增压风机振动故障的诊断和处理*

曹作旺/贵州省习水鼎泰能源开发有限责任公司

张卫军*/西安热工研究院有限公司

增压风机振动故障的诊断和处理*

曹作旺/贵州省习水鼎泰能源开发有限责任公司

张卫军*/西安热工研究院有限公司

首先对增压风机振动特征进行分析，经过现场动平衡和振动试验后，诊断其振动故障原因是轮毂内存在活动部件，解体检查证实有大量固化油垢附着在轮毂腔室内壁，彻底清理后，解决了振动故障并分析了轮毂内油垢形成的原因。

增压风机；油垢；振动；动平衡；润滑油粘度

1 振动概况

某电厂锅炉配备增压风机用于脱硫，该风机系Howden公司生产的轴流式动叶开度可调风机，额定转速747r/min，配备的驱动电机型号为YKK1 000-8，额定功率6 600kW，由湘潭电机厂生产。

该增压风机为悬臂结构，采用两个并排布置的轴承进行转子支撑。风机轴系结构见图1所示。厂家在靠近风机叶轮侧轴承座的垂直和水平方向分别安装了一个加速度传感器，并就地引入端子箱，用以测量并显示该轴承座振动位移值。

图1 增压风机结构示意图

该引风机投产后振动一直正常，2013年2月例行检修，更换了机械油SSC634（相当于国标#460号）。检修后风机再启动试运行，刚开始振动正常，但是两小时后振动值就逐渐爬升至180μm随即停机。考虑到所更换的润滑油粘度较原润滑油大，2月6日采取电加热、明火烤等办法加热轮毂后再次开机，现场监测水平振动141μ m，垂直58μm，但后续机组带负荷运行中振动持续爬升（主控室仪表满表）。根据运行记录以及集控室历史记录，整理的增压风机振动数据见表1和表2所示。

表1 增压风机现场仪表显示振动数据（位移值）μm

表2 检修后主控制振动记录（位移值）

2 第一阶段动平衡处理

振动大首先想到了转子动平衡。2013年4月22日请当地电科院进行现场动平衡。但是意外的是经过三次加重，该风机的振动水平非但没有改善，而且还出现进一步恶化，见表3。

从加重过程来看，也存在明显异常现象，即每次加重都无法达到预期值。不过更令人意外的是，最后拆掉所有加重，但是风机振动还是未能恢复到原位。与加重之前比较，就地仪表显示水平方向基频振动从147μm增加到了350μm，垂直振动达到300μm，加重过程的具体数据见表3所示。

表3 第一阶段动平衡过程振动情况（基频）μm∠°

3 第二阶段振动诊断和试验

考虑到上述异常振动现象，可以肯定增压风机振动并非单纯质量不平衡问题，为此再对其进行进一步诊断试验。

本阶段振动处理方法：

1）进行起停机振动试验；

2）调整扩压段导轨接触状态；

3）由制造厂再次对风机进行动平衡。

为验证风机振动的重复性，首先保持风机平衡状况不变，连续启停两次观察风机振动情况。首先将风机转速升至额定转速，稳定10分钟测量振动，然后停机转速到零；重复以上过程一次。从就地仪表显示振动幅值来看振动有一定的变化，从厂家测量的振动烈度值来看，振动幅值和相位都有一定程度的变化见表4。

表4 第二次试验及处理振动实测值表

厂家在现场对扩压段地脚与导轨接触进行反复调整，随后进行了一次转子动平衡，但是风机振动没有明显改善，正常运行后水平振动仍然达到350μm以上。

4 第三阶段振动分析及处理

4.1 振动原因分析

从前两次振动处理情况看，该风机表现为强迫振动，但是并非单纯稳定质量不平衡问题，因为振动没有规律，具有一定的随机性。其特征表现为：（1）保持转子状态不动，两次启动振动（幅值相位）不一致；（2）动平衡计算无规律性，计算值与实测值偏差很大。导致上述现象的可能原因是每次启动风机的原始振动不确定，振动值随机变化。

