摘要：在风电场中拥有数量较多的风机设备，其在运行中最常见的故障就是振动故障，且容易引发其他类型的故障。对于由于转子不平衡原因而引起的振动问题，文章提出了采用现场动平衡技术进行振动故障检修的方法，并对现场动平衡故障识别，以及应用现场动平衡技术进行风机振动故障检修的具体策略进行分析，以实际案例介绍此技术在风机检修中的应用情况，以供参考。
关键词：现场动平衡技术；风机；检修
1引言
近年来随着全球经济的快速发展，全球资源紧缺和环境恶化问题不断加剧，各国在不断进行能源结构调整以及加大对清洁型能源的开发和利用之外，也提出了节能减排的各项措施来应对以上问题。我们地域辽阔，具有丰富的风能，近年来我国也加大了对风能的开发力度，风电场的装机容量和建设规模不断增加。风机是企业中的常用设备，有的企业中各类风机多达上百台， 少的也有几十台。 在设备运行时因叶轮不平衡而引起的风机振动时有发生，由此带来的风机检修必将在很大程度上影响生产系统的连续稳定运行。在风电场发电机组的运行中，存在数量较多的风机设备，且在风电场中具有重要的作用。但是风机在长时间的运行过程中极易出现振动故障，而且由于在长时间运行中出现磨损或结垢而导致风机运行失衡，对整个发电系统的正常运行造成不良影响。在目前的风电场风机运行中，最常用的风机振动故障检修方法就是现场动平衡技术，此技术不仅能够对风机的故障进行快速检测，而且能够实现现场校正，大大提高了风机运行的稳定性，为确保风电场发电系统的运行效率起到重要作用。
2现场动平衡技术概述
现场动平衡技术是基于风机故障解决而开发出的专门的应用型技术，其主要作用就是对类似风机类型的旋转类机械设备进行振动测量和平衡校正，从而对风机类设备的振动故障以及不平衡的问题进行有效解决，确保风机类设备的连续运行。此方法的出现，大大简化了传统的风机检修模式，减少了传统风机检修方法中需要进行的大量的拆装工作量，并且节省了设备拆装所用的时间，进而提高了风机设备的检修效率。而且由于不需要对设备进行拆装，因而可以有效确保设备的原有的安装精度，有效延长风机设备的使用寿命，还能够对整个转子系统原有的平衡精度进行增强，所以此技术在目前的风机检修中被广泛的关注和应用。
此技术的工作原理较为简单，主要是首先利用试探质量的安放来对风机中转子的质量分布情况进行打破，在此过程中对轴承振动情况和相位的变化情况进行测量，经过测量就可以得出需要进行校正的数值的大小，所以就可以对相应的校正和检修的具体方案进行制定，实现对风机设备的检测与维修。
3现场动平衡故障的识别
对于风机等旋转类机械设备来说，其在运行中容易出现的故障类型有很多种，但是经过相关部门对此类机械设备的故障原因进行分析和统计可知，在所有的故障类型中，有超过一半以上的故障是由于不平衡的原因引起的。所以在采用现场动平衡技术对风机等设备进行故障检修之前，首先需要对故障类型进行判断。这主要是由于现场动平衡技术是只用于由于转子不平衡原因而导致出现的故障进行校验，而无法对旋转机械设备中的其他故障，如轴弯曲、没有对中、机械松动和轴裂纹等故障进行校验。而且，在风机等旋转类设备发生不平衡故障时就会产生一个均匀的旋转力，此旋转力会在风机运转过程中发生不断变换，但是其方向一直维持在径向方向，这就会是的轴和支承轴承会逐渐变成以某一圆周轨道进行运动的趋势。但是在此运动发展趋势的过程中，由于轴承的垂直方向比水平方向的刚性要强，所以在旋转的过程中会产生一定成都的椭圆轨迹的振动问题。此振动现象会表现为水平方向的振动比垂直方向的振动大的特点，且同样前者为后者的2～3倍，并且机器在垂直方向的最大唯一将在水平方向最大唯一之前1/4转的位置出现，即水平和垂直方向的相位差约为90°。
4现场动平衡技术在风机检修中的运用
