摘要：国家电投河南电力有限公司平顶山发电分公司自投运以来，一次风机振动明显偏大，严重影响机组的安全性和经济性。本文结合1000MW机组特性，对振动数据进行测量和分析，阐明了引起该振动故障的原因，通过对一次风机基座加固及进行动态平衡的方法消除了振动故障。
关键词：一次风机 动平衡 地脚螺栓 振动
The Vibration Analysis and Treatment of Primary Air Fan in 1000MW Unit
DUHongli ZHANGChaopei LIZhiye
（SPIC Henan Power Co. Ltd, Pingdingshan power generation company. Pingdingshan 467031 , Henan Province, China）
ABSTRACT: Since the SCPI Henan Power Co. Ltd, Pingdingshan power generation company put into operation,the vibration of primary air fan is larger obviously,which affected the safety and economy of the units. This paper states the characteristics of 1000MW unit,the vibration phenomenon is described, the vibration data is measured and analyzed, and the vibration reason is illustrated and vibration fault is solved by increasing stiffness and balancing impeller of primary fan.
KEY WORD: primary air fan dynamic balance anchor bolt vibration
引言
一次风机是火电厂的主要辅助设备，其运行情况的好坏直接关系到锅炉能否安全稳定运行，而振动是影响风机正常运行的重要因素，克服和解决风机振动问题将有助于锅炉长期安全稳定运行。本文介绍了由于风机基座的不牢和质量不平衡所引起的一次风机电机侧振动超标的故障问题，经过对故障的分析、诊断及处理最终消除了振动故障，保证了一次风机的安全稳定运行。
1.设备概述
一次风机由成都KKK电站风机有限公司生产的GU23838-22型动叶可调轴流式风机。由转子总装、轴承座、进气箱、自动调节系统等部件在现场组装而成，具有运行中可调叶轮叶片角度和风机效率高等特点，同时由于高效率范围广，变工况下运行经济，节能显著。风机设有自控调节系统，其中包括风机仪表和液压调节油站，对风机的运转进行监测、控制和调节。
#1、2炉一次风机在原有基础上进行了技术改造，对一次风机出口扩压器、入口风道、一次风机基础、动叶叶片进行了改造，其中叶片更换为新型低压叶片，在保持风量不变情况下，降低风压，降低风机振动。
2.原因分析
2.1 基础刚性变差引起振动
风机基础刚性条件变差对风机振动影响较大，尤其是对风机垂直振动的影响尤为明显。通过长期经验总结和观察运行，在基础刚性条件改变后，风机振动明显变好，说明经长时间运行后风机的基础刚性明显变差，加强基础刚性后风机垂直振动变化明显，但是不能从根本上消除风机振动。
2.2 风机转子不平衡引起振动
风机长时间运行后，滑块存在不同程度的磨损，导致风机转子存在不平衡现象，转动时振动增大，此外风机长时间运行后叶片磨损以及叶片积灰都会一起转子不平衡，从而引起风机的振动。
2.3 轴承装配问题引起风机振动
风机转子检修工艺复杂，技术要求标准高，如果轴承转配不合适，会直接导致风机振动加剧。风机轴承安装要求间隙极其严格，稍有偏差都会导致风机振动的增大。
2.4 系统风量变化及阻力引起风机振动
风道系统中，气流压力脉动与扰动会造成气流流态不良，在风道中会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，压力波常常没有规律，振幅随流量增加而增大。此外，如果系统阻力产生明显变化，也会对风机振动产生较为明显的影响。
3.具体解决措施
为了解决风机轴承振动异常问题，提高一次风机运行的可靠性，在保证风机设计参数不变、不影响锅炉制粉系统正常运行的前提下，对一次风机进行技术改造。
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3.1 轴承箱基础台板及地脚螺栓改造
将风机轴承箱底座下部的混凝土刨开，拆除原装的支撑点，重新计算基础台版及所需地脚螺栓尺度，将新加工地脚螺栓与原混凝土基础内地脚螺栓对口并焊接。用厚度为50mm的钢板加工制作一块基础台板，安装到基础内，并用水平仪将其上部的结合面找平，保证基础台板水平度误差小于0.05 mm，然后将该基础台板与原基础内的桩基焊接牢固。最后按照土建施工要求，将基础台板及地脚螺栓用混凝土浇筑，并进行保养。
