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    電站風機常見振動故障原因分析

    更新時間:2020-02-18 11:08:49 星期二
    Abstract:

    風機是一種將機械能轉化為氣體動能和勢能能的動力設備,它是火力發電廠不可缺少的重要輔機設備,電廠風機主要有送風機 […]

    風機是一種將機械能轉化為氣體動能和勢能能的動力設備,它是火力發電廠不可缺少的重要輔機設備,電廠風機主要有送風機、引風機、一次風機、增壓風機、磨煤機密封風機等。在實際運行中,風機,特別是引風機由于運行條件惡劣,故障率較高,常導致機組非計劃停運或減負荷運行。因此,及時而有效地查明風機運行中故障產生的原因,并采取得力措施予以解決,是保證機組安全穩定運行的重要舉措。

     

    葉片非工作面積灰引起風機振動

    這類缺陷常見于鍋爐引風機,主要表現為風機在運行中振動突然上升。這是因為當氣體進入葉輪時,與旋轉的葉片工作面存在一定的角度,根據流體力學原理,氣體在葉片的非工作面一定有旋渦產生,于是氣體中的灰粒由于旋渦作用會慢慢地沉積在非工作面上。機翼型的葉片最易積灰。當積灰達到一定的重量時由于葉輪旋轉離心力的作用將一部分大塊的積灰甩出葉輪。由于各葉片上的積灰不可能完全均勻一致,聚集或可甩走的灰塊時間不一定同步,結果因為葉片的積灰不均勻導致葉輪質量分布不平衡,從而使風機振動增大。

    在這種情況下,通常只需把葉片上的積灰鏟除,葉輪又將重新達到平衡,從而減少風機的振動。

     

    葉片磨損引起的振動

    磨損是風機中最常見的現象,風機在運行中振動緩慢上升,一般是由于葉片磨損,平衡破壞后造成的。此時處理風機振動的問題一般是在停運后做動平衡。

    在實際工作中,多采用影響系數法找平衡。為了盡快找到應加的重量和位置,應根據平時的數據多總結經驗,積極采用一次加準法加重。根據經驗,Y4-60N028.7的風機振動0.10mm時不平衡重量為1200g;磨煤機密封風機振動0.10mm時不平衡重量20g;軸流G150/299型引風機振動為0.10mm時不平衡重量在2000g左右;FAF-18.5-2型送風機振動為0.10mm時不平衡重量只有400g左右。強調說明:為了達到不停爐處理葉片磨損引起的振動問題,平時須加強對風門擋板的維護,減少風門擋板的漏風,在單側風機停運時能防止熱風從停運的風機處漏出,以維持良好的工作環境。

     

    風道系統振動導致風機的振動

    煙、風道的振動通常會引起風機的受迫振動。這是生產中容易出現而又容易忽視的情況。根據相關資料介紹,煙風道的振動大致可分為以下幾類:

    “卡門”渦流振動:其發生在鍋爐煙道及應用管式空氣予熱器機組的送風道中,主要特點是振動頻率隨風量的變化而變化,一般振動頻率超過40Hz,并且伴有強烈噪音。

    “中心渦”誘導振動:其發生在軸向擋板調節的大型寬葉片離心風機中,當進口擋板開度30%~60%時振動較大,擋板滿開或全關時,振動基本消失。其壓力脈動幅值可達3500Pa,對管道危害較大,其頻率為轉速的2倍或1.5倍。目前消除該振動的方法是加裝葉片整流器。

    旋轉失速誘導振動:它是由于風機本身特性與管網阻力不匹配引起,當風機運行在小流量區域,氣流通過葉片通道時,由于葉片負面層發生分離,不能保證氣流平穩流出,產生旋轉失速導致壓力脈動,該壓力脈動的幅值可達5000Pa,其頻率為風機轉速頻率的2/3。

    風道局部渦流誘導振動:由于煙風道局部設計不合理,導致出現局部渦流,其頻振動率為風機轉速頻率,且振幅隨負荷加大而增加。

    管道結構剛度不足:這種情況下只需改變煙、風道系統的結構或支撐剛度,即可消除振動。

     

    不對中

    旋轉設備的中心包含了兩個中心,一是轉子與轉子之間的中心,另一方面是軸承與軸承的中心,按照現行的檢修工藝首先要調整的是軸承與軸承的中心,轉子中心一般都是軸承中心找好進行。轉子中心要受對輪晃度、瓢偏影響以及對輪螺栓和絞孔情況的影響,測量轉子中心的方法是在冷態下未聯對輪前測量對輪的晃動度,標明高低點,聯接好對輪后再次測量對輪的晃動度,如果變化太大說明轉子中心不對,需要處理。實際上風機的中心與聯軸器及其連接情況密切相關,當聯軸器法蘭外圓與軸徑不同心、聯軸器法蘭止口或螺栓孔節圓不同心、端面飄偏、連接螺栓緊力明顯不對稱時,即使找正如何正確,當把連接螺栓擰勁后,在連接和受力情況下都會使風機軸系不同心和不平直,還會使轉子產生預載荷,它對風機的振動影響極大。因此在風機的檢修和檢查中拆除對輪銷子時,一定要做好標記,不僅孔號要對,而且每根銷子的安裝位置亦應做好標記,回裝時按做好的標記進行回裝。另外對于動葉可調的軸流式送風機,其中心除電機與風機的機械中心外,在檢修時還應考慮液壓調節系統(液壓缸)的中心應與風機軸系的中心相一致,在這方面我們有足夠的經驗可總結。

