摘要：目前，轴流式风机因其调节灵敏度高、运行可靠性好、占用空间相对较小、能耗低等特点，已经被广泛应用于新建火电机组的一次风机、送风机、引风机等设备。本文主要分析了影响轴流式风机运行的相关因素，并列举实例探讨了当轴流式风机发生故障时，所采取的应对措施。
关键词：轴流式；风机；可靠性；故障；排除措施
随着技术进步以及节能环保要求的不断提高，在电力行业中采用新技术、新工艺的项目越来越多。以风机为例，目前在我国300MW等级以上火电机组中，新建机组锅炉主要风机（一次风机、送风机、引风机）的选型，大多以轴流式为主。
1.设备概述
辽宁某热电有限公司现有装机容量2*350MW，其主要风机均由上海某鼓风机厂有限公司生产提供。
其中，动叶可调轴流式一次风机型号为PAF17-12.5-2。其叶轮直径为1678mm，轮毂直径1258mm，双级叶轮[1]。
动叶可调轴流式送风机型号为FAF18-9.5-1。其叶轮直径为1778mm，轮毂直径944mm，单级叶轮。
动叶可调轴流式引风型号为SAF27.5-19-2。其叶轮直径为1678mm，轮毂直径1258mm，双级叶轮。
2.影响风机运行可靠性的因素
2.1 风机入口风道存在异物
作为影响风机安全稳定运行的外因，在这里先行介绍风道入口异物对的风机的影响。风道入部件主要有滤网、消音器等，且鲜有松动脱落的情况发生。因此，此处所介绍风道入口异物常见于基建施工、检修维护时，在风道入口上方所遗留的小型异物。由于不能得到及时发现和清理，会造成风机运行时异物被吸入风道内部，流经转子叶片时造成叶片变形损坏，破坏转子动平衡，造成风机因振动超标而停运。
在该热电公司的基建调试期间，就发生了因风道入口铁线被吸入一次风机转子区域的情况。在转子双级叶片之间的反复作用下，铁线形成团状异物，加剧了与叶片的相互碰撞，造成多处叶片顶端磨损。如图1方框内部标注所示：
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图1：叶片顶端缺口、磨损
经过对叶片的着色探伤后，判明叶片主体可继续使用，但是仍需做好运行监视，并在每次机组检修期间，加强探伤检测。
2.2风机部件
2.2.1 风机油管连接件
作为重要的承压部件，风机高压胶管、油管接头等连接管件极易出现渗油的情况。若出现油管管件脱开的情况，势必造成风机停运的情况发生。
一次，该热电公司#1炉A引风机因其转子轴承箱高压供油胶管接头断裂，造成大量润滑油沿引风机轴冷风机排风口外溢的情况发生。当时地面积油较多，引风机润滑油箱油位已低至最低油位。由于检查处理及时，引风机得以安全停运。避免了因引风机润滑油站缺油而导致电机轴瓦烧损，转子轴承损坏的情况发生。
此外，在运行期间风机转子区域使用的套装接头，也容易发生接口渗油的情况。在#1炉检修工作中，工作人员已将一次风机、送风机套装放油接头更改为堵头，从而消除了渗漏点。
2.2.2 风机转子
风机转子是轴流式风机的核心设备，其主要由叶轮、叶片、整体式轴承箱和液压调节装置组成。
根据相关要求，风机转子会在使用4～5年（约20000小时）后，适时返回风机制造厂，由专业人员进行转子油封的更换及轴承检查清理等工作。可以说，在正常使用条件下，风机转子是轴流式风机较为可靠的组成部件。但是，若其在运行过程中出现异常情况，定将会对风机设备造成严重影响。
在该热电公司组调试期间，发生了#1炉A一次风机转子渗油的情况。主要表现为：#1炉A一次风机出口风道非金属补偿器底部渗油，润滑油站油位缓慢降低。在随后的机组检修期间，工作人员配合风机厂家人员对风机进行现场检查、检修，仍未能有效查明渗漏点。而后对风机转子返厂进行检查修理。查明原因为：转子有关密封间隙大所致，经过对相关密封间隙进行调整后，消除了设备缺陷。
2.2.3 风机挡板严密性
挡板严密性是影响风机运行的另一个因素，也是最容易被忽视的因素。通常情况下，风机运行时各挡板处于开启状态。但是在遇有极端情况下却无法有效关闭时，则会造成严重影响。
