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电站风机常见振动故障原因分析

更新时间:2020-02-18 11:08:49 星期二
Abstract:

风机是一种将机械能转化为气体动能和势能能的动力设备,它是火力发电厂不可缺少的重要辅机设备,电厂风机主要有送风机 […]

风机是一种将机械能转化为气体动能和势能能的动力设备,它是火力发电厂不可缺少的重要辅机设备,电厂风机主要有送风机、引风机、一次风机、增压风机、磨煤机密封风机等。在实际运行中,风机,特别是引风机由于运行条件恶劣,故障率较高,常导致机组非计划停运或减负荷运行。因此,及时而有效地查明风机运行中故障产生的原因,并采取得力措施予以解决,是保证机组安全稳定运行的重要举措。

 

叶片非工作面积灰引起风机振动

这类缺陷常见于锅炉引风机,主要表现为风机在运行中振动突然上升。这是因为当气体进入叶轮时,与旋转的叶片工作面存在一定的角度,根据流体力学原理,气体在叶片的非工作面一定有旋涡产生,于是气体中的灰粒由于旋涡作用会慢慢地沉积在非工作面上。机翼型的叶片最易积灰。当积灰达到一定的重量时由于叶轮旋转离心力的作用将一部分大块的积灰甩出叶轮。由于各叶片上的积灰不可能完全均匀一致,聚集或可甩走的灰块时间不一定同步,结果因为叶片的积灰不均匀导致叶轮质量分布不平衡,从而使风机振动增大。

在这种情况下,通常只需把叶片上的积灰铲除,叶轮又将重新达到平衡,从而减少风机的振动。

 

叶片磨损引起的振动

磨损是风机中最常见的现象,风机在运行中振动缓慢上升,一般是由于叶片磨损,平衡破坏后造成的。此时处理风机振动的问题一般是在停运后做动平衡。

在实际工作中,多采用影响系数法找平衡。为了尽快找到应加的重量和位置,应根据平时的数据多总结经验,积极采用一次加准法加重。根据经验,Y4-60N028.7的风机振动0.10mm时不平衡重量为1200g;磨煤机密封风机振动0.10mm时不平衡重量20g;轴流G150/299型引风机振动为0.10mm时不平衡重量在2000g左右;FAF-18.5-2型送风机振动为0.10mm时不平衡重量只有400g左右。强调说明:为了达到不停炉处理叶片磨损引起的振动问题,平时须加强对风门挡板的维护,减少风门挡板的漏风,在单侧风机停运时能防止热风从停运的风机处漏出,以维持良好的工作环境。

 

风道系统振动导致风机的振动

烟、风道的振动通常会引起风机的受迫振动。这是生产中容易出现而又容易忽视的情况。根据相关资料介绍,烟风道的振动大致可分为以下几类:

“卡门”涡流振动:其发生在锅炉烟道及应用管式空气予热器机组的送风道中,主要特点是振动频率随风量的变化而变化,一般振动频率超过40Hz,并且伴有强烈噪音。

“中心涡”诱导振动:其发生在轴向挡板调节的大型宽叶片离心风机中,当进口挡板开度30%~60%时振动较大,挡板满开或全关时,振动基本消失。其压力脉动幅值可达3500Pa,对管道危害较大,其频率为转速的2倍或1.5倍。目前消除该振动的方法是加装叶片整流器。

旋转失速诱导振动:它是由于风机本身特性与管网阻力不匹配引起,当风机运行在小流量区域,气流通过叶片通道时,由于叶片负面层发生分离,不能保证气流平稳流出,产生旋转失速导致压力脉动,该压力脉动的幅值可达5000Pa,其频率为风机转速频率的2/3。

风道局部涡流诱导振动:由于烟风道局部设计不合理,导致出现局部涡流,其频振动率为风机转速频率,且振幅随负荷加大而增加。

管道结构刚度不足:这种情况下只需改变烟、风道系统的结构或支撑刚度,即可消除振动。

 

不对中

旋转设备的中心包含了两个中心,一是转子与转子之间的中心,另一方面是轴承与轴承的中心,按照现行的检修工艺首先要调整的是轴承与轴承的中心,转子中心一般都是轴承中心找好进行。转子中心要受对轮晃度、瓢偏影响以及对轮螺栓和绞孔情况的影响,测量转子中心的方法是在冷态下未联对轮前测量对轮的晃动度,标明高低点,联接好对轮后再次测量对轮的晃动度,如果变化太大说明转子中心不对,需要处理。实际上风机的中心与联轴器及其连接情况密切相关,当联轴器法兰外圆与轴径不同心、联轴器法兰止口或螺栓孔节圆不同心、端面飘偏、连接螺栓紧力明显不对称时,即使找正如何正确,当把连接螺栓拧劲后,在连接和受力情况下都会使风机轴系不同心和不平直,还会使转子产生预载荷,它对风机的振动影响极大。因此在风机的检修和检查中拆除对轮销子时,一定要做好标记,不仅孔号要对,而且每根销子的安装位置亦应做好标记,回装时按做好的标记进行回装。另外对于动叶可调的轴流式送风机,其中心除电机与风机的机械中心外,在检修时还应考虑液压调节系统(液压缸)的中心应与风机轴系的中心相一致,在这方面我们有足够的经验可总结。

