陕西榆林能源集团横山煤电有限公司 陕西 榆林 719000
摘要：为保障电厂的连续性安全生产，文章分析了电站锅炉引风机运行中几种振动故障的原因及基本特征,并根据振动故障产生的根源,提出应采取的处理措施，供参考。
关键词：锅炉风机；安全生产；风机故障；振动值超标
锅炉风机是火力发电厂中必不可少的机械设备，主要有引风机、送风机、一次风机等。在电厂的实际运行中，引风机的运用虽然提升了工作的效率,但由于长期连续工作，可能导致零部件磨损、老化,出现故障问题,在不同程度上影响着设备的正常运行。其中，振动是影响引风机正常运行的重要因素,克服和解决引风机振动故障将有助于锅炉长期安全稳定运行。
1.锅炉引风机振动原因分析
1.1锅炉引风机地脚螺栓松动或断裂
电厂锅炉引风机由于长期连续工作，或者安装过程存在隐患，进而极有可能造成地脚螺栓松动或断裂的缺陷。此时，运行中的锅炉引风机就会表现出振动值超标，经过现场认真排查，存在以下几种情况：
（1）由于引风机长时间运行出现地脚螺栓松动。处理办法是用大锤配合梅花敲击扳手（或插口敲击扳手）重新紧力，使地脚受力均匀消除缺陷。
（2）引风机地脚螺栓松动没有及时发现，导致运行中的引风机地脚螺栓承载力不均匀，造成地脚螺栓断裂。临时处理办法是将断裂螺栓两端打磨成圆锥状，进行堆焊处理；再把地脚螺栓重新紧力，可维持引风机短时间运行。彻底处理办法是将断裂的地脚螺栓基础孔挖开，更换新的地脚螺栓然后灌浆，等到灌浆料上强度后，再把地脚螺栓重新紧力。
（3）引风机安装时选用的地脚螺栓材质存在缺陷，导致运行中的引风机地脚螺栓断裂，处理办法同上。
（4）引风机安装时，地脚螺栓灌浆料强度不满足运行条件，过早启动风机，造成地脚螺栓松动，同上采用彻底处理办法。
1.2锅炉引风机与驱动电动机同轴度超标
电厂锅炉引风机由于长期连续工作，或者安装过程存在隐患，在运行中会造成引风机与驱动电动机同轴度超标。此时，运行中的锅炉引风机就会表现出振动值超标，经过现场解体联轴器检查及数据校验，存在以下几种情况：
（1）由于联轴器（对轮）穿销磨损，导致引风机与驱动电动机同轴度超标。处理办法通常采用单表法。将百分表表架固定于基准（机械）轴对轮上，以机械为基准来调整驱动电机的位置。单表测量的操作方法是，在对轮外圆面上做相隔0°、90°、180°、270°的4个等分标志点。其中，零基准点选对轮正上方，按照顺序转动对轮至以上4个等分点，根据记录数据计算电机地脚加减垫片。这种方法用1 块百分表就能判断两轴的相对位置，并可计算出轴向和径向的偏差值。合格标准是对轮轴向间隙为5～10mm；对轮径向偏差≤0.1mm；轴向偏差≤0.1mm；无虚脚，且每个地脚垫片数量≤3片。
（2）由于联轴器螺栓松动弯曲变形，导致引风机与驱动电动机同轴度超标。处理办法是更换新的联轴器螺栓，找正方法同上。
1.3锅炉引风机滚动轴承缺陷
电厂锅炉引风机由于长期连续工作，或者安装过程存在隐患，在运行中会造成轴承材料疲劳、润滑不良、污染物进入轴承及安装处理不当。此时，运行中的锅炉引风机就会表现出振动值超标且有异音，经过解体分析轴承缺陷原因如下：
（1）滚道表面与滚子表面布满凹痕，保持架上颗粒物及滚道面磨损，润滑油变色。这是由于安装中不注意清洁所致。处理办法是，更换新的轴承，在轴承安装过程中要保持清洁，保证轴承箱清洁后加入润滑油，并保证密封完好。
