600 MW机组一次风机振动故障诊断及处理

李吉明，李成斌，刘庆滨

（山西华光发电有限责任公司，山西吕梁 033314）

600 MW机组一次风机振动故障诊断及处理

李吉明，李成斌，刘庆滨

（山西华光发电有限责任公司，山西吕梁 033314）

某电厂3号炉3A一次风机运行中非驱动端振动由30μm突变至91μm后基本稳定。揭开风机罩壳检查发现非驱动端轮毂上有一配重块断裂脱落。等质量同位置恢复配重块，清理轮毂积灰后试转风机，振动仍然为90μm左右。通过试验发现非驱动端轮毂存在动不平衡问题，增加重量568 g后，非驱动端振动降为7μm，动平衡试验取得了良好的效果。

一次风机；振动；动平衡

0 引言

风机是一种典型的旋转机械，广泛应用于石油、化工、电力、冶金等行业，对国民经济的发展有重要的意义。通常，风机尤其是大中型风机会由于各种部件故障、安装工艺及输送介质等问题引发振动异常及噪声增加。一旦出现故障,将会引起生产线上主机的停产,从而遭受严重经济损失。因为振动是一个综合性指标，所以风机的许多故障常从振动状况方面体现出来[ 1]。

1 风机振动类型

从振动诊断的角度来看,风机具有以下特点:风机是一种旋转机械，因而有不平衡、不对中之类的故障；风机是一种流体机械，有旋转失速、喘振存在的可能性；风机受输送介质的影响,经常造成叶片的磨损,输入的介质还可能粘附在转子上形成随机变化的不平衡；风机由电机驱动,可能存在电磁振动。基于上述特点,风机的振动可归结为8种类型，见表1[2]。

表1 风机的振动类型

由机械振动原理 [3]可知，机械系统的振动响应中包含什么频率成分，必然有与之相应的同频激振源；一个或几个频率分量的幅值增大，必然是由于相对应的激振力的幅值增大引起的。频谱分析从频域角度研究机械系统振动响应的频率构成、频率成分、强度大小及频率结构的变化，是振动分析的主要手段。为了进行频谱分析需要将数据采集器获取的时间波形通过傅里叶级数或傅里叶变换转化为频域图。同时，还应结合旋转机械典型的故障特征，从频谱图上推测出设备的故障振源及其类型，以采取相应的措施来减小振动[4]。

一般来说，由转子动不平衡产生的振动特征频率为1倍频，且较少伴随其他倍频，相位基本稳定；不对中引起的振动的特征频率为2倍频，同时常伴有1倍频和3倍频；喘振引起的振动特征频率为高倍频。

2 某600 MW机组一次风机振动原因分析及处理

2.1 设备概况

某电厂3号炉系上海锅炉厂生产的SG-2093/ 17.5-M913型亚临界一次中间再热控制循环汽包炉，锅炉配2台ANT-1813/1250N型动叶可调轴流一次风机，叶轮直径1 813 mm，2级叶轮，每级叶片数22片，叶片调节范围0~60°，第一临界转速1 937 r/min，电动机额定转速1 489 r/min。风机轴选用35 CrMo材质，轮毂材质为球墨铸铁，叶片材质为铸铝合金。

2.2 事件经过

2014年03月18日10点40分，3A一次风机非驱动端振动由30.3μm突变为91.1μm，之后振动基本稳定，而驱动端振动变化不大。利用5月份3号机组大修机会，揭开3A一次风机罩壳，检查发现风机非驱动端轮毂上有一配重块断裂脱落。在相同位置上重新安装等质量配重块，并将两级轮毂上的积灰清理干净后试转风机，风机非驱动端振动仍然在90μm左右，问题没有解决。

