电站风机振动故障简易诊断

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电站风机振动故障简易诊断

余红明


    摘 要:分析了风机运行中几种振动故障的原因及其基本特征,介绍了如何运用这些振动故障的基本特征对风机常见振动故障进行简易诊断,判断振动故障产生的根源。
    关键词:风机;振动;诊断


    风机是电站的重要辅机,风机出现故障或事故时,将引起发电机组降低出力或停运,造成发电量损失。而电站风机运行中出现最多、影响最大的就是振动,因此,当振动故障出现时,尤其是在故障预兆期内,迅速作出正确的诊断,具有重要的意义。简易诊断是根据设备的振动或其他状态信息,不用昂贵的仪器,通常运用普通的测振仪,自制的听针,通过听、看、摸、闻等方式,判断一般风机振动故障的原因。文中所述振动基于电厂离心式送风机、引风机和排粉机。

1  轴承座振动
1.1  转子质量不平衡引起的振动
    在现场发生的风机轴承振动中,属于转子质量不平衡的振动占多数。造成转子质量不平衡的原因主要有:叶轮磨损(主要是叶片)不均匀或腐蚀;叶片表面有不均匀积灰或附着物(如铁锈);机翼中空叶片或其他部位空腔粘灰;主轴局部高温使轴弯曲;叶轮检修后未找平衡;叶轮强度不足造成叶轮开裂或局部变形;叶轮上零件松动或连接件不紧固。转子不平衡引起的振动的特征:①振动值以水平方向为最大,而轴向很小,并且轴承座承力轴承处振动大于推力轴承处;②振幅随转数升高而增大;③振动频率与转速频率相等;④振动稳定性比较好,对负荷变化不敏感;⑤空心叶片内部粘灰或个别零件未焊牢而位移时,测量的相位角值不稳定,其振动频率为30%~50%工作转速。
1.2  动静部分之间碰摩引起的振动
    如集流器出口与叶轮进口碰摩、叶轮与机壳碰摩、主轴与密封装置之间碰摩。其振动特征:振动不稳定;振动是自激振动与转速无关;摩擦严重时会发生反向涡动;
1.3  滚动轴承异常引起的振动
    1.3.1  轴承装配不良的振动
    如果轴颈或轴肩台加工不良,轴颈弯曲,轴承安装倾斜,轴承内圈装配后造成与轴心线不重合,使轴承每转一圈产生一次交变的轴向力作用,滚动轴承的固定圆螺母松动造成局部振动。其振动特征为:振动值以轴向为最大;振动频率与旋转频率相等。
    1.3.2  滚动轴承表面损坏的振动
    滚动轴承由于制造质量差、润滑不良、异物进入、与轴承箱的间隙不合标准等,会出现磨损、锈蚀、脱皮剥落、碎裂而造成损坏后,滚珠相互撞击而产生的高频冲击振动将传给轴承座,把加速度传感器放在轴承座上,即可监测到高频冲击振动信号。这种振动稳定性很差,与负荷无关,振动的振幅在水平、垂直、轴向三个方向均有可能最大,振动的精密诊断要借助频谱分析,运用频谱分析可以准确判断轴承损坏的准确位置和损坏程度,在此不加阐述。表1列出滚动轴承异常现象的检测,可以看出各种缺陷所对应的异常现象中,振动是最普遍的现象,抓住振动监测就可以判断出绝大多数故障,再辅以声音、温度、磨耗金属的监测,以及定期测定轴承间隙,就可在早期预查出滚动轴承的一切缺陷。
1.4  轴承座基础刚度不够引起的振动
    基础灌浆不良,地脚螺栓松动,垫片松动,机座连接不牢固,都将引起剧烈的强迫共振现象。这种振动的特征:①有问题的地脚螺栓处的轴承座的振动最大,且以径向分量最大;②振动频率为转速的1、3、5、7等奇数倍频率组合,其中3倍的分量值最高为其频域特征。

 


1.5  联轴器异常引起的振动
    联轴器安装不正,风机和电机轴不同心,风机与电机轴在找正时,未考虑运行时轴向位移的补偿量,这些都会引起风机、电机振动。其振动特征为:①振动为不定性的,随负荷变化剧烈,空转时轻,满载时大,振动稳定性较好;②轴心偏差越大,振动越大;③电机单独运行,振动消失;④如果径向振动大则为两轴心线平行,轴向振动大则为两轴心线相交。
    示例:某厂M5-29-NO19D型排粉机,转速n=1 450 r/min,在运行中出现振动,运用普通测振仪测振情况如下:

