660MW超临界机组一次风机异常分析

刘亚平

摘 要：660MW超临界机组一次风机在运行过程中经常发生异常振动，必须停机进行处理。因处理措施采取得当，可在最短时间内恢复生产，有效保证了设备的运行。文章就660MW超临界机组一次风机异常情况进行简要阐述，以供参考。

关键词：660MW;超临界机组;一次风机异常

中图分类号：TM311文献标识码：A文章编号：1674-1064（2021）09-005-02

DOI：10.12310/j.issn.1674-1064.2021.09.003

1 设备概述

成都电力机械厂生产的AP2-17/12动叶可调式轴流通风机，是根据脉动原理进行工作的。叶轮上游和下游的静压力几乎相等，当流体通过叶轮时，传递给流体的能量主要是指，在叶轮下游的以动能形式出现的有用的能量。流体从叶轮流出是涡流，可由安装在叶轮下游的后导叶直接流入相连接的扩压器，使绝大部分动能转化为所需要的静压能。

AP2-17/12动叶可调式轴流通风机由进气箱、大小集流器、进口导叶、机壳装配（叶轮外壳和后导叶组件）、转动组（传扭中间轴、联轴器、叶轮、主轴承装配）、扩压器、冷风管路和润滑管路等组成。AP风机工作时，气流由风道进入风机进气箱，经过收敛和预旋后，叶轮对气流作功，后导叶又将气流的螺旋运动转化为轴向运动，并在扩压器内将气体的大部分动能转化成系统所需的静压能，从而完成风机的工作过程。主要参数：工作介质TSA-68汽轮机油;油箱容积700 L;公称压力：低压0.8 MPa，高压6.3 MPa。总供油量：56 L/min，冷却水流量5.04 m?/h。FXHZ-B56润滑油站是一次风机叶片角度调节装置的重要组成部分，由泵站、控制阀组、油管路等部件组成[1]。

液压调整机构的工作原理：在平衡状态下，液压缸左右腔的进油及回油管路都切断，润滑油路开启，液压缸不动作。当叶片需要开时，执行机构使调节阀体向左移动，这时右腔油路与进油口联通，左腔油路与回油口接通，右腔膨胀，面积变大;由于缸体是固定的，活塞就向左移动，由于阀芯与活塞是一体的，所以阀芯也向左移动，从而使调节阀阀芯和阀体的位置到平衡位置。当叶片需要关时，执行机构使调节阀体向右移动，这时左腔油路与进油口联通，右腔油路与回油口接通，左腔膨胀，活塞向右移动，带动阀芯也向右移动，从而使阀芯与阀体回到平衡的位置。

2 设备性能特点概述

一般风机只能在特性曲线允许区域内运行，为避免在非运行区内运行，风机采用失速控制，将性能曲线中的失速区蓄存在电脑中，电脑确定出运行点的当前位置并监测外界压力、不同点的静压及流体温度;把运行点与性能曲线上的失速区进行比较，如果进入失速区，动叶片要作出适当调节;在叶轮前部圆周方向测量流体压差，当运行点在性能曲线稳定区域时，压差变动较小，如果运行点超过失速线，压差变动会提高几倍;这时，通过压力转换开关与控制系统改变动叶角度，实现安全运行。

3 事件经过

2021年4月30日21时00分，运行监盘发现1B一次风机振动缓慢上升，振速值与机组负荷无关，最高升至X：3.6 mm/s;Y：3.8 mm/s，就地观察孔处实测振动X：5.7 mm/s;Y：2.8 mm/s。检查风机轴承温度无明显变化，发现一次风机连杆抖动严重，初步判断连杆抖动严重，造成动叶开度不稳定，造成风机振动大。5月1日01时00分，将1号机负荷降至330MW稳定;05时17分，解除1号机AGC，解列1B一次风机。08时37分，1B一次风机动叶连杆更换工作结束，开启1B一次风机试运;试运过程中，1B一次风机振动依然较大（X：4.58 mm/s;Y：4.52 mm/s），随后对1B一次风机进行解体检查。振动趋势图如图1所示。

图1 振动趋势图

4 故障原因

对一次风机扩散筒壳体固定螺栓、壳体支腿进行全面检查，螺栓紧固正常，壳体支腿未有明显松动。就地检查油站液压油压力为3 Mpa，在正常范围内。检查外部执行结构连接臂，没有异常。风机停运后对执行机构的电动头、传动轴、旋转油封进行全方位检查，未发现变形、断裂、漏油等明显异常现场。联系运行人员启动液压油站，由热控人员配合进行动叶传动试验，两级动叶活动灵活，未出现卡涩现象，两级叶片偏差在允许范围内 。