2.3 动平衡试验

振动测试系统布置如图1所示。在风机轴承振动探头的对应位置，即3A一次风机轴承箱驱动端和非驱动端水平位置分别安装振动测试探头，测速传感器安装在靠近联轴器侧。

2.3.1 原始振动

在3A一次风机动叶全关下测试风机驱动端及非驱动端振动，数据详见表2。

图1 动平衡测试系统布置图

表2 原始振动测试数据表

从表2数据发现：3A一次风机驱动端和非驱动端振动集中在1倍频，且相位基本稳定；其他倍频幅值很小；非驱动端振动比驱动端大，但振动特征相同；风机振动随动叶开度的开大而略有增加，但振动特征不变。由此判断3A一次风机存在动不平衡问题。

2.3.2 动平衡试验

根据风机振动数据在非驱动端加配重块568g∠272°后，振动数据详见表3。

表3 动平衡试验后振动测试数据表

由以上数据可见，加重后风机振动大幅减小，均在10μm以下，动叶开度开大后风机振动基本不变，动平衡试验取得了良好的效果。

2.4 振动原因分析

在实际生产中，按发生不平衡的过程，可将造成转子不平衡的具体原因分为：原始不平衡、渐发性不平衡、突发性不平衡。3A一次风机运行中非驱动端振动突然增加后基本稳定，属于突发性不平衡。突发性不平衡一般是由于转子上零部件脱落或叶轮流道有异物附着、卡塞造成。风机揭盖检查发现非驱动端有一配重块断裂脱落，是造成此次3A一次风机振动突然增大的主要原因。

依据常理，将断裂的配重块等质量同位置恢复后，风机振动应该恢复正常，但振动仍超标的原因为：检修过程中按工艺要求将风机轮毂上的积灰清理后，破坏了长期运行下来积聚在风机轮毂上的积灰与长期运行后叶片的磨损及整个轴系支承刚度的变化形成的平衡状态，造成了再次的动不平衡。

3 结论

a） 非驱动端配重块断裂脱落是3A一次风机振动突变的主要原因。

b）清理轮毂的积灰后，破坏了风机原平衡状态、产生了新的动不平衡力，是风机振动仍超标的主要原因。

c） 在3A一次风机非驱动端轮毂上加重量568 g后，风机振动小于10μm，动平衡试验取得了良好的效果。

[1] 汪光阳，周义莲.风机振动故障诊断综述[J].安徽工业大学学报，2006，23（1）：64-68.

[2] 姬广勤，徐兴科，赵以万.引风机振动故障的诊断与分析[J].风机技术，2006,（6）：51-54.

[3] 铁道部科学研究院建筑研究所.振动测试与分析[M].人民铁道出版社，1979：357-358.

[4] 周邵萍，林匡行，苏永升，等.风机振动分析与故障诊断[J].华东理工大学学报，1999，25（3）：316-319.

Diagnosis and Treatment of Primary Air Fan Vibration of 600MW Unit

LI Jiming,LI Chengbin,LIU Qingbin

（Shanxi Huaguang Power Generation Co.,Ltd.,Lvliang,Shanxi 033314,China)

The non-drive end vibration of 3A primary air fan for a power plant increased from 30μm to 91μm suddenly,then remained stable.After fan shell being uncovered,a counterbalance on the non-drive hub was found broken off.Although counterbalance has been installed on the same position with equal mass,and the hub’s ash deposition has been cleaned,vibration was still about 90μm.Experiment revealed that there was a dynamic imbalance at non-drive hub.The non-drive vibration descended to 7μm through adding 568 g to non-drive hub,so that dynamic balance test achieved better effect.

primary air fan;vibration;dynamic balance

TM223.26

B

1671-0320（2016）01-0046-03

2015-12-03，

2015-12-08

李吉明（1970），男，山西柳林人，1991年毕业于太原电力高等专科学校热能动力专业，工程师，从事电力机械设备安装、检修工作；

李成斌（1967），男，山西朔州人，1991年毕业于太原电力高等专科学校热能动力专业，工程师，从事电厂检修管理工作；刘庆滨（1986），男，江西吉安人，2011年毕业于太原理工大学热能工程专业，硕士，工程师，从事电厂设备管理工作。