水泥基座砂浆层已经断裂移位。因此，初步确定异常振动的原因为电机紧固螺栓松动和风机基础框架未同水泥基座充分接触，它们均属于常见的机械连接松动现象。

由上述公式可以看出，当角速度、阻尼系数C一定时，对于旋转机械而言，振动速度V与弹性元件的刚度系数K成反比关系。弹性元件的刚度系数K越小，则相应的振动速度V越大，且变化趋势较大。然而，电机同风筒的紧固螺栓松动或风机基础框架未同水泥基座充分接触时均会导致整个风机的刚度系数K变小，所以当刚度系数K降低到一定值时，屋顶风机出现了振动超标的现象。

为了验证上述结论的有效性，对除盐水厂房4台振动超标屋顶风机的水泥基座进行修复、抹平，并紧固了风机的所有紧固螺栓。然后，重新对屋顶对风机进行振动测量，其中1台屋顶风机的振动数值如下所示。事后，在观察除盐水厂房4台屋顶风机运行状况时，发现至今未再出现振动超标现象。

4 异常振动的预防措施

通过对DWT-I型屋顶风机的异常振动进行原因排查与分析之后，可以看出机械连接松动对该型号屋顶风机的运行存在着较大的影响，甚至为该型号屋顶风机振动故障的主要原因。在该型号屋顶风机运行工况与结构尺寸不变的情况下，为了防止类似的故障再次发生，可考虑适当地增加屋顶风机的刚度系数K和阻尼系数C，因此，对DWT-I型屋顶风机可提出如下预防

措施。

1）水泥基座验收时应关注其表面的水平度和硬度，尤其是水泥基座侧面的硬度。DWT-I型屋顶风机在安装时，主要由水平方向的8根螺栓进行固定，水泥基座比较容易因螺栓对其施加的水平力而出现断层现象。

2）联系风机设计单位为风机水泥基座和基础框架间增设合适的橡胶减振器，增大风机整体的阻尼系数C，从而减少风机的振动。

3）屋顶风机安装到水泥基座上后，应保证风机的基础框架同水泥基座充分接触，可采用“手锤敲击”的方法进行检测。

4）安装时，风机连接螺栓应按要求进行紧固。对于电机支架部分，在紧固完成之后，螺栓应配置相应的防松动部件。

5）如果条件允许，DWT-I型屋顶风机尽量采用预埋式的地脚螺栓进行固定。

5 小结

DWT-I型屋顶风机结构简单，发生故障的原因也相对单一。安装或运行过程中必须对机械连接松动情况加以防范，尤其是水泥基座部分的水平度和硬度，否则日后风机运行的过程中会因机械松动的问题导致风机本身的不平衡振动得到数倍地放大，进而出现屋顶风机振动超标的现象。对于三门核电一期工程51台该型号屋顶风机，上述预防措施将减少很多日后额外的消缺工作。

参考文献

[1]王鲁济，李建沛.风机基础松动故障诊断[J].状态监测与诊断技术，2012.

[2]郜立焕，万畅，杨玮.风机基础刚度差的振动机理和诊断方法[J].2007.endprint