 

现场风机所用轴承包括滑动轴承和滚动轴承两种形式,滑动轴承的故障包括:间隙过大、油膜涡动和油膜振荡以及摩擦等,造成这些故障的原因是装配不当、润滑不良、负荷欠妥、长久磨损及轴承选型不当;滚动轴承的早期故障包括:滚子和滚道剥落、凹坑、破裂、腐蚀和杂物嵌入。产生的原因包括:存放、安装不当、不对中、轴承倾斜、轴承选用不正确、润滑不足或密封失效、负载不合适等。

 

对于滑动轴承的故障判断只要测定其振动的频谱,并注意和其它振动的区别,就可对振动原因做出较为明确的判断。但对于滚动轴承的故障判断还应根据轴承的型号计算出轴承各部件的特征频率和实测频谱相比较,才能对故障的性质做出判断。在现场实际中,只要有合适的测试仪器,对轴承是否存在故障不难做出判断,但其故障对振动的影响及其变化趋势(劣化趋势)较难界定,这就要求对存在故障的轴承要定期测定其振动和频谱变化情况,一般规定若相邻两次测试相同测点的振动变化超过15um或在运行中振动突然增大,就应停机进行检查或更换轴承。

 

动、静部分相碰引起风机振动

动静部分相碰的主要原因:

叶轮和进风口(集流器)不在同一轴线上。

运行时间长后进风口损坏、变形。

叶轮松动使叶轮晃动度大。

轴与轴承松动。

 

轴承损坏。

 

主轴弯曲。

根据不同情况采取不同的处理方法。风机振动的原因很多,其它如连轴器中心偏差大、基础或机座刚性不够、原动机振动引起等等,有时是多方面的原因造成的结果。实际工作中应通过数据分析,掌握设备的状态,摸清设备劣化的规律,出现问题就能有的放矢地采取相应措施解决。

 

轴承温度高

风机轴承温度异常升高的原因有三类:润滑不良、冷却不够、轴承异常。离心式风机轴承置于风机外,若是由于轴承疲劳磨损出现脱皮、麻坑、间隙增大引起的温度升高,一般可以通过听轴承声音和测量振动等方法来判断,如是润滑不良、冷却不够的原因则是较容易判断的。而轴流风机的轴承集中于轴承箱内,置于进气室下方,当发生轴承温度高时,由于风机在运行,很难判断是轴承有问题还是润滑、冷却的问题。实际工作中应先从以下几个方面解决问题:

加油是否恰当(采用润滑脂的滚动轴承的装油量,对于低速机械一般不大于整个轴承室容积的2/3,对于1500r/min以上的机械一般不大于整个轴承室容积的1/2)。应当按照定期工作的要求给轴承箱加油。轴承加油后有时会出现温度高的情况,主要是加油过多。这时现象为温度持续不断上升,到达某点后(一般在比正常运行温度高10℃~15℃左右)就会维持不变,然后会逐渐下降。

冷却风量不足。引风机处的烟温在120℃~140℃,轴承箱如果没有有效的冷却,轴承温度会升高。

 

确认不存在上述问题后再检查轴承。

旋转失速是气流冲角达到临界值附近时,气流会离开叶片凸面,发生边界层分离从而产生大量区域的涡流造成风机风压下降的现象。喘振是由于风机处在不稳定的工作区运行出现流量、风压大幅度波动的现象。这两种不正常工况是不同的,但是它们又有一定的关系。风机在喘振时一般会产生旋转气流,但旋转失速的发生只决定于叶轮本身结构性能、气流情况等因素,与风烟道系统的容量和形状无关,喘振则与风机本身与风烟道都有关系。旋转失速用失速探针来检测,喘振用U型管取样,两者都是压差信号驱动压差开关报警或跳机。但在实际运行中有两种原因是压差开关容易出现误动作:

 

烟气中的灰尘堵塞失速探针的测量孔和U型管容易堵塞;

现场振动大。保护的可靠性较差。由于风机发生旋转失速和喘振时,炉膛风压和风机振动都会发生较大变化;通常在风机调试时通过动叶安装角度的改变使风机正常工作点远离风机的不稳定区,随着目前风机设计制造水平的提高,可以将风机跳闸保护中喘振保护取消,改为“发讯”,当出现旋转失速或喘振信号后运行人员通过调节动叶开度使风机脱离旋转脱流区或喘振区而保持风机持续稳定运行,从而减少风机的意外停运。

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