（2）轴承润滑不良造成地磨损，表面磨损呈镜面状，色泽呈蓝色或棕色。这是由于油位低或油质差润滑不良造成的。处理办法是，更换新的轴承，选用合格的润滑油，保持正常油位，并按照说明书要求定期更换新油。
（3）轴承野蛮安装敲打造成的裂痕，此裂痕为崩裂的缺口，通常只发生在一边。这是由于野蛮敲打通过滚动体，将力传递到套圈端面形成冲击力所致。处理办法是，轴承安装时不允许直接敲打轴承环。
（4）轴承外表面的磨伤。内环内孔与外环外表面有刻痕及局部变色。这是由于环与轴或轴承箱有相对运动所致。处理办法是，加大环与轴或轴承箱的配合过盈量，来防止相互转动。
（5）电流腐蚀。滚道或滚动体表面有暗棕色或灰黑色的直条痕或麻点。这是由于检修或安装过程中有电流通过轴承，轴承零件表面会发生熔接现象所导致。处理办法是，检修或安装过程中使用电焊时，做好地线连接位置，阻止电流流过轴承体。
（6）保持架的损坏。当轴承长期处于振动状况下，轴承内部的力量可导致保持架出现疲劳裂痕而破碎。当轴承以超出保持架材质所能承受的速度运转，惯性力将使保持架破碎；不当的润滑或坚硬的异物，都能使保持架磨损而破碎；当零件的破碎物或坚硬的颗粒卡在架与滚动体之间阻碍滚动体滚动，造成保持架破碎。处理办法是，更换新的轴承。安装过程中，严格按照轴承装配工艺进行。①核对轴承型号正确无误，检查安装轴承内外套、保持架、珠子无裂纹，麻坑、重皮、锈痕、变色等缺陷。②测量轴及轴承孔尺寸符合要求，通常采用轴承加热器来加热轴承内套的方法进行热装，装配好的轴承外圈与开式轴承座及轴承盖的半圆孔应接触良好。如果需用锤击轴承时，应垫紫铜棒。③把清洗合格的轴承及轴承箱回装，轴承箱内加入洁净润滑油。
1.4锅炉引风机主轴弯曲缺陷
电厂锅炉引风机由于长期连续工作，或者安装过程存在隐患，会导致出现轴弯曲现象。此时，运行中的锅炉引风机就会表现出振动值超标且有异音。经过分析主轴弯曲原因如下：①引风机发生剧烈振动。②引风机叶轮与风壳、集流器产生剧烈磨擦或撞击。③引风机叶轮叶片脱落或挡板脱落猛烈冲击叶轮，以及机壳衬板脱落，引风机出口落物，入口带物猛烈冲击叶轮或卡于叶轮内。④引风机主轴热膨胀受阻。⑤引风机主轴局部过热或局部磨擦。
处理办法采用直轴法。将引风机解体拆下叶轮取出主轴，水平放在车床上或专用平台上进行轴弯曲测量工作，引风机主轴现场检修通常在专用平台上进行。将轴两端轴颈上装上轴承，用V形铁架支撑好，使轴保持水平状态，并不允许有轴向串动；将轴分成几个测量段并打磨光洁，把轴圆周分成8等份，做出标记，把百分表装在表架上，再把表架固定好，用3块表同时测量（两端各一块、中间一块），同时读数。这样可以保证测量的准确性，测量要盘车两周测2次数值，然后根据测量值绘制大轴弯曲曲线，根据绘制的大轴弯曲曲线直轴方法如下：
（1）捻打直轴法。这种方法简便易行，直轴后也不需要热处理，是常用的一种直轴工艺方法。直轴时，将弯曲的凸处向下放在坚硬的支柱上，并应加硬垫木或经过退火处理的铜垫，再用专用工具将靠近支柱的轴头拉固紧牢，另一端拆下轴承使轴悬空，必要时还挂上重物或用丝加压，使弯处金属伸长。捻打时，不宜用重力打，而是振动，以使金属内部分子内聚力减低。当轴的直径和弯曲度都不大时，捻打时不必挂重物或加压力。操作步骤：采用铜棒做为捻棒，把捻棒放在轴的弯曲部分，在用1～2kg手锤打击捻棒，打击范围为轴圆周的1/3，每捻打1次观察百分表轴弯曲度的变化。捻打直轴不能操之过急，不要把轴面打出痕迹，切记不要过头。