一次，该热电公司1炉A一次风机主电机发生故障需进行抢修，风机被迫停运。由于不能影响A空预器运行，必须开启一次风联络挡板，由B一次风机带动两台空预器运行。但此时发现，#1炉A一次风机出口挡板无法关闭严密，造成A一次风机倒转，影响了检修工作进行。
后经采取措施，消除了转子倒转的情况，完成了风机检修工作。
2.3 配套主电机故障
该公司一次风机、送风机配套使用的电机前、后两侧轴承采用滚动轴承形式。
与引风机配套使用的电机前、后两侧轴承采用滑动轴承形式[1]。
轴承损坏是造成电机故障的主要因素。无论是滑动轴承亦或是滚动轴承，润滑不良都会引发轴承损坏，从而影响电机、风机的正常运行。
一次，#1炉A一次风机主电机发生故障。主要表现为电机轴承润滑油变色失效且有大量杂质，轴承支持架损坏、滚珠脱落。如图2、图3所示：
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图2：轴承润滑油变色失效、杂质较多
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图3：轴承支持架损坏、滚珠脱落
经过紧急抢修，更换了电机两侧轴承（型号分别为NU232/C3、6330/C3各一套，保持架均为铜质），并经找中心工作后，风机投入运行。
2.4 风机联轴器中心偏差
由于新建机组设备安装或老旧机组的设备改造受工期节点的限制，加之受气候、设备到货等不确定因素的影响，在风机设备的实际安装工作中，往往会造成抢工期、轻质量的情况发生，因此产生较多隐患。
联轴器找中心是风机设备检修安装的关键工序。它的施工及验收质量，直接影响着设备安全稳定运行。由于轴流式风机的工作转速较高（大多在1000r/min以上），如果联轴器中心误差超出标准，轻则造成风机振动超标，设备停运；严重时会造成轴承损坏、转轴弯曲。因此，要高度重视风机找中心的工作。
2.4.1 影响联轴器找中心的因素
影响联轴器找中心工作的因素很多，主要有电机转子平直度、电机定子地脚垫片的虚实度、测量工具的误差范围、工作人员的能力水平、读数的准确性以及电机的磁力中心等。在此，着重介绍磁力中心对联轴器找中心的影响。
2.4.2 电机的磁力中心
电动机的磁场主要体现在定子和转子的间隙处，称为“气隙磁场”。在某一个位置，气隙磁场的磁力线全部垂直于电机轴，而没有任何轴向分量，即电机轴不再发生轴向窜动。此时，电机转子与定子间相对位置不发生轴向变化。这个位置就称为电机的磁力中心。而此时，电机转子轴与电机驱动端轴承端面相垂直的位置线，即为电机的磁力中心线。以下图4所示，能更直观的表示出磁力中心线的概念。如图所示：
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图4：B引风机电机磁力中心
由图4可知，此电机的磁力中心线应为L2=53mm。同时，由于制造误差、安装工艺等原因，同型号的电机磁力中心也有差异。因此，每台电机的磁力中心线都不同。
磁力中心偏差指的是电机运转时电机定子与转子磁场中心位置的偏差值。磁力中
心偏差问题对于安装滚动轴承的电机不用考虑，但对于安装滑动轴承电机则必须要考虑此问题。因为滚动轴承电机的轴承端盖限制住轴承外套，在电机启动时轴窜量很小，可以忽略。而滑动轴承电机位移较大，所以要考虑[2]。
由于电机磁力中心偏差造成风机膨胀间隙不足，会对风机产生持续的往复推力。在实际工作中，电机与风机在连接联轴器时，如果没有校正磁力中心，那么电机和风机都会因电子转子轴向窜动而承受附加的轴向力。若没有足够的膨胀间隙，则会造成风机振动增大。当窜动比较严重时，电机转子会与外壳产生摩擦或撞击，曾有很多企业因此造成电机轴瓦、风机轴承损坏的生产事故。因此，对于联轴器找中心时，电机磁力中心的检查、确认，是此项工作的前提。
电机运行时会产生一定的轴向串动。滑动轴承的电机磁力中心偏差较大。通过实际观察：使用滑动轴承的电机旋转时电机转子不稳定，电机停运时转子会向外（向驱动端）探出。启动后，电机转子会被拉回（向非驱动端）并与磁力中心线重合。但个别也会产生相反的情况。
2.4.3电机磁力中心变化的原因
（1）联轴器与轴配合松动，近似发生轴向串动。