正如前文所述，此技术主要适用于由于转子不平衡故障而引起的故障的检测和校正，如果将此技术利用于其他原因引起的振动故障中，即使能在短时间内将振动现象进行缓解，但是会在以后的运行中出现振动问题加剧的现象，无法对此原因引起的故障进行根除。在对现场动平衡的测量方法进行效验的过程中，必须要在转子所具有支撑点上，来对其中的振动传感器所发出的振动信号进行获取，在这一过程中,必须要使用速度传感器来更加精确的测量出转子振动角度、转子转速等方面所发出的信号。在对转子的角度进行测量的过程中，必须要把上一个固定的参考标记作为测量结果的一个基准值，之后再使用两组能够进行信号传人振动测试设备，利用该测试设备运作过程中是所提供的平衡应用软件来对相应的数据进行测量，从而得到更加精确的动平衡测试结果。
4.1现场动平衡技术的应用条件分析
在风机设备中采用现场动平衡技术进行检修时，其对外界条件有着较高的要求，主要表现在以下几个方面：一是多次启停车运行。在采用现场动平衡技术对原始的不平衡振动进行测量时，需要进行试重的添加来进行相应振动测量结果的获取，这样才能对失衡角度等因素进行准确确定，所以需要进行多次启停车运行，且通常至少进行三次以上的试车运行。二是在转子上进行配重的安装。对于无法进行配重安装的情况，或者安装难度较大以及对配重安装的位置无法进行调整的情况，则无法采用此技术进行检测和校正，这主要是由于无法采用配重对振动产生的影响进行检验，无法确定振动大小的具体数值，也就无法根据此数值进行相应的其他计算。三是在现场进行动平衡设备的安装和使用，且能确保相应的设备的正常运行。在采用现场动平衡技术进行风机检验工作时，需要以上三个条件同时满足才能使用，否则可能导致检验工作无法正常开展或者导致测量或校正的结果不够准确，影响平衡效果。
4.2检修前的准备工作
在采用现场动平衡技术进行风机检验之前，需要做好一系列的准备工作，主要的准备工作内容有以下几点：首先要对检修工作中所使用的各种工器具进行准备，主要包括反光条、测振仪和相位传感器等工器具。其次则需要检修人员的准备工作，需要至少一名焊工进行试重的焊接和移除工作，还需要焊工助手一名，用于辅助焊工进行操作。最后还要将反光条等贴在规定位置上，并对也叶轮进行分度处理，以此确保测量和校正工作的计算精准度。具体的操作方法为：将反光条0°作为基础，逆时针旋转逐渐增加角度，每个10°进行标记处理。
4.3确定试重的质量和安装位置
在对风机采用动平衡技术进行检修时，试重在检修过程中起到重要作用，所以需要根据现场情况进行试重质量的确定来确保平衡效果。试重对于平衡效果的影响主要体现在试重质量的大小和加重方位两个因素。在对这二者进行确定时，需要通过相应的公式进行计算，这样才能有效确保试重质量的精度。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆此外，经过对大量的现场检修实践工作中的经验总结可知，在确保检修工作质量和安全的基础上，对试重的质量大小进行适当的增加会提高振动效果，因此会提高现场动平衡的效果。
4.4选择相位角度
在进行现场动平衡校验时，还需要对相位角度进行选择和确定，此相位角度指的是振动响应点与零度相位参考点之间的差距，其相位方向通常与转速方向相反，所以在对试重的安装角度进行确定时，尽量保持与之相对的位置。所以说，如果在进行相位角度选择时导致其方向出现错误，就会导致在对数值进行计算时出现较大的误差问题，容易造成动平衡校验失败的问题。所以在采用此技术进行风机检修时，应对相位角度进行反复检查和确认，在确保其方向与实际计算结果相一致时才能进行校验工作的正常开展。
4.5转子角度的确定
在对风机采用此技术进行检修时，由于在准备工作中将相位参考点粘贴在轴上，但是试重则是在转子上进行安装，所以这两点之间会存在较大的差别性，且容易收到遮挡物的影响，这就增加了在转子上进行对应角度确定的难度，这时就需要相应的技术和操作人员根据此时的实际情况进行相位误差的计算，然后根据计算结果进行对应的器具选择，并进行平衡操作，确保转子角度的准确性来保证平衡处理的效果。
4.6振动测点的选择
由于现场动平衡技术主要适用于由于平衡原因而引起的振动故障检修，但是由于风机设备运行中由于非平衡原因而引起的振动故障表现为具有较大的水平方向振动特点，所以在采用此技术进行风机振动故障检修时，其振动测点应选择在距离动平衡校正面较近的位置，这样可以有效确保振动测量和操作的准确性。
