电站辅机转动设备轴向振动原因分析与处理

电站辅机转动设备轴向振动原因分析与处理

霍磊

（神华国神哈密煤电有限公司新疆哈密300272）

摘要：火力发电厂转动机械较多，除汽轮机外，给水泵、凝结水泵、引风机、送风机、一次风机等一些重要辅机设备平时出现缺陷情况也很多，而振动问题又是最多、最难处理的问题之一。其中一些辅机振动，尤其是风机振动使得机组经常被迫采取降低发电量等方式进行处理，直接影响机组运行的经济性和安全性。因此，关于辅机振动实例的总结对提高处理辅机振动的效率，提高机组运行可靠性有着非常重要的作用。本文主要围绕着电站辅机转动设备轴向振动问题展开了分析，讨论了电站辅机转动设备轴向振动出现的各种原因，同时，针对出现振动的原因，提出一些有效的处理措施。

关键词：电站；辅机转动设备；轴向振动；原因；处理

电厂辅机的振动问题虽然不如汽轮机振动问题复杂。但由于各方面原因的影响，包括对辅机不重视、设计不合理、检修工艺差以及其它条件等原因使得辅机振动分析处理起来也很困难。有的是单平面、双平面转子不平衡问题，有的是支承系统问题甚至是支承系统共振，有的是支承轴承问题，在电站辅机转动设备运行的过程中，存在很多的问题，其中，电站辅助机振动就是其中一个重要的问题，因此，分析电站辅机转动设备轴向振动原因，并提出对策非常有必要。

1.振动问题概述

机械振动，简称为振动，指的是物体或质点相对于平衡的位置进行的往复运动，例如机器基座颤动、钟的摆动，支架的抖动。振动产生的主要原因有往复的作用力、共振、松动。其一，作用力是指一种作用力反复的作用于某个物体上，从而造成的物体来回运动。在机器的运行过程当中，不对中、不平衡、不正确运行、磨损等现象的存在都会产生反复作用力。其二，机器固有的振动频率相关。机器自由振动速率即为固有振动频率，往往不止一个。一旦机器遭受一个和固有频率相同的往复作用力，振动就会越来越强烈，从而形成危害力很大的共振，对机器造成严重且快速的破坏。其三，松动即为地脚螺栓没有上紧、轴承的间隙过大、配件不符、腐蚀等情况，造成机械的阻尼偏低，从而导致机械无论在旋转还是不旋转状态都可能存在振动。

2.常用振动分析方法

常用的振动分析方法有波形、频谱、相位分析及解调分析法。频谱图显示振动信号中的各种频率成分及其幅值，不同的频率成分往往与一定的故障类别相关。波形图是对振动信号在时域内进行的处理，可从波形图上观察振动的形态和变化，波形图对于不平衡、松动、碰摩类故障的诊断非常重要。双通道相位分析通过同时采集两个部位的振动信号，从相位差异中可以对相关故障进行有效的鉴别。解调是提取低幅值、高频率的冲击信号，通过包络分析，给出高频冲击信号及其谐频，此技术在监测滚动轴承故障信号方面较为有效。

3.电站轴流式送风机电机轴向振动

3.1转子不平衡

所谓的转子不平衡，是指处于平衡状态下的螺旋体存在不足或者是多余的质量。产生这种情况的具体原因主要是因为旋转机械热变形、制造安装发生误差、转子结构不符合要求、转子结构不对称与原材料缺陷等。因为在转子上，作用会产生离心力干扰，相似于转子重量，部分轴承在支撑转子的状态下引发动载荷，进而使轴系发生剧烈的振动。据部分统计资料显示：一般由于转子不平衡问题可引发75%旋转机械故障。所以，目前我国电厂亟待解决的问题应是不平衡故障。

