電站風機振動故障簡易診斷

分析了風機運行中幾種振動故障的原因及其基本特征，介紹了如何運用這些振動故障的基本特征對風機常見振動故障進行簡易診斷，判斷振動故障產生的根源。

　　關鍵詞：風機；振動；診斷

　　風機是電站的重要輔機，風機出現故障或事故時，將引起發電機組降低出力或停運，造成發電量損失。而電站風機運行中出現zui多、影響zui大的就是振動，因此，當振動故障出現時，尤其是在故障預兆期內，迅速作出正確的診斷，具有重要的意義。簡易診斷是根據設備的振動或其他狀態信息，不用昂貴的儀器，通常運用普通的測振儀，自制的聽針，通過聽、看、摸、聞等方式，判斷一般風機振動故障的原因。文中所述振動基于電廠離心式送風機、引風機和排粉機。

　　1  軸承座振動

　　1.1  轉子質量不平衡引起的振動

　　在現場發生的風機軸承振動中，屬于轉子質量不平衡的振動占多數。造成轉子質量不平衡的原因主要有：葉輪磨損(主要是葉片)不均勻或腐蝕；葉片表面有不均勻積灰或附著物(如鐵銹)；機翼中空葉片或其他部位空腔粘灰；主軸局部高溫使軸彎曲；葉輪檢修后未找平衡；葉輪強度不足造成葉輪開裂或局部變形；葉輪上零件松動或連接件不緊固。轉子不平衡引起的振動的特征：①振動值以水平方向為zui大，而軸向很小，并且軸承座承力軸承處振動大于推力軸承處；②振幅隨轉數升高而增大；③振動頻率與轉速頻率相等；④振動穩定性比較好，對負荷變化不敏感；⑤空心葉片內部粘灰或個別零件未焊牢而位移時，測量的相位角值不穩定，其振動頻率為30%～50%工作轉速。

　　1.2  動靜部分之間碰摩引起的振動

　　如集流器出口與葉輪進口碰摩、葉輪與機殼碰摩、主軸與密封裝置之間碰摩。其振動特征：振動不穩定；振動是自激振動與轉速無關；摩擦嚴重時會發生反向渦動；

　　1.3  滾動軸承異常引起的振動

　　1.3.1  軸承裝配不良的振動

　　如果軸頸或軸肩臺加工不良，軸頸彎曲，軸承安裝傾斜，軸承內圈裝配后造成與軸心線不重合，使軸承每轉一圈產生一次交變的軸向力作用，滾動軸承的固定圓螺母松動造成局部振動。其振動特征為：振動值以軸向為zui大；振動頻率與旋轉頻率相等。

　　1.3.2  滾動軸承表面損壞的振動

　　滾動軸承由于制造質量差、潤滑不良、異物進入、與軸承箱的間隙不合標準等，會出現磨損、銹蝕、脫皮剝落、碎裂而造成損壞后，滾珠相互撞擊而產生的高頻沖擊振動將傳給軸承座，把加速度傳感器放在軸承座上，即可監測到高頻沖擊振動信號。這種振動穩定性很差，與負荷無關，振動的振幅在水平、垂直、軸向三個方向均有可能zui大，振動的精密診斷要借助頻譜分析，運用頻譜分析可以準確判斷軸承損壞的準確位置和損壞程度，在此不加闡述。表1列出滾動軸承異常現象的檢測，可以看出各種缺陷所對應的異常現象中，振動是zui普遍的現象，抓住振動監測就可以判斷出絕大多數故障，再輔以聲音、溫度、磨耗金屬的監測，以及定期測定軸承間隙，就可在早期預查出滾動軸承的一切缺陷。

　　1.4  軸承座基礎剛度不夠引起的振動

　　基礎灌漿不良，地腳螺栓松動，墊片松動，機座連接不牢固，都將引起劇烈的強迫共振現象。


這種振動的特征：①有問題的地腳螺栓處的軸承座的振動zui大，且以徑向分量zui大；②振動頻率為轉速的1、3、5、7等奇數倍頻率組合，其中3倍的分量值zui高為其頻域特征。

　　1.5  聯軸器異常引起的振動

　　聯軸器安裝不正，風機和電機軸不同心，風機與電機軸在找正時，未考慮運行時軸向位移的補償量，這些都會引起風機、電機振動。其振動特征為：①振動為不定性的，隨負荷變化劇烈，空轉時輕，滿載時大，振動穩定性較好；②軸心偏差越大，振動越大；③電機單獨運行，振動消失；④如果徑向振動大則為兩軸心線平行，軸向振動大則為兩軸心線相交。