现场动平衡技术的应用是一项程序化、系统化工作，在操作中，落实以上几项工作，能够更好地实现对风机设备的平衡处理。
5实际案例分析
文章以某企业中对风机设备采用现场动平衡技术进行检修工作为例，介绍现场动平衡技术的应用情况。此企业中的风机设备在其生产过程中占有重要的地位，且其自身内部的电机功率可以达到900kW，流量为150m3/s。与风机相连的电动机是通过弹性柱销联轴器进行连接的，且风机的叶轮直径为2m，宽度为180mm，叶片数量为10片。在此风机设备的运行中出现了较大的振动故障，且对风机及其发电系统的正常运行造成的严重的影响。经过对风机的振动幅值和特征进行测试之后得出其振动问题已经超出了振动的安全系数范围。但是在此企业紧张的生产过程中，为了比对发电系统的正常运行造成影响，所以决定采用现场动平衡技术对风机进行检修和降振处理。但是在采用测振仪对其振动数值进行检测时发现其振动值已经超出了其测量范围，所以通过以下措施对振动故障进行处理。采用此技术进行风机检修的测试图如图5.1所示。
图5.1动平衡校验测试
5.1静、动平衡处理
在对风机进行静平衡处理时，由于此企业中所使用的风机设备的叶轮为双面叶轮，在对其进行静平衡处理时需要是采用杠杆原理对平衡值进行获取，经过多次试验得出在其中的一个位置上进行足够质量的重量加载之后才能确保叶轮的正常转动，所以需要在此位置上进行三次加载，且每次加载的重量应进行递减。在对风机进行动平衡处理时，需要首先对风机振动的实际情况进行分析和研究，由于其水平振动强度远远大于垂直振动强度，其振动值分为为360μm和50μm，所以具有较大的振动值差距，因此决定对此故障采用现场动平衡技术进行检修和降振处理。
5.2现场动平衡检修
针对风机检修，采取现场动平衡技术，能够帮助工作人员充分了解和掌握设备运行状态，达到事半功倍的设备检修效果。在现场动平衡检修过程中，应做好以下两个方面的工作：①当设备停止运行时，应对其联轴器轮进行贴纸校验，并在叶片进行标记，为检修人员掌握风机设备实际情况作基础。②结合现场实际情况，启动设备，当其转速平稳后，对设备运行的振动值等进行记录。
在风机检修的过程中，对风机进行现场动平衡校验，可以让人们对风机的实际情况和状态进行了解，从而使其风机检修的效果达到最大化。其中现场动平衡校验的内容主要表现在以下几个方面：一是在风机停机状态下，对其联轴器轮毂处贴光标纸鉴相片进行校验，并且在叶轮筋板上做上记号，以方便检修人员对风机的基本情况进行了解。二是根据现场动平衡校验的相关要求，来启动风机，等到其转速稳定了以后，再对风机在运行过程中的振动值和相位角的相关数据进行记录。三是在风机停止运行时，检修人员可以打开观察孔，并且在叶轮前盘的棱缘处电焊950g的试重块，然后在开机启动，等到其风机运转平衡以后在对其相关的信息数据进行计量分析，让检修人员对风险的实际配重和相位角有着一定的了解。
6结语
风机类旋转机械设备在运行中最常见的故障就是振动故障，且其大多数的故障都是由不平衡原因而引起的，而由于此原因引起的振动故障问题则可以通过现场动平衡技术进行检修和降振，采用此方法可以提高风机的检修效率、延长风机的使用寿命，避免大量拆装，节约了拆装工时、运输工时，保存了原有的安装精度，对生产的影响小；能有效地提高整个转子系统的平衡精度,同时现场动平衡在有些情况下也是风机开车前所必须进行的步骤。在对风机振动故障进行现场动平衡故障识别之后，确保风机及其检修现场满足现场动平衡技术的应用条件，并做好相应的检修准备工作，且重点对试重的质量和加重方位、相位角度、转子角度、振动测点等进行合理选择和确定，并结合风机设备的实际运行情况，加强对设备的调整和优化，提高设备运行的稳定性和可靠性，促进我国风电行业的快速、健康和可持续发展。
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论文作者:吕伟周
论文发表刊物:《电力设备》2018年第12期
论文发表时间:2018/8/6
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