（2）局部加热直轴法。此法是对轴的凸起部位很快进行局部加热。轴被加热的金属层的应力超过屈服点，以此来消除因局部磨擦引起弯曲的同样应力，直轴所需用的应力大小，可用2种方法调节。①增加被加热的金属层深度。②增加加热的面积。因此，加热区域的尺寸、加热的时间及加热的深度，应根据弯曲度的大小和加热直轴过程中的经验确定为好。加热区域应是椭圆形或长方形。一般尺寸选择如下：长度为轴圆周的1/4或0.3D，宽度（沿轴向）一般为30～40mm或0.1～0.15D。使用头号火嘴时，标定的加热时间与轴的直径和弯曲有关。表1列出加热时间的最小值，仅供第一次加热参考；第二次加热应根据第一次的经操作步骤：
表1 直流加热时间对应值选取
首先将弯曲轴凸起部分朝上放置在专用架上，加热部位的轴要整个用石棉布包起来，然后将上半加热部位的石棉布按加热区间的尺寸去掉，成椭圆形或长方形开孔，并做好孔盖。轴的下半部分稍浸水，根据轴颈尺寸选择气焊火嘴大小。加热时应当从开孔的中间位置开始，逐渐扩展均匀周期地移动火嘴，使加热的地方温度达到600℃～700℃，即呈暗樱桃红色，时间根据上表决定。加热完成后，立即用石棉布盖上，使轴自然均衡冷却至50℃～60℃时，拆去石棉布至室温。然后用百分表测量轴的弯曲度，绘制新的曲线图，如果尚未达到直轴要求，可继续重复1次。
（3）热力机械直轴法。又称局部加热加压法。此法直轴速度快，效果比较理想。它与局部加热直轴法不同之点在于，在局部加热之前，把轴的凸起部位朝上放置，利用机械加压工具。事先在加热处附近施加压力，使轴的加热部分先产生应力。加热时，轴向上弯曲遇到附加的阻力，因而在加热处的金属比局部加热直轴时提前超过屈服点，从而加快了直轴的过程，可以取得良好的效果。
（4）内应力松弛直轴法。内应力检驰直轴法是在轴最大弯曲部位整个圆周上加热至600℃～700℃，紧跟着用加压措施把轴压弯（与轴原来的弯曲方向相反），持续一段时间，再去掉压力，将轴保温缓慢冷却下来，就完成了直轴过程。若未达到直轴标准，可再次重复进行，直到达到直轴标准为止。
1.5锅炉引风机集流器（叶轮）摩擦
电厂锅炉引风机由于长期连续工作，或者安装过程存在隐患，会导致叶轮与集流器出现磨损、变形、磨擦现象。此时，运行中的锅炉引风机就会表现出剧烈振动且有异音。分析原因如下：
安装时叶轮与集流器的间隙过小，导致引风机运行时就会出现叶轮与集流器磨擦，处理办法是停机后，调整间隙。要求集流器插入叶轮进风口（前盘深度20～35mm），集流器与前盘的径向间隙为4～7mm，最小间隙3.5mm，局部最大≤10mm。对于集流器的局部磨损可用耐磨焊条堆焊，严重时，采用挖补处理。补料应事先加工成所需要的曲面形状，检修后应保证流道型线正确。
1.6锅炉引风机叶轮动不平衡
电厂锅炉引风机由于长时间运行，叶轮被烟气中的灰尘粒子长时间冲刷，导致叶轮动不平衡。此时，运行中的锅炉引风机就会表现出振动和噪声，加速了机械零部件的磨损，降低了它们的使用寿命，有时甚至会引起严重的事故。分析原因如下：