（2）轴向分力
①联轴器间距不合理或未安装到位，产生轴向分力；
②联轴器长期使用后会产生变形、磨损，这样的联轴器在运行期间会产生轴向分力，造成转子磨削轴瓦端面。
③联轴器找中心误差大，电机在运行期间会产生轴向分力，造成的轴向冲击，电机振动会导致定子和轴瓦支撑座产生偏移。
（3）电机安装使用前，未对电机空转，未确认磁力中心线，造成转子机械中心与磁力中心偏离，造成转子在磁场作用下向磁力中心移动。
（4）电机长期运行，内部元件老化变性、松动损坏，引起转子磁场变化，从而造成磁力中心变化。
3.相应的防治措施
3.1 风机入口风道异物清理
在设备基建或检修时，必须规范人员的行为，加强监管。针对风道等密闭容器做好进出登记工作，统计好人员进出所携带的物品。同时，要加强对于设备安装、检修质量的验收，严格执行多级验收制度。通过上述措施，可确保风道内部清洁，防止异物残存。
3.2 风机部件使用状态监管
3.2.1 加强设备维护保养
根据风机制造厂家所提供的设备使用说明和相关规范要求，制定相应的设备保养标准手册，并做好实际的执行。例如，在油脂的使用方面要做好定期加油、定期换油；在转子的维护方面要定期返厂检查清理，更换密封件；在风机高压胶管连接件的使用方面，要按照标准要求进行定期更换，并储备有相应的事故备件。
3.2.2 在风道挡板的严密性方面，做好运行期间设备所暴露出问题的统计，在检修期间着重进行挡板开关调试确认、密封条磨损情况检查，做好挡板设备的检修工作。
3.2.3 配套主电机检查维护
风机配套使用的电机均为高压电机。在运行维护时，要做好电机轴承的定期测振、测温及加油保养工作。在机组设备检修时，要按照相关行业要求，做好相应的电气试验工作，保证电机设备处于正常状态。同时若条件许可，应尽量将高压电机的形式规格进行统一，以便于在厂内存有一台相同型号的备用电机，以备紧急情况下更换使用。
3.2.4 风机联轴器中心确认
风机找中心是风机检修工作的关健。这就要求相关工作人员要有专业的技术素养和高度的责任心。目前，大多数火电机组所采用的轴流风机均设有中间轴。与传统对联轴器找中心工作相比，要有相应的调整。以引风机为例，在进行引风机联轴器找中心工作时，必须要考虑引风机的运行环境对中间轴产生的影响，做好中间轴两侧张口（面偏差）的调整，设备才能正常运行。以下图5为例：
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图5：引风机轴系张口间隙调整示意[3]
3.2.5 电机磁力中心线测量与调整
（1）电机磁力中心线测量
实际测量确定磁力中心线的方法是，电机空转到额定转速稳定后，在电机轴紧靠轴承座端面的轴上轻微划线，再使用红外线测距仪测量此记号线到半联轴器端面的距离，即实际的磁力中心线位置，看其与电机标牌上的数据是否一致。
（2）电机磁力中心的调整
电机磁力中心的调整要由专业人员进行指导操作，不得轻易调整。
若无法确认串动方向时，可以通过打开电机轴瓦检查轴瓦端面研痕的方法来作出判断。轴瓦研痕的分离方向就是移动方向。
对于电机定子连接管路较多、移位困难的情况，如果此时发生电机轴向串动时，可根据实际情况移动轴瓦支撑座或对轴瓦、轴肩端面进行车削加工。
4.结语
影响轴流式风机正常运行的原因是多方面的。针对故障现象，我们要综合分析，迅速判断故障原因。在实际工作中，要加强对于设备的检查和定期保养，不断积累工作经验，做到缺陷及时排除，提升设备安全运行水平，增加企业效益。
参考文献：
[1]风机说明书.
[2]谢鸿钢.风机滑动轴承电机磁力中心偏差的分析和控制[J].天津市电力学会2006年学术年会会议论文，2006，62.
[3]白光臣等.1000MW机组静叶可调轴流引风机轴系调整工艺优化研究[J].华电技术，2015，37（9）：33.
论文作者:于学涛,张忱
论文发表刊物:《电力设备》2019年第19期
论文发表时间:2020/1/15
标签：风机论文; 电机论文; 转子论文; 联轴器论文; 磁力论文; 轴承论文; 中心论文; 《电力设备》2019年第19期论文;