不确定的振动说明风机叶轮上存在一个具有一定随机性的不确定作用力。随机性的不确定作用力一方面引起运行中振动变化，另一方面使得每次启动振动不确定，并导致动平衡失败。

据此判断，原因可能是轮毂内存在活动部件，每次启动活动部件的位置是随机的，当转子旋转之后，由于离心力作用活动部件附着在轮毂内壁并保持位置相对固定，所以每次启动转子平衡状况也是随机的，即启动后振动也是随机的。基于这种假设可以解释上述的振动现象。

4.2 解体检查验证

基于上述分析，建议从检修方面着手，打开风机叶轮轮毂，重点检查内腔活动异物和传动执行部件是否卡涩。

遂由制造厂派人赴现场拆掉风机叶片并打开轮毂检查。解体后发现轮毂内腔存在大量固化污垢（见图2），肉眼观察其成分为油污与灰尘的混合物，应该是灰尘和油垢长期以来吸附并且固化而成。油垢部分附着在内壁上，用手去除即可扣落，还有大量的污垢处于自由状态，并散落在轮毂内腔底部。

现场随即对其进行了彻底清理，清理下来的污垢总重量初步估计有数公斤之多。

图2 风机轮毂油垢附着图

5 故障分析

机组之前运行振动正常，2013年2月更换粘度大的润滑油后，由于润滑油粘度大，其附着力也随之增强，使其更容易与飞灰混合形成灰垢，进而使得大量灰垢附着在轮毂腔室内壁并固化，该灰垢的附着破坏了转子的平衡状态并引起振动增大。

2013年2月6日，采用明火加热轮毂后，由于叶轮和灰垢膨胀系数不同，则可能导致部分附着灰垢脱落。灰垢脱落一方面使转子平衡进一步被破坏，同时脱落的灰垢在叶轮腔室内随机处于任意位置，这些脱落的灰垢一方面导致叶轮的质量不平衡比较大（主控室满表），同时在轮毂腔室内位置随机的灰垢产生随机的质量不平衡，并导致动平衡失败。

6 处理效果

现场彻底清理轮毂内腔附着以及散落的数公斤污垢后，风机按既定工艺回装，并安装现场振动仪表，以对风机检修后的振动情况进行测量。

2013年6月2日增压风机再次启动，从现场振动实测值来看，开机后增压风机振动非常小，并恢复到投产初期的振动水平。

增压风机检修后不同的动叶开度下振动实测数据见表5。

表5 第三次处理振动位移实测值（基频）μm∠°

7 结论

通过该增压风机振动的处理，可以得出：

1）增压风机振动的主要原因是转子质量失衡所导致的强迫振动，其部件安装以及地脚接触等对振动影响不大。

2）转子轮毂腔室内油灰固化结垢是导致转子平衡状态改变的主要原因，大量油垢脱落后散落在轮毂腔室内，导致转子质量分布呈现随机变化，并导致了运行中振动变化以及多次现场平衡没有效果。

3）通过解体检查并彻底清理轮毂内腔油垢后，该风机振动恢复到投产初期的水平。

4）从风机检修及运行过程来看，更换粘度大的润滑油后加剧了灰垢附着，随后为降低其粘度对轮毂进行明火加热，使轮毂温度升高并引起其上附着的灰垢在后续运行中发生脱落，从而不但进一步破坏了转子平衡，也使轮毂腔室内出现了活动部件，导致了振动随机性出现使动平衡失败。

Diagnosis and Treatment of the Vibration Fault in Booster Fan

Cao Zuowang/Dingtai Electric Energy DevelopmentCo.,Ltd.;
Zhang Weijun/Xi’an Thermal Power Research Institute Co.,Ltd.;
Wang Yan/Huaneng Dezhou Power Plant

Based on the analysis of vibration characteristics of the booster Fan, it is diagnosed that there is amovable part existing within hub chamber of the booster fan,which is demonstrated by disassembly test.It has been found that plenty of semi-curing grease attaching on the inner wall of fan hub.And finally the vibration is eliminated by cleaning up all the semi-curing grease.

booster fan;semi-curing grease;vibration

TP391；TK05

A

1006-8155（2015）04-0095-04

10.16492/j.fjjs.2015.04.037

*本文其他作者：王艳/华能德州发电厂

2014-02-24贵州遵义564600