鍋爐風機振動原因分析及處理方法

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鍋爐風機振動原因分析及處理方法

文章出處：技術資訊網責任編輯admin 閱讀量：發表時間：2020-07-07 13:32

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最多、影響最大的就是振動。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。本文所述振動基于電廠離心式送風機、引風機和排粉機。
一軸承座振動
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：
振動值以水平方向為最大，而軸向很小，并且軸承座承力軸承處振動大于推力軸承處；
振幅隨轉數升高而增大；
振動頻率與轉速頻率相等；
振動穩定性比較好，對負荷變化不敏感；
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。
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。其振動特征為：
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。
3. 滾動軸承異常引起的振動
(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：
振動值以軸向為最大；
振動頻率與旋轉頻率相等。
(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最大，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 滾動軸承異常現象的檢測

注：○—有效，△—可能，×—不適合。

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，振動是最普遍的現象，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。
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：
有問題的地腳螺栓處的軸承座的振動最大，且以徑向分量最大；
振動頻率為轉速的1、3、5、7等奇數倍頻率組合，其中3倍的分量值最高為其頻域特征。
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：
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；
軸心偏差越大，振動越大；
電機單獨運行，振動消失；
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=1450r/min，在運行中出現振動，運用普通測振儀測振情況如下：

表2 運行中測振情況

根據振動情況，振動在承力端的水平方向為最大，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450g后振動消除。

二轉子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：
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；
基礎剛度不足，重量不夠，其固有頻率接近旋轉頻率；
風機周圍的其他物件、管道、構筑物的共振。
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最大；振動頻率與旋轉頻率相同或接近。
三風機風道振動
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。
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。
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. 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。
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：
振動部位常在風機的進風箱和出口風道；
振動多發生在進口百葉式調節擋板、后彎葉片的風機上；
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；
旋轉失速出現時，風機流量、壓力產生強烈的脈動。
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。
四結語
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。

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