根据振动情况,振动在承力端的水平方向为最大,垂直及轴向较小,据此判断很可能是叶轮不平衡引起振动,而且振幅随转速的升高而增长很快,转速降低时振幅可趋近于零,再用听针听承力轴承声音正常,用手摸轴承温度正常,检查地脚螺栓完好,轴承和基础原因可排除,联轴器问题也不可能。检查叶轮发现叶轮磨损严重,系磨损不均匀所至,经进行动平衡试验,在叶轮上加平衡块重450 g后振动消除。

2  转子的临界转速引起的振动
    当转子的转速逐渐增加并接近风机转子的固有振动频率时,风机就会猛烈地振动起来,转速低于或高于这一转速时,就能平稳地工作。例如:①改造后的风机,由于叶轮太重,使风机轴系的临界转速下降到风机工作转速附近,引起共振;②基础刚度不足,重量不够,其固有频率接近旋转频率;③风机周围的其他物件、管道、构筑物的共振。④调节门执行机构传动杆的共振。其振动特征为:该物件共振处的相对振动最大;振动频率与旋转频率相同或接近。

3  风机风道振动
    这种振动是由于风道系统中气流的压力脉动与扰动而引起的。
3.1  风箱涡流脉动造成的振动
    入口风箱的结构设计不合理,导致进风箱内的气流产生剧烈的旋涡,并在风机进口集流器中得到加速和扩大,从而激发出较大的脉动压力波。其振动特征为:压力波常常没有规律,振幅随流量增加而增大。
3.2  风道局部涡流引起的振动
    风道某些部件(弯头、扩散管段)的设计不合理,造成气流流态不良,在风道中出现局部涡流或气流相互干扰、碰撞而引起气流的压力脉动,从而激发出噪声和风道的振动。其振动特征:振动无规律性,振幅随负荷的增加而增大。
3.3  风机机壳和风道壁刚度不够引起振动。
    刚度较弱的位置,振幅就较大。
3.4  旋转失速
    当气流冲角达到临界值附近时,气流会离开叶片凸面,发生边界层分离从而产生大量区域的涡流,造成风机风压下降。旋转失速主要发生在轴流式风机中,在离心式风机的叶轮及叶片扩压器中,由于流量减少,同样也会出现旋转失速。旋转失速引起的振动的特征:(1)振动部位常在风机的进风箱和出口风道;(2)振动多发生在进口百叶式调节挡板、后弯叶片的风机上;(3)挡板开度在0~30%时发生强烈振动,开度超过30%时降至正常值;(4)旋转失速出现时,风机流量、压力产生强烈的脉动。
3.5  喘振
    具有驼峰型性能曲线的风机在不稳定区域内工作,而系统中的容量又很大时,则风机的流量、压头和功率会在瞬间内发生很大的周期性的波动,引起剧烈的振动和噪声。喘振是风机性能与管道装置耦合后振荡特性的一种表现形式,其振幅、频率受风机管道系统容量的支配,其流量、压力、功率的波动又是不稳定工况区造成的。
    示例:某厂5、6号送风机(型号为G4-73-11NO25D)进风箱壁一直存在振动较大的现象,5号相对比6号小些,振幅随负荷增加而增大,并且该炉经常缺氧燃烧,送风量不足。风机初投产时经3600管道从炉顶进风,后来上面管道拆除,改为八米处进风,在原进风圆管道与进风箱连接的方圆节侧壁开孔进风。
    由于结构不太合理,进风口开孔尺寸小,并且开孔6号比5号要小很多,流动面积不足。后来在后侧各开一2 500 mm×2 000 mm的孔,并将6号原开孔尺寸L1及L2加大,以加大进风量,振动减少,锅炉缺氧燃烧解决。

4  结束语
    风机的振动问题是很复杂的,但只要掌握各种振动的原因及基本特征,加上平时多积累经验,就能迅速和准确判断风机振动故障的根源所在,进而采取措施,提高风机的安全可靠性。


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发布人:众宇旺仪器 发布时间:2009年8月3日 已被浏览 1394 次 〖 打印本文