发电厂风机常见振动故障及处理研究

发电厂风机常见振动故障及处理研究

包晓斌

(中国电建集团核电工程有限公司山东济南250000)

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。发电厂风机中轴流式风机使用较为普遍，这类设备的振动测试中，一次风机、送风机和引风机为主，对风机的监控主要集中在振动强度方面。基于此，本文主要就发电厂风机常见振动故障及处理展开了研究。

关键词：发电厂；风机；常见振动故障；处理

1发电厂风机常见振动故障

1.1质量不平衡故障

1.1.1质量不平衡故障产生的原因

在发电厂风机振动故障中，由于转子质量不平衡引起的振动故障占大多数，而使得风机转子质量不平衡的原因大约可以概括为以下几种：第一，叶轮受到磨损，并且磨损不均衡，或者叶轮遭到腐蚀，腐蚀的程度不均匀；第二，主轴的局部温度升高使得主轴局部弯曲，影响轴轮运行；第三，叶轮在维修之后没有对其进行平衡处理；第四，叶轮强度不够，从而使得叶轮开裂或者局部发生变形；第五，叶轮上有零件发生松动，连接件连接不牢固等。

1.1.2质量不平衡故障的典型特征

首先，转子质量不平衡导致基频分量比例发生变化，正常情况下，基频分量应该在所有频率成分中不处于主导地位，也就是占通频的比例在70%以下。但是在出现转子质量不平衡之后，基频比例升高，在频谱上出现了和旋转频率相同的基频。在判断是否是质量不平衡引起的故障时，主要观察基频分量是否占据主导地位，如果其占通频的比例超过了70%，可判定该故障为强迫振动；其次，在判断振动是否稳定时，需要观察转速、振幅和相位。理论上来说，转速一定时，振幅和相位也是保持不变的；而当出现不平衡问题之后，离心力只和转速有关，所以转速一定的时候，振动也应该是没有什么变化的。

1.2轴承座刚度不够

检修和运行过程中经常遇到的是基础灌浆不良、机械松动等，非转动部分配合松动（机械松动）是刚度下降常见故障之一。机械外部松动起因于固定螺栓松动、机座或轴承架有裂纹、风道扩散段法兰螺栓松动。内部松动起因于轴瓦松动、轴套或滚动轴承的问隙过大。以及叶轮在轴上的松动。内部松动会在频谱上产生较多的高次谐波分量。松动的特征之一是振动的非线性，典型频谱上出现旋转频率的一倍频、二倍频并时常伴有高谐波分量：另一特征是振动的方向性，松动方向上的振动大多表现为垂直或轴向振动较大。

1.3滚动轴承异常

发电厂风机的轴颈零件质量差，使用过程中出现弯曲倾斜，导致内圈和轴心线之间无法重叠，这样情况下，风机持续运转，在旋转中产生的轴向力作用，导致滚动轴承出现异常，最终使螺母松动，出现振动问题。该类故障的基本特征是，最大振动数值在轴向中产生，振动的频率和旋转频率之间保持一致。另外，由于滚动轴承在运转消耗过程中，表层缺乏润滑、零件之间长期碰触或质量不过关等原因，造成轴承箱缝隙过宽或过窄，最终发生表层扭曲、错位或破裂，冲击力度大，频率高，并将力传递至轴承，引发振动。面对这一情况时，把加速传感装置固定在轴承底座，可以时刻监控高频冲击振动频率，从而证实振动和负载之间不存在明显联系，最大振动幅度在为水平、垂直或轴向方向内都有可能，因此通过观察频谱，能够掌握轴承破损的具体位置和详细信息。

1.4不对中问题

风机不对中指的是风机转子的轴心线和轴承的中心线不在同一条水平线上，两者位置发生了偏移，引起不对中问题的主要原因是轴承座的标高和左右的位置不同和联轴器安装不当，此外也和轴承安装不当有关。不对中又可以细分为平行不对中和角度不对中，如果联轴器两侧的振动频率分量相同，振动和负荷有很大关系，其在轴向方向上振动较大，则可以判断其为平行不对中。如果在频率分量中，基频占主导地位，联轴器两侧的振动相位相似，振幅增大，则可以判断其为角度不对中。

1.5积灰问题

一般情况下，发电厂引风机位置多安放在排灰出口通风处，因此空气中大量的灰尘会积累在机器表层，随着时间越长，厚度增加。在这样的情况下，叶轮叶片表层会粘附大量污垢，如灰尘或铁锈等，同时由于叶片不同区域累积的灰尘厚度质量有差异，导致散热功能无法发挥作用，机器温度持续上升。在这两方面原因共同作用下，使风机振动出现异常爬升，甚至一旦该状态持续时间过长，只能采用热态动平衡处理。如果发电厂风机由于积灰导致长时间爬升，则在未来至少每9个月，需实施一次动平衡，来保证机器正常运转，否则只能停止工作状态进行整体维修和清理。

2发电厂风机常见故障的处理实例

2.1处理质量不平衡的策略

一台轴流式送风机，旋转速度1000r/min，在前后两端轴承的垂直、水平两个方向中，分别设置4个检测点，监控振动情况，其中风机、电机侧水平方向锁设置的测试点应保证相差180°。维修时，初次进行重启时，风机侧段轴承的水平振动频率应超过14mm/s，一旦大于预期安全范围内，必须立即采取处理措施，保证设备安全。振动应当以基频作为基准，保证相位稳定，要注意的是水平方向的振动要保持在高速内。基于风机在投入使用之前已经接受动平衡处理，因此第一要保证做好相关检测工作，确认设备零件未有松动、或质量差等不良情况。其次要对测试点的探头安放进行关注，明确轴承间隙距离在固定范围内，且螺母和螺栓为有松动和破损，针对法兰面所有螺栓进行重新检查，采用扳手固定扭紧固定。最后，确保设备整体状态符合使用标准，未有松动等现象出现，进行重启。观察发现，风机两侧的水平方向振动开始降低，且重启两次后具有可再现性，相位和振动之间重合度好，保持高度一致和重叠，在此基础上，分两次加重0.8kg，2.2kg，风机振动幅度最高值下降，达到2.8mm/s左右，该风机基本恢复正常状态，故障解除。

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。

3结束语

发电厂风机的振动基本以质量不平衡故障为主，其他故障有机械松动、轴承异常、轴承安装问题等，这些振动在频谱图上的表现基本以基频为主，因而在频谱分析时很难区分故障类型，还要根据各测点的相位、振动的方向性、振动的趋势、振动的稳定性和重复性等因素，维修情况也要综合考虑在内，从而对风机的异常振动做出比较正确的诊断。在故障类型不非常明确的情况下。可以先尝试动平衡试验，根据动平衡试验的影响系数来判断是否耦合了其他故障，再结合其他振动特征排除一些故障，制定相应的维修方案，采取正确的处理措施，保证风机尽快投入生产运行。

参考文献:

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[3]浅谈火电厂锅炉引风机常见故障分析和对策研究[J].蓝佳雄.四川水泥.2015（12）