由于锅炉引风机长时间运行，叶轮被烟气中的灰尘粒子轻微冲刷磨损，造成引风机叶轮失衡。此时运行中的引风机，就会表现出振动值略微超标。处理办法是在线对引风机叶轮试加平衡块，消除动不平衡。在实际生产中普遍采用简单高效的划线法。操作方法如下：①在引风机振动值较大的一侧轴承附近轴上，选择一段50mm的轴颈，用100#砂纸将轴颈打磨光滑，再用干净白布将轴颈打磨处擦拭干净。②联系运行人员启动引风机，将打磨光滑的轴颈涂上白粉笔沫（或用白石笔），然后以手指握住红蓝铅笔，红色笔尖徐徐接近轴颈，笔和手均应力求免受设备振动的影响。在接触闪晃点时，手的动作要轻微，尽量使划出的弧线短一些，共划5～10条即可。③用针式测振仪测出振幅值。④与运行人员联系停止引风机运行。在轴上找出红色笔尖所划的各弧线的中心点，取多数中心点连成各弧线的平分线（K—A）。 这条线表示了这个方向轴心偏移值最大，见下图1。⑤划出重点K后，其轻点应在K点对应提前，所以试加的重量位置应滞后一定的角度至B点。经验滞后角的确定值见表2、表3。⑥求试加重量的经验公式：Q=C.X（g）。式中，Q 为试加重量（g）。C 为经验系数（g/忽米）；X 为振幅值（忽米）。⑦将所求得的试加重量至B点，并可靠地固定，然后再次启动引风机，用针式测振仪测出振幅值。若不符合振幅标准值可重复进行几次。直到符合标准规定时，动平衡工作就完成了。⑧做好实测振幅值记录。
（3）由于锅炉电除尘效率低，或者电除尘故障短时间停运，烟气中大量灰尘粒子冲刷引风机叶轮，造成引风机叶轮严重磨损失衡所致。处理办法是结合锅炉大小修停运时，在叶轮叶片表面堆焊耐磨焊条形成耐磨层，最后对检修后的引风机叶轮找动平衡。
（4）由于锅炉引风机叶轮个别叶片表面或根部磨损致漏，烟气中灰尘粒子进入叶片空壳中聚集。当引风机叶轮转动时，灰尘在叶经验系数C片空壳中不固定串动，造成引风机叶轮失衡。处理办法是停止引风机运行，找到引风机叶轮个别叶片磨漏部位，清理叶片空壳中聚集的灰尘，堆焊磨漏部位，最后对检修后的引风机叶轮找动平衡。
1.7锅炉引风机喘振
电厂锅炉引风机“喘振”是一种不稳定的运行状态。引风机发生喘振时，表现为整个风机管网系统的气流周期振荡现象，从而出现如同喘息般的“呼嚓、呼嚓”的噪声。使运行中的引风机振动加剧，导致密封和轴承损坏。分析原因如下：
（1）由于操作不当引风机运行在非稳定区域，处理办法是运行人员要精心操作，在生产中应尽量避免引风机在喘振点区间运行。
（2）由于锅炉负荷变化或炉膛压力变化，导致引风机出现“喘振”现象。处理办法是运行人员根据锅炉负荷及时调整炉膛压力，并找出发生喘振的原因，缓慢调整2台引风机负荷平衡。
2结束语
总之，引风机作为火力发电厂不可缺少的一部分，其运行状况的好坏直接关系到火力发电厂的经济效益。但由于受到多种因素的影响,锅炉风机也会出现严重的故障，影响电厂安全稳定生产。对此，在生产实践中，相关的设备技术人员，必须要掌握扎实的理论基础和实践技能，以迅速判断风机运行中出现问题的原因并采取措施解决问题，确保连续安全生产。
参考文献：
[1]李玉山.电站锅炉引风机振动原因分析及处理[J].流体机械, 2009, 37(7):49-51.
[2]贾宝鹏.发电厂锅炉引风机振动原因分析及处理[J].城市建设理论研究:电子版, 2013(8).
论文作者:李善跃
论文发表刊物:《防护工程》2017年第26期
论文发表时间:2018/1/19
标签：引风机论文; 叶轮论文; 轴承论文; 锅炉论文; 地脚论文; 螺栓论文; 弯曲论文; 《防护工程》2017年第26期论文;