从工作原理来看，转子和叶片之间需要有一定的缝隙，不能过大也不可以过小，长期运行，缝隙也会发生转变。因此，两个转子如果是低速运转，就可能會发生碰撞的情况，多次碰撞必然会产生摩擦，时间久了就容易卡顿。但是，如果转子和壳体发生了碰撞，不仅会产生震动噪声，同时还会降低基础零件的牢固性，从而让内部温度升高，出现机器外壳被烧红的现象。

检查一次风机叶片调整滑块。若滑块出现严重磨损，将会导致叶片调整不同步，进而会引起风机振动超标[2]。检查发现，滑块仅轻微磨损，并不影响叶片正常调整。检查叶片轴向窜动量。一次风机说明书要求叶片轴向窜动量为0.5 mm～1 mm。对风机44片叶片测量后发现，轴向窜动量都在0.5 mm～0.8 mm，叶片轴向窜动量满足要求。一次风机说明书要求扩散器内筒密封盘与轮毂部支撑盖之间的动静间隙差值<0.4 mm，也就是间隙值不得<0.2 mm。实际测量间隙值为0.3 mm，不存在动静摩擦引发振动的问题。

检查风机轴承箱固定螺栓。若轴承箱固定螺栓松动或间隙超标，也会引起风机振动。检查后未发现异常。风机动平衡问题。由于一次风机叶轮平衡问题也会导致风机振动，需要进行动平衡试验，通过在轮毂不同位置上增加配重块，解决动平衡问题。

轴承问题。轴承损坏的振动特征为：振动稳定性很差，与负荷无关，振幅在水平、垂直、轴向3个方向均有可能最大[3]。轴承箱解体检查发现，一级叶轮侧滚柱轴承内环滚道面发生大面积剥落。轴承方面的损坏也是引起振动的因素，风机运行所处的环境是多种多样的，如果环境较差，就容易出现油箱被污染的情况，各种间隙、零件磨损成度也会超标，从而造成轴承在较差环境下运转，进而导致轴承损坏。

5 故障原因分析

通过对风机拆卸部位进行全面检查，进行逐一排查后确认，风机振动大的主要原因为轴承损坏。风机轴承的冲击韧性较差，导致轴承接触疲劳抗力下降，在长时间运行过程中，振动、结构变形、润滑不良等因素都会引起轴承内环局部承载升高，轴承内环接触疲劳磨损。当钢球与轴承内环接触面的接触应力超出材料的接触疲劳极限时，在周期性变化的接触载荷的作用下，接触面表面或次表面会产生细微的疲劳裂纹，裂纹扩展导致表面显微剥落，进一步导致接触面小片状剥落形成凹坑。造成风机振动幅度增大，而振动幅度加大、结构变形，又导致局部接触应力增大、滚道上微小颗粒及润滑不良等情况，会加速轴承接触面的疲劳发生。最终，导致接触疲劳损伤产生，出现较大面积的磨损剥落，风机振动迅速增大。

6 日常检修及防范措施

6.1 日常检修状况

第一，每一次更换润滑油或者滤油化验都要做好相关记录，如果油位比较低，那么就要及时进行润滑油的补给。

第二，常规检修周期为24 000运行小时或3年，包括更换轴承和其他损害零件，对于所有的零部件都要进行一次彻底的清洗。

第三，对于油箱视油镜的清洁也要格外注意，做到定期检查和清洗，尤其是温度计的准确与否，要定期进行检查。

第四，控制温度，轴承和油箱的温度一般要控制在65 ℃以下，如果没有极其特殊的情况或者检修需求，冷却介质一定要选择冷却之后的水，温度的控制一定要格外注意。

第五，风机的日常巡视要做好记录，并且每次都要做到定期、定时，同时要规范、真实记录。

6.2 防范措施

严把风机各备件的质量关，做好锅炉一次风机轴承箱备品备件准备工作和事故预想工作。做好一次风机设备运行参数的监测工作，记录每一次参数异常。锅炉计划性检修时，发生过异常的一次风机轴承箱要进行扩大性检查，排除类似的隐患。总结本次抢修的经验，提高对类似异常的应对能力。加强轴承润滑油监视，定期滤油取样化验，保质油站油质合格。

7 结语

在检修过程中，有目的地对设备进行重点检查，举一反三，以免出现同类型故障。此外，对一次风机进行解体检修后，必須提前进行风机试转，以免影响机组的整体启动计划。负责人提前做好事故预想，有必要时及时联系电科院技术人员进行风机动平衡试验项目，避免动平衡人员不能及时到位，影响机组的整体启动计划。

参考文献

[1] 刘占辉，刘静宇，罗剑斌.动叶可调双级轴流风机的现场动平衡[J].风机技术，2019（3）：177-180.

[2] 屈绍山，王亚娟.风机振动故障的判断[C].全国火电100～200MW级机组技术协作会2009年年会论文集.全国发电机组技术协作会，2009.

[3] 王锋，刘新民，郎建新，等.一次风机振动大原因分析与处理[J].内蒙古电力技术，2014，32（3）：81-85.