刍议发电厂风机常见振动故障及处理

刍议发电厂风机常见振动故障及处理

马壮张进

（中国电建集团透平科技有限公司四川成都610045）

摘要：发电厂风机运行中发生故障或损坏时，会导致发电厂电力输送功能停滞，影响正常供电，后果严重。现阶阶段发电厂风机出现频率最高的故障即振动问题，要求必须做好相应的处理和修复工作，缩减故障时间，并能够通过定期检修，提前预测故障发生的可能性，将危害降到最低，损失最小。

关键词：发电厂；常见振动；故障；处理

一、发电厂风机常见振动故障及故障特征

1.1轴承座刚度不够引起的振动故障

轴承座刚度下降的常见故障：基础灌浆不良、机械外部松动、机械内部松动等。而非工作部位的机械外部松动中又存在螺栓松动、轴承座出现裂缝等现象；机械内部松动存在轴瓦松动、轴套间隙过大、滚动轴承间隙过大、叶轮上的螺丝松动等。轴承座刚度不强引起的振动故障典型的特征为：首先，如果是内部机械松动，在典型频谱上会出现许多高次谐波分量；其次，振动是非线性的，在典型频谱上出现和转动频率相同的基频分量和二倍频，并同时出现高谐波分量。此外，出现振动故障后振动具有一定的方向性，如果是松动引起的振动，在松动方向上，振动一般是垂直方向振动或者在轴向上振动较大。

1.2滚动轴承异常引起的振动

在滚动轴承的安装、零件加工以及螺母螺栓等的装配上，如果出现安装或加工不良，螺母螺栓松动造成滚动轴承异常，便会引起振动故障。比如常见的原因有：第一，滚动轴承的轴肩和轴颈加工不良，使得轴肩和轴颈发生弯曲；第二，滚动轴承在安装时发生倾斜，轴承内圈安装不当导致其和轴心线不重合，从而滚动轴承在发生转动时就会产生较大的轴向力作用；第三，用来固定滚动轴承的螺母发生松动，造成滚动轴承异常而发生局部振动。由于滚动轴承异常从而引起的振动其典型特征如下：首先，在轴向方向振动最大，振动的频率和旋转的频率一样；其次，滚动轴承的表面会出现磨损、腐蚀、脱落和破裂等现象，从而产生较大的高频冲击振动传送到轴承座。这些现象主要和滚动轴承各个部件的质量和性能有关，比如在某个部件上进入了异物、轴承的表面润滑不良、轴承箱的间隙过小或过大等。对于因为滚珠撞击而产生的高频冲击振动，可以用加速传感器进行检测该高频冲击振动信号。此外，由于滚动轴承异常引起的振动，该振动的稳定性较差，振动没有方向性，在水平、垂直和轴向方向上振动都有可能达到最大。在对该振动故障进行确定时，可以使用频谱分析仪准确找到轴承被损坏的位置，并能检测其损坏的程度。

1.3积灰引起的振动故障

由于发电厂的风机设置在锅炉的排灰口，所以本身就比较容易积累灰尘，加上发电机组在运行中也会有灰尘出现，时间一长便会出现灰尘集聚，严重的就会引起振动故障。积灰引起的振动故障主要和叶片表面的灰尘集聚有关，尤其是叶片上灰尘分布不均匀或者产生铁锈，不但会产生质量不平衡问题而引起振动，而且由于叶片表面被灰尘覆盖，所以散热功能受到了影响，从而导致叶片表面温度上升。不管是质量不平衡问题还是散热功能被破坏，两者加起来就会使得风机振动更加严重，甚至会导致风机无法运行，造成发电机组整体障碍。

因为积灰引起振动，主要发生在叶片表面，由于灰尘分布不均匀所以会产生质量不平衡问题，因此该振动故障的特征和质量不平衡振动特征类似。其他特征还包括：第一，随着发电机组运行时间加长，叶片表面所积累的灰尘会越来越多，所以振动会越来越大；第二，积灰引起的故障其振动主要以基频为主导，基频的相位在一段较短的时间内保持相对稳定，不过从长远来看，其相位是一直在发生变化的。再次，积灰引起振动受到环境温度的影响；最后，对风机进行多次启动，每一次所测量到的振动数据都不相同。这是因为风机在停止运转之后，表面的灰尘会浮动，从而导致集聚的位置发生变化，当再次启动时振动的大小便会发生变化，而且振动最大也会出现在不同的方向。

二、振动故障的处理方案

2.1针对质量不平衡故障的处理

某一轴流式风机，其转速为990r/min，在风机前后轴承的垂直和水平两个方向分别布置两个振动测点，在风机侧水平方向和电机侧水平方向安装振动探头，两者相差180°。然后对风机进行首次调试试验，发现风机侧水平方向的振动已经远远超过了跳机的保护值，必须对其进行处理。在测量振动数据中发现，振动主要以基频为主导，相位比较稳定，水平方向上的振动较大。在检查风机各个部件时发现无机械松动问题，振动探头的安装也没有问题，轴承之间的间隙合理，轴承螺栓正常，但是发现风道扩散段连接法兰的螺栓出现了松动，于是对螺栓进行扳紧，其他没有问题。于是风机再次启动，风机侧水平方向的振动下降，两次振动相位数据相似，可以判断是质量不平衡问题。然后加大转子叶片的质量，风机的振动明显下降并恢复到正常。从中可以看出，处理解决因质量不平衡引起的振动故障，首先应检查风机每一个部件有无出现异常，尤其是机械松动问题，另外，检查转子叶片质量均衡问题，如果质量存在较大偏差，则可以通过逐渐加大质量来降低振幅。

2.2针对轴承异常引起振动故障的处理

某台风机转速为1450r/min，依据在风机的垂直和水平两个方向分别布置两个振动测点，当风机首次启动之后，发现其侧水平方向上的振动很大，但是振动幅度变化很小，且基频的相位比较稳定。在对其进行动平衡处理后发现并不能降低振动，然后再对风机启动，发现再次启动后振动的数据和前一次相差很大，另外还存在启动之后振动先是很大，然后有慢慢减小的趋势，振动并没有持续上升。在故障诊断中发现该振动故障可能是由于轴承异常引起的。所以对该振动故障的处理是对风道扩散段进行检查，然后再对风机的轴承进行检查，发现其中滚动轴承出现铜套剥落问题，更换滚动轴承之后再次启动，风机的振动明显下降且慢慢恢复到正常运行。

针对不对中引起的振动故障，只有重新安装轴承或者重新安装联轴器来解决。对于积灰引起的振动，一般出厂时都会进行动态平衡处理，但是在使用一段时间后为了防止积灰产生振动，依旧要定期对风机进行热态动平衡处理。另外，在大修和小修期间必须要做好清灰处理，在发现振动很大或振动持续上升时必须对风机进行热态动平衡处理。

参考文献：

[1]董委，沈晓懿，何屏.某火电厂引风机振动故障分析及解决措施[J].工业加热，2014.

[2]王志远，刘康.核电厂风机振动故障分析与处理[J].科技视界，2016.

作者简介：

马壮（1991.02.27）民族：汉籍贯：辽宁市沈阳市学历：本科、学士职称：助理工程师职务：设计助理工程师研究方向：机械设计及气动学-风机