電站風(fēng)機(jī)振動(dòng)故障簡易診斷

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

　　關(guān)鍵詞：風(fēng)機(jī)；振動(dòng)；診斷

　　風(fēng)機(jī)是電站的重要輔機(jī)，風(fēng)機(jī)出現(xiàn)故障或事故時(shí)，將引起發(fā)電機(jī)組降低出力或停運(yùn)，造成發(fā)電量損失。而電站風(fēng)機(jī)運(yùn)行中出現(xiàn)zui多、影響zui大的就是振動(dòng)，因此，當(dāng)振動(dòng)故障出現(xiàn)時(shí)，尤其是在故障預(yù)兆期內(nèi)，迅速作出正確的診斷，具有重要的意義。簡易診斷是根據(jù)設(shè)備的振動(dòng)或其他狀態(tài)信息，不用昂貴的儀器，通常運(yùn)用普通的測振儀，自制的聽針，通過聽、看、摸、聞等方式，判斷一般風(fēng)機(jī)振動(dòng)故障的原因。文中所述振動(dòng)基于電廠離心式送風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)和排粉機(jī)。

　　1  軸承座振動(dòng)

　　1.1  轉(zhuǎn)子質(zhì)量不平衡引起的振動(dòng)

　　在現(xiàn)場發(fā)生的風(fēng)機(jī)軸承振動(dòng)中，屬于轉(zhuǎn)子質(zhì)量不平衡的振動(dòng)占多數(shù)。造成轉(zhuǎn)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物(如鐵銹)；機(jī)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(qiáng)度不足造成葉輪開裂或局部變形；葉輪上零件松動(dòng)或連接件不緊固。轉(zhuǎn)子不平衡引起的振動(dòng)的特征：①振動(dòng)值以水平方向?yàn)閦ui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(zhuǎn)數(shù)升高而增大；③振動(dòng)頻率與轉(zhuǎn)速頻率相等；④振動(dòng)穩(wěn)定性比較好，對負(fù)荷變化不敏感；⑤空心葉片內(nèi)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(wěn)定，其振動(dòng)頻率為30%～50%工作轉(zhuǎn)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(jī)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(wěn)定；振動(dòng)是自激振動(dòng)與轉(zhuǎn)速無關(guān)；摩擦嚴(yán)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(tái)加工不良，軸頸彎曲，軸承安裝傾斜，軸承內(nèi)圈裝配后造成與軸心線不重合，使軸承每轉(zhuǎn)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?yàn)閦ui大；振動(dòng)頻率與旋轉(zhuǎn)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(biāo)準(zhǔn)等，會(huì)出現(xiàn)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(jiān)測到高頻沖擊振動(dòng)信號(hào)。這種振動(dòng)穩(wěn)定性很差，與負(fù)荷無關(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(yùn)用頻譜分析可以準(zhǔn)確判斷軸承損壞的準(zhǔn)確位置和損壞程度，在此不加闡述。表1列出滾動(dòng)軸承異常現(xiàn)象的檢測，可以看出各種缺陷所對應(yīng)的異?，F(xiàn)象中，振動(dòng)是zui普遍的現(xiàn)象，抓住振動(dòng)監(jiān)測就可以判斷出絕大多數(shù)故障，再輔以聲音、溫度、磨耗金屬的監(jiān)測，以及定期測定軸承間隙，就可在早期預(yù)查出滾動(dòng)軸承的一切缺陷。

　　1.4  軸承座基礎(chǔ)剛度不夠引起的振動(dòng)

　　基礎(chǔ)灌漿不良，地腳螺栓松動(dòng)，墊片松動(dòng)，機(jī)座連接不牢固，都將引起劇烈的強(qiáng)迫共振現(xiàn)象。


這種振動(dòng)的特征：①有問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(zhuǎn)速的1、3、5、7等奇數(shù)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(jī)和電機(jī)軸不同心，風(fēng)機(jī)與電機(jī)軸在找正時(shí)，未考慮運(yùn)行時(shí)軸向位移的補(bǔ)償量，這些都會(huì)引起風(fēng)機(jī)、電機(jī)振動(dòng)。其振動(dòng)特征為：①振動(dòng)為不定性的，隨負(fù)荷變化劇烈，空轉(zhuǎn)時(shí)輕，滿載時(shí)大，振動(dòng)穩(wěn)定性較好；②軸心偏差越大，振動(dòng)越大；③電機(jī)單獨(dú)運(yùn)行，振動(dòng)消失；④如果徑向振動(dòng)大則為兩軸心線平行，軸向振動(dòng)大則為兩軸心線相交。