　　示例：某廠M5-29-NO19D型排粉機，轉速n=1 450 r/min，在運行中出現振動，運用普通測振儀測振情況如下：

　　根據振動情況，振動在承力端的水平方向為zui大，垂直及軸向較小，據此判斷很可能是葉輪不平衡引起振動，而且振幅隨轉速的升高而增長很快，轉速降低時振幅可趨近于零，再用聽針聽承力軸承聲音正常，用手摸軸承溫度正常，檢查地腳螺栓完好，軸承和基礎原因可排除，聯軸器問題也不可能。檢查葉輪發現葉輪磨損嚴重，系磨損不均勻所至，經進行動平衡試驗，在葉輪上加平衡塊重450 g后振動消除。

　　2  轉子的臨界轉速引起的振動

　　當轉子的轉速逐漸增加并接近風機轉子的固有振動頻率時，風機就會猛烈地振動起來，轉速低于或高于這一轉速時，就能平穩地工作。例如：①改造后的風機，由于葉輪太重，使風機軸系的臨界轉速下降到風機工作轉速附近，引起共振；②基礎剛度不足，重量不夠，其固有頻率接近旋轉頻率；③風機周圍的其他物件、管道、構筑物的共振。④調節門執行機構傳動桿的共振。其振動特征為：該物件共振處的相對振動zui大；振動頻率與旋轉頻率相同或接近。

　　3  風機風道振動

　　這種振動是由于風道系統中氣流的壓力脈動與擾動而引起的。

　　3.1  風箱渦流脈動造成的振動

　　入口風箱的結構設計不合理，導致進風箱內的氣流產生劇烈的旋渦，并在風機進口集流器中得到加速和擴大，從而激發出較大的脈動壓力波。其振動特征為：壓力波常常沒有規律，振幅隨流量增加而增大。

　　3.2  風道局部渦流引起的振動

　　風道某些部件(彎頭、擴散管段)的設計不合理，造成氣流流態不良，在風道中出現局部渦流或氣流相互干擾、碰撞而引起氣流的壓力脈動，從而激發出噪聲和風道的振動。其振動特征：振動無規律性，振幅隨負荷的增加而增大。

　　3.3  風機機殼和風道壁剛度不夠引起振動。

　　剛度較弱的位置，振幅就較大。

　　3.4  旋轉失速?

　　當氣流沖角達到臨界值附近時，氣流會離開葉片凸面，發生邊界層分離從而產生大量區域的渦流，造成風機風壓下降。旋轉失速主要發生在軸流式風機中，在離心式風機的葉輪及葉片擴壓器中，由于流量減少，同樣也會出現旋轉失速。旋轉失速引起的振動的特征：(1)振動部位常在風機的進風箱和出口風道；(2)振動多發生在進口百葉式調節擋板、后彎葉片的風機上。

  (3)擋板開度在0～30%時發生強烈振動，開度超過30%時降至正常值；(4)旋轉失速出現時，風機流量、壓力產生強烈的脈動。

　　3.5  喘振

　　具有駝峰型性能曲線的風機在不穩定區域內工作，而系統中的容量又很大時，則風機的流量、壓頭和功率會在瞬間內發生很大的周期性的波動，引起劇烈的振動和噪聲。喘振是風機性能與管道裝置耦合后振蕩特性的一種表現形式，其振幅、頻率受風機管道系統容量的支配，其流量、壓力、功率的波動又是不穩定工況區造成的。

　　示例：某廠5、6號送風機(型號為G4-73-11NO25D)進風箱壁一直存在振動較大的現象，5號相對比6號小些，振幅隨負荷增加而增大，并且該爐經常缺氧燃燒，送風量不足。風機初投產時經?3600管道從爐頂進風，后來上面管道拆除，改為八米處進風，在原進風圓管道與進風箱連接的方圓節側壁開孔進風。

　　由于結構不太合理，進風口開孔尺寸小，并且開孔6號比5號要小很多，流動面積不足。后來在后側各開一2 500 mm×2 000 mm的孔，并將6號原開孔尺寸L1及L2加大，以加大進風量，振動減少，鍋爐缺氧燃燒解決。

　　4  結束語

　　風機的振動問題是很復雜的，但只要掌握各種振動的原因及基本特征，加上平時多積累經驗，就能迅速和準確判斷風機振動故障的根源所在，進而采取措施，提高風機的安全可靠性