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锅炉风机振动故障分析及处理

2010-07-16赵彦海

设备管理与维修 2010年9期
关键词:联轴器轴承座叶轮

王 刚 赵彦海

大庆炼化公司动力装置共有锅炉风机12台,是锅炉蒸汽生产的关键设备。6#炉风机自2009年8月启机后,因振动超标等问题多次进行设备监测及检修,具体表现为风机轴承座轴向振动较大,威胁着机组安全经济运行。经综合分析及检修验证,发现主要为风机更换轴承座过程中检修质量不过关,致使叶轮装配不当,并造成轴向振动异常及相应故障,监测人员在作出准确诊断同时,及时指导进行应急检修,保证了机组稳定运行。

一、机组振动异常现象及分析

6#炉风机为单吸式(后倾平板叶片12片)、悬臂支撑、柱销联轴器传动,额定转速1480r/min(可变频调速电机),水冷式整体轴承座。机组构成及测点布置如图1所示。

2009年8月初,6#风机检修,更换风机 3#、4#两处悬臂支撑轴承(测点 3、测点 4)。8月23日,当班巡检风机时,发现机组突然出现明显异常的声音。监测中心采用Bentley snapshot测振系统对风机进行现场复测,从表1测量的振动值看出,测点3、测点4的轴向振动较高,测点4的轴向振动最大达10.95mm/s(明显超出ISO 10816/3标准),并且轴向振幅不断变化,瞬间变化在2mm/s左右。

表1 8月23日风机振动值 mm/s

因当天未针对转速、负荷与振动能量的变化进行试验,监测人员根据经验,认为造成悬臂支撑风机轴向振动突然增大的原因有以下几种:①联轴器不对中;②叶轮异常,存在不平衡等因素;③轴承松动,存在不对中或安装间隙不当;④轴弯曲,存在变形。

由于联轴器不对中通常会激起联轴器两侧较为突出的2×转频,而测点3的频谱中(图2、图3)2×转频能量均不明显,径向振动以丰富小幅值转频的倍频为主,轴向振动则4×频为主,首先排除联轴器不对中。测点4水平振动(图4)以转频为主,轴向振动(图5)以3倍频为主,虽然与转子不平衡和轴弯曲类型故障轴向和径向一般以较大的1×、2×转频振动为主的特点不太一致,但各点频谱中1×转频的振动峰值均达到4mm/s,因此不能完全排除该因素的影响。除测点4水平振动外,其他频谱结构与轴承松动特征较为相似,振动均以1×~4×频为主,存在较高的噪声底线。而轴承松动故障,能够造成轴承对中不良,使轴承产生轴向振动。

鉴于检修前该风机就出现过轴承座磨损、变形,因此监测人员倾向于风机存在轴承松动、安装间隙不当故障,建议检查风机叶轮和转子及轴承安装情况。

8月26日,检修人员对风机解体检查结果如下:①基础和地脚螺栓等紧固,未见异常;②联轴器对中,符合技术要求;③3#轴承座密封存在磨损,轴承外观无明显异常;④叶轮无异物,风机入口调节挡板底部断裂1片(共13片)、脱槽1片;⑤轴头跳动误差16μm(超过规定值14μm),轴存在弯曲。

检查结果证实了监测人员对轴弯曲的怀疑,风机入口调节挡板的破损也能够使入口气流作用在叶轮的力不均匀,形成一个不平衡力矩,作用到悬臂支撑的转子上,产生明显的轴向振动。但对于之前主要怀疑的轴承松动问题,判断可能是转子弯曲造成其与轴承座密封的磨损,因此轴承壳振存在大量的高次谐波。

根据该检查情况,将轴外委校正,并对风机调节挡板进行修复。9月4日现场安装找正后试运,监测中心使用法国01DB APT1105进行设备验收,发现测点4轴向振动更加严重为22.5mm/s,测点3轴向振动也达到21.4mm/s(表2),振动严重超标。振动频谱(图6~图9),以大量丰富的高幅值倍频为主,异常频率、基础振动则不明显。

基于轴承各点振值受负荷变化影响不大以及对转子动平衡、轴承安装等检修数据的分析,监测人员排除了流道进气不均、叶轮不平衡、轴承松动以及轴弯曲等因素,将轴上零件松动列为排查重点,并最终确定对风机转子的零部件安装情况进行检查。

表2 9月4日风机振动值 mm/s

9月6日,风机再次解体检查,发现在8月份检修中,3#轴承轴承座被更换。与原轴承座比较,轴承座位置向电机侧移动了约10~15mm,叶轮安装后,叶轮背部与风机蜗壳容易发生摩擦,所以检修人员在风机轴前端安装上了10~12mm的调整垫片。正是由于风机叶轮内孔与轴颈定位配合尺寸发生变化,造成叶轮与轴配合松动。这种轴上零部件配合松动,能够引起转子平衡状态的破坏。风机入口调节挡板破损导致的气动不平衡、叶轮与轴配合松动的,共同作用于悬臂风机转子上,产生明显的轴向异常振动,这也是3#轴承处密封磨损及转子弯曲等故障产生的原因。

二、处理措施

由于加工新轴的周期较长,在时间紧迫的情况下,采取对风机的轴进行车削的措施。

(1)把前端轴承定位台阶往电机一侧车削15mm,后轴承定位台阶则增加15mm的垫片,使两端轴承保持原有尺寸,这样可以使风机的轴整体向叶轮一侧移动,以保证叶轮与轴颈的配合接触面。

(2)更换叶轮轴端挡板,原有挡板厚度不够,所以重新增厚一倍。

(3)转子重新做动平衡,转子两个平面的不平衡量为326g和266g,经过调整配重后,不平衡量5.49g和5.34g,在允许的不平衡量(20g)规定值内。

检修后试车,鼓风机振动明显减小,除测点4轴向振动较大为5.12mm/s,其他各测点振动均在2.3mm/s范围内(ISO 10816/3标准),风机基本恢复到良好运行状态,并等待装置大检修时更换转子。

三、结论

对风机的监测全过程说明,对于悬臂支撑结构的风机,轴向振动异常除了需要考虑进气流道是否完好、叶轮有无异常、轴是否弯曲,还需要关注是否存在零部件松动(如叶轮、轴承、联轴节等),并根据不同部位的特点,将松动故障区分开来。

此外,监测人员除了要有扎实的诊断技能,还需要加强与检修单位的紧密联系,只有在充分了解相关检修信息后,才能更好地做出准确判断。

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