　　示例：某廠M5-29-NO19D型排粉機(jī)，轉(zhuǎn)速n=1 450 r/min，在運(yùn)行中出現(xiàn)振動(dòng)，運(yùn)用普通測振儀測振情況如下：

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

　　2  轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速引起的振動(dòng)

　　當(dāng)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速逐漸增加并接近風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子的固有振動(dòng)頻率時(shí)，風(fēng)機(jī)就會(huì)猛烈地振動(dòng)起來，轉(zhuǎn)速低于或高于這一轉(zhuǎn)速時(shí)，就能平穩(wěn)地工作。例如：①改造后的風(fēng)機(jī)，由于葉輪太重，使風(fēng)機(jī)軸系的臨界轉(zhuǎn)速下降到風(fēng)機(jī)工作轉(zhuǎn)速附近，引起共振；②基礎(chǔ)剛度不足，重量不夠，其固有頻率接近旋轉(zhuǎn)頻率；③風(fēng)機(jī)周圍的其他物件、管道、構(gòu)筑物的共振。④調(diào)節(jié)門執(zhí)行機(jī)構(gòu)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(zhuǎn)頻率相同或接近。

　　3  風(fēng)機(jī)風(fēng)道振動(dòng)

　　這種振動(dòng)是由于風(fēng)道系統(tǒng)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(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，導(dǎo)致進(jìn)風(fēng)箱內(nèi)的氣流產(chǎn)生劇烈的旋渦，并在風(fēng)機(jī)進(jìn)口集流器中得到加速和擴(kuò)大，從而激發(fā)出較大的脈動(dòng)壓力波。其振動(dòng)特征為：壓力波常常沒有規(guī)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(kuò)散管段)的設(shè)計(jì)不合理，造成氣流流態(tài)不良，在風(fēng)道中出現(xiàn)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)無規(guī)律性，振幅隨負(fù)荷的增加而增大。

　　3.3  風(fēng)機(jī)機(jī)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(zhuǎn)失速?

　　當(dāng)氣流沖角達(dá)到臨界值附近時(shí)，氣流會(huì)離開葉片凸面，發(fā)生邊界層分離從而產(chǎn)生大量區(qū)域的渦流，造成風(fēng)機(jī)風(fēng)壓下降。旋轉(zhuǎn)失速主要發(fā)生在軸流式風(fēng)機(jī)中，在離心式風(fēng)機(jī)的葉輪及葉片擴(kuò)壓器中，由于流量減少，同樣也會(huì)出現(xiàn)旋轉(zhuǎn)失速。旋轉(zhuǎn)失速引起的振動(dòng)的特征：(1)振動(dòng)部位常在風(fēng)機(jī)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(diào)節(jié)擋板、后彎葉片的風(fēng)機(jī)上。

  (3)擋板開度在0～30%時(shí)發(fā)生強(qiáng)烈振動(dòng)，開度超過30%時(shí)降至正常值；(4)旋轉(zhuǎn)失速出現(xiàn)時(shí)，風(fēng)機(jī)流量、壓力產(chǎn)生強(qiáng)烈的脈動(dòng)。

　　3.5  喘振

　　具有駝峰型性能曲線的風(fēng)機(jī)在不穩(wěn)定區(qū)域內(nèi)工作，而系統(tǒng)中的容量又很大時(shí)，則風(fēng)機(jī)的流量、壓頭和功率會(huì)在瞬間內(nèi)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(jī)性能與管道裝置耦合后振蕩特性的一種表現(xiàn)形式，其振幅、頻率受風(fēng)機(jī)管道系統(tǒng)容量的支配，其流量、壓力、功率的波動(dòng)又是不穩(wěn)定工況區(qū)造成的。

　　示例：某廠5、6號(hào)送風(fēng)機(jī)(型號(hào)為G4-73-11NO25D)進(jìn)風(fēng)箱壁一直存在振動(dòng)較大的現(xiàn)象，5號(hào)相對比6號(hào)小些，振幅隨負(fù)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(jī)初投產(chǎn)時(shí)經(jīng)?3600管道從爐頂進(jìn)風(fēng)，后來上面管道拆除，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(jié)側(cè)壁開孔進(jìn)風(fēng)。

　　由于結(jié)構(gòu)不太合理，進(jìn)風(fēng)口開孔尺寸小，并且開孔6號(hào)比5號(hào)要小很多，流動(dòng)面積不足。后來在后側(cè)各開一2 500 mm×2 000 mm的孔，并將6號(hào)原開孔尺寸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(jié)束語

　　風(fēng)機(jī)的振動(dòng)問題是很復(fù)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(yàn)，就能迅速和準(zhǔn)確判斷風(fēng)機(jī)振動(dòng)故障的根源所在，進(jìn)而采取措施，提高風(fēng)機(jī)的安全可靠性