3.2 风机转子改造
原风机转子与轴承配合处直径较小，其它企业风机曾因此出现过主轴断裂的严重事故。结合主轴的强度及承载能力，重新加工制作主轴，将与轴承配合处的主轴直径增大至160 mm，主轴与联轴器及叶轮配合处的直径保持不变。转子各部件组装好后，进行转子静、动平衡校验，以保证转子的质量平衡。在轴承箱装配过程中，按照滚动轴承装配标准，采用压铅丝法调整轴承间隙，将轴承顶部间隙调整至0.05 mm，提高了轴承运行的安全可靠性。
3.3 轴承箱改造
轴承箱及轴承箱底座改造原一次风机轴承箱为自然冷却式端盖密封轴承箱，冷却效果较差，曾发生过轴承温度高及渗漏问题。对此，建议将轴承箱改造为油挡密封轴承箱，既保证了轴承的正常温度，又减少了渗漏点。由于轴承及轴承箱尺寸增大，但风机的中心标高并未改变，因此需要将轴承箱底座的高度降低。为此在保证轴承箱底座地脚螺栓孔尺寸不变的前提下，将轴承箱底座的长度、宽度各增加100 mm，并将制作轴承箱底座的钢板厚度由原来的25mm增至30mm，同时在轴承箱底座对称部位增加4块拉筋，保证了轴承箱底座的刚度和韧性。主轴水平度及联轴器同心度校核将改造好的风机转子及轴承箱在现场安装就位，用水平仪检测主轴的水平度，通过调整前后轴承箱的位置及高度，使得主轴的水平度误差小于0.5 mm。利用百分表进行联轴器找中心，通过在轴承箱底座及电机地脚加垫的方法，使联轴器同心度误差小于0.08 mm。
3.4 对轮处增加配重
根据测量的原始振动数据，在对轮处靠近电机一侧进行配重，在现场对旋转机械进行动平衡时，对于首次试加重的重量应该将转子的质量、转子的转动速度、加重半径、加重响应以及原始振动的大小均考虑在内，因为平衡的目标是风机电机侧的振动，由测得的电机两支撑轴承的振动相位来看，是同相振动，而非力偶不平衡，不需要进行力偶配重。经过在对轮上的配重和响应计算，在对轮上配重对电机侧各测点的振动情况改善很小，并导致风机机械侧振动增加，且影响系数与同类型风机对轮加重相差甚远，决定放弃进一步在对轮上配重。
3.5 风机叶轮处增加配重
通过现场动平衡手段降低系统的激振力。通过电机空转试验，可以排除电机自身的质量不平衡，系统的激振力应该来自电机的外伸端。振动反应在电机轴承和壳体上，最直接的办法就是直接在电机轴承跨内进行配重来降低激振力，但电机空转表明自己不存在不平衡，因此决定在电机与风机连接的对轮上或风机叶轮上进行配重来消除存在不
平衡力。 对该一次风机系统异常振动进一步分析，风机机械侧的质量和刚度都比电机侧要高很多，不能排除因风机侧的质量失衡导致刚度较弱的电机侧振动超标故障，而风机侧由于自身的刚度较好，其振动响应并不明显。由于风机侧的加重半径较大，且原始振动较小，因此决定在风机叶轮上尝试加重150g，启动后，电机侧与风机侧各测点的振动均有所下降，尤其是电机侧振动下降明显。根据加重后对各振动测点的响应经过准确计算，决定在风机叶轮处共计加重350g，启动风机后，一次风机系统所有测点的振动均下降至合格水平。
4.改造效果
改造后，启动风机进行试验，2台一次风机轴承振动明显下降，水平振动值最大为1.2 mm/s，垂直振动值最大为1.8 mm/s，轴向振动值最大为0.12 mm/s，均在合格范围内。经过6个月的长周期运行，一次风机运转平稳，振动值无明显变化。
5.结语
风机振动原因复杂，在实际运行中，风机振动往往由多种因素引起。因此在排查风机振动原因的过程中应仔细观察，认真分析。通过对某电厂一次风机振动大故障进行分析，结合现场设备的实际情况，发现风机振动大并不是由常见的动静不平衡、地脚螺栓松动、风机喘振失速、联轴器不对中等原因造成的，而是由于主轴存在裂纹，使得风机在运行中产生偏心力，从而导致振动的发生。因此，大型风机在长时间运行后一定要注意因疲劳运行导致的轴失效，防止因应力集中造成的主轴裂纹及断裂等事故发生。
参考文献
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[4]王占宽，王有福，梁俊青，等.火电厂一次风机出口风道振动故障分析及处理[J].内蒙古电力技术，2011，29（1）.
作者简介
杜洪利，男，工程师，本科学历，从事火力发电厂运行及管理工作。通讯地址：河南省鲁山县辛集乡中电投河南电力有限公司平顶山发电分公司，邮编467312。
张朝培，男，工程师，本科学历，从事火力发电厂运行及管理工作。通讯地址：河南省鲁山县辛集乡中电投河南电力有限公司平顶山发电分公司，邮编467312。
李志业，男，工程师，本科学历，从事火力发电厂运行及管理工作。通讯地址：河南省鲁山县辛集乡中电投河南电力有限公司平顶山发电分公司，邮编467312。
论文作者:杜洪利,张朝培,李志业
论文发表刊物:《电力设备》2017年第17期
论文发表时间:2017/10/19
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