3.2转子不对中

风机不对中引发的故障最为明显的即为轴系与轴承不对中。也就是说轴颈在轴承中产生了偏斜。各个转子之间也发生了平行不对中或角度不对中。不对中故障使轴承油膜发生剧烈振荡，令整个轴系载荷发生改变，影响了风机的正常运行，譬如说：改变轴系临界转速、引起转轴热弯曲以及动静部件发生摩擦，都会引起轴系共振或发生改变。其基本特点为：具有较大的径向振动与轴向振动，稳定峰值出现在3倍频处、2倍频处以及1倍频处，4倍频至10倍频处的谐波成分相对来说较低。时域波形上没有“g”形冲击，联轴器的轴向相位变化明显（>60°）不对中振动随负荷的增加而成正比增加，但是并未对转速产生较大的影响。另外，因为转子不对中而发生的故障

4.离心式排粉机电机轴向振动

4.1故障现象和特点

离心式排粉机因其电机长时间超负荷运作，导致电机联测端盖处轴向振动逐渐增大，运行两个小时就达到了150微米，技术操作人员通过对电机和排粉机的本体部分进行全面的检查和测量，总结出了发生震动的几个特征，一是排粉机本体的径向震动和轴向震动都不是很明显；其二是震动幅度最大的位置，也就是电机联侧紧靠轴的水平轴线处，出现160微米的发幅震动，并且振动频率呈现辐射状向四周减弱，大约到振动边缘10微米；三是震动没有发生在离心式排粉机的启动时刻，而是运行了一段时间后才逐渐增大至160微米[1]。

4.2处理方案和效果评价

根据具体的实践研究，我们可以发现，之所以会出现振动，主要的原因是轴承外圈在支撑端盖内部出现了运行故障，导致不能够灵活的轴向运行，因此，根据这个原因，我们可以采取改变轴承外圈和支撑端盖的公差配合。以保证轴承在轴向上能够灵活膨胀。但是，这种方法在操作过程中是比较耗费时间和精力的，其实，我们可以采用另外一种比较简单而且实用的方法，这种方法不需要进行重新吊下电机、重新拆装、重新找中心，同时，又可以大大减少检修时间。该方法的做法是：打开大端盖和电机外壳的螺栓，在间隙处一一添加150微米厚的铜皮，添加一定要均匀[2]。

5.电站设备运行振动管理效率因素

在设计、制造、安装、检修上都没有问题的话，那么机组的振动的主要原因就是由于运行管理失误而导致的。

5.1机组膨胀导致的振动

滑销系统制约机组膨胀状况，如果滑销系统自身状况良好的话，那么就需要加强对运行管理人员的管理，提高管理水平。不论是膨胀不足还是膨胀过大都会引起机组的动静碰磨，产生[3]。

5.2掌握润滑油温

润滑油是轴承运转过程中的重要因素，直接关系到轴承的运行状况。轴瓦内的轴颈如果有较高的稳定性，那么就会减少机组的振动。如果稳定性较差，在外界因素的作用下，就会发生振动。同时，在转子转动的过程中，会对润混油产生一定的油温，如果油温过高，将会对油膜有所影响，对轴承的运转造成不利。所以要合理的控制润滑油的油温，将其控制在合理的范围内。

5.3加强设备维护与检修

在转动设备中有很多振动故障都是突发性的，突发的故障通常都是由于某个部位的零件脱落、损坏、线圈膨胀受阻、轴承油膜失稳、蒸汽激振等引起的，在转动设备的运行过程中，应该要及时对振动故障进行检修，并且要积极加强对转动设备的日常维护管理，维修人员要定期对转动设备进行检测，对各种硬件进行测试，一旦发现问题要及时维修，如果发现硬件已经不能满足生产所需，则应该要及时对硬件设备进行更换，并且对更换之后的转动设备进行调试，确保没有问题之后再投入使用[4]。

6结束语

总而言之，针对目前电站辅机转动设备轴向出现振动的问题，直面问题的根源，找出问题解决的途径，这才是解决电站辅机转动设备轴向振动问题的最重要的工作。

参考文献：

[1]江恒，友钊.旋转机械在线状态监测与故障诊断系统开发研究[J].石油矿械，2012

[2]盛兆顺，尹琦岭.设备状态监测与故障诊断技术及其应用[M].2.北京：化学工业出版社，2011

[3]徐敏.设备故障诊断手册[M].西安：西安交通大学出版社，2011.

[4]范伟国沙德生.电站辅机转动设备轴向振动原因分析与处理[M].江苏：《江苏电机工程》，2009.