     

    現場風機所用軸承包括滑動軸承和滾動軸承兩種形式,滑動軸承的故障包括:間隙過大、油膜渦動和油膜振蕩以及摩擦等,造成這些故障的原因是裝配不當、潤滑不良、負荷欠妥、長久磨損及軸承選型不當;滾動軸承的早期故障包括:滾子和滾道剝落、凹坑、破裂、腐蝕和雜物嵌入。產生的原因包括:存放、安裝不當、不對中、軸承傾斜、軸承選用不正確、潤滑不足或密封失效、負載不合適等。

     

    對于滑動軸承的故障判斷只要測定其振動的頻譜,并注意和其它振動的區別,就可對振動原因做出較為明確的判斷。但對于滾動軸承的故障判斷還應根據軸承的型號計算出軸承各部件的特征頻率和實測頻譜相比較,才能對故障的性質做出判斷。在現場實際中,只要有合適的測試儀器,對軸承是否存在故障不難做出判斷,但其故障對振動的影響及其變化趨勢(劣化趨勢)較難界定,這就要求對存在故障的軸承要定期測定其振動和頻譜變化情況,一般規定若相鄰兩次測試相同測點的振動變化超過15um或在運行中振動突然增大,就應停機進行檢查或更換軸承。

     

    動、靜部分相碰引起風機振動

    動靜部分相碰的主要原因:

    葉輪和進風口(集流器)不在同一軸線上。

    運行時間長后進風口損壞、變形。

    葉輪松動使葉輪晃動度大。

    軸與軸承松動。

     

    軸承損壞。

     

    主軸彎曲。

    根據不同情況采取不同的處理方法。風機振動的原因很多,其它如連軸器中心偏差大、基礎或機座剛性不夠、原動機振動引起等等,有時是多方面的原因造成的結果。實際工作中應通過數據分析,掌握設備的狀態,摸清設備劣化的規律,出現問題就能有的放矢地采取相應措施解決。

     

    軸承溫度高

    風機軸承溫度異常升高的原因有三類:潤滑不良、冷卻不夠、軸承異常。離心式風機軸承置于風機外,若是由于軸承疲勞磨損出現脫皮、麻坑、間隙增大引起的溫度升高,一般可以通過聽軸承聲音和測量振動等方法來判斷,如是潤滑不良、冷卻不夠的原因則是較容易判斷的。而軸流風機的軸承集中于軸承箱內,置于進氣室下方,當發生軸承溫度高時,由于風機在運行,很難判斷是軸承有問題還是潤滑、冷卻的問題。實際工作中應先從以下幾個方面解決問題:

    加油是否恰當(采用潤滑脂的滾動軸承的裝油量,對于低速機械一般不大于整個軸承室容積的2/3,對于1500r/min以上的機械一般不大于整個軸承室容積的1/2)。應當按照定期工作的要求給軸承箱加油。軸承加油后有時會出現溫度高的情況,主要是加油過多。這時現象為溫度持續不斷上升,到達某點后(一般在比正常運行溫度高10℃~15℃左右)就會維持不變,然后會逐漸下降。

    冷卻風量不足。引風機處的煙溫在120℃~140℃,軸承箱如果沒有有效的冷卻,軸承溫度會升高。

     

    確認不存在上述問題后再檢查軸承。

    旋轉失速是氣流沖角達到臨界值附近時,氣流會離開葉片凸面,發生邊界層分離從而產生大量區域的渦流造成風機風壓下降的現象。喘振是由于風機處在不穩定的工作區運行出現流量、風壓大幅度波動的現象。這兩種不正常工況是不同的,但是它們又有一定的關系。風機在喘振時一般會產生旋轉氣流,但旋轉失速的發生只決定于葉輪本身結構性能、氣流情況等因素,與風煙道系統的容量和形狀無關,喘振則與風機本身與風煙道都有關系。旋轉失速用失速探針來檢測,喘振用U型管取樣,兩者都是壓差信號驅動壓差開關報警或跳機。但在實際運行中有兩種原因是壓差開關容易出現誤動作:

     

    煙氣中的灰塵堵塞失速探針的測量孔和U型管容易堵塞;

    現場振動大。保護的可靠性較差。由于風機發生旋轉失速和喘振時,爐膛風壓和風機振動都會發生較大變化;通常在風機調試時通過動葉安裝角度的改變使風機正常工作點遠離風機的不穩定區,隨著目前風機設計制造水平的提高,可以將風機跳閘保護中喘振保護取消,改為“發訊”,當出現旋轉失速或喘振信號后運行人員通過調節動葉開度使風機脫離旋轉脫流區或喘振區而保持風機持續穩定運行,從而減少風機的意外停運。

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