福建福清核电有限公司 350318
摘要：振动和温度超标是离心式风机出现的两大主要故障，而温度超标经常是振动高引起，所以减小风机振动对提高通风机的稳定性具有很大的现实意义。通过对福清核电离心式风机故障处理过程的总结，归纳出引起其振动超标的主要原因，并通过9DVN002ZV检修实例，借助分析手段，提出针对性的检修方案。希望通过福清核电离心风机振动处理情况的介绍，今后对检修人员对离心式风机振动故障的检修提供一定的指导意见。
关键词：离心式风机；传动方式；连接形式；振动；诊断
1.核电站通风系统概述
通风系统是核电站主要的辅助系统，也是实现纵深防御安全理念的主要措施之一，其在核电厂的主要实现的功能有：1）维持生产厂房良好的环境，以适于设备运行及工作人员工作；2）压差保证，以使厂房间的空气流动，厂房与外部大气的对流，按照设计的预期进行，核岛风机肩负着负压的职责，防止放射性气体或粉尘的扩散；3）为了满足核电厂的可靠运行，通风系统必须能够满足长时间持续运行，福清核电通过I0的时间来控制其检修进度，所以留给通风系统停机检修的时间很短。而在通风系统中，通风机是整个系统的原动力，是整个系统的心脏，其重要性不言自明。在福清核电的通风系统中，通风机的形式主要以离心式风机为主，因此，保证这些风机的连续稳定运行，对提高福清核电通风系统的稳定性，进而实现通风系统的主要功能，具有很大的现实效益。
2.离心式风机结构
离心式通风机是通风机的一种主要类型，其一般由四个基本部件组成：集流器、叶轮、机壳、传动部件。传动部件又包括轴、轴承、联轴器或皮带轮。由于轴、轴承、联轴器或皮带轮为位置布置的不同，又衍生出六种传动方式，如下图1：
图1 离心式风机结构
上述六种传动方式就可靠、紧凑、经济和噪声低而言，A式传动最好，但这种传动方式，仅在通风机尺寸较小的条件下采用，当通风机尺寸较大时，最好采用皮带或联轴器传动。B式传动与C式传动的区别在于，B式传动的皮带轮在两轴承之间，而C式则在轴承的外侧，B式传动一般应用于较大型通风机的传动。
通风机是固定在基础上的，根据通风机与基础的连接形式可分为两种：刚性支撑和挠性支撑。挠性支撑是通风机通过弹性装置与基础连接在一起，弹性装置起隔振作用；刚性支撑是通风机与基础直接连接在一起，中间未采取隔振措施。
福清核电1/2号机组主要离心式风机的传动方式和连接形式如下表1：
9DVN002ZV 为9#机组核辅助厂房通风系统送风机。该送风机的基本参数和外形图如下表2和图2：
图2 2DVN002ZV风机外形图
该系统风机执行以下功能：在电厂正常运行期间，保持核辅厂房和电气厂房的室内温度在设备运行和/或人员健康及安全所规定的范围内；限制房间中的气溶胶放射性水平，以便人员进入；控制空气从潜在低污染区流向潜在高污染区，然后向室外排放；减少向环境释放的放射性污染物浓度；保持厂房内的压力略低于大气压力，以减少电厂在各种运行工况下由厂房泄漏的放射性气溶胶等。正因为该系统风机在核电站的重要性，所以该系统风机维护人员必须要保证其可靠，但恰恰福清核电的9DVN风机从2014年10月至今，该系统经常出现振动高报警缺陷，发现其风机端垂直方向振动值较大且超过了运行规定限值（5.5mm/s），下面就着重介绍下9DVN002ZV风机振动故障分析与处理。
3.DVN风机振动故障分析
根据离心式通风机的结构特性，考虑风机在通风系统中的作用，结合福清核电1/2号机组的实际检修经验，引起福清核电DVN风机故障的原因有本人着手如下：
2014年10月至今，9DVN002ZV经常出现振动高报警缺陷，发现其风机端垂直方向振动值较大且超过了标准限值（5.5mm/s），对该设备分别于2016年8月25日和26日继续进行了测量，振动值还有少量上升。测量数据及测点布置如下表3和图3：
图3 9DVN002ZV风机振动测点示意图
3.1现场常规检查
――风机机组整体震动比较大；
――用听针听音，风机和电机轴承运转声音正常，风机壳体存在规律的、低频的异常声音；
――通风系统风压无波动状况；
――用振动测量仪器测量底座，发现电机输出端下方的底座（工字钢）振动值约14.5mm/s。而底座其他各点振动值均在4mm/s到8mm/s范围内；
――橡胶减震垫不存在老化现象。
3.2频谱图测试
该风机的转速为 1260 rpm，主频为24.36Hz，是风机的转频（1X）。从下图4振动高点2V点的频谱图显示：振动主要是由风机的一倍转速频率（24.36Hz）。根据特征频谱图，初步诊断可能原因：1）转子不平衡；2）基础松动。皮带磨损松动所产生影响没有在2V频谱图上清楚显示，无法判断，但不排除该原因。
图4 2V点频谱图
该风机16年5月进行解体检修，内容包括对叶轮进行动平衡校验，检查风机轴承，检查风机皮带，结果发现动平衡存在不合格和风机故有强度不能满足风机长期稳定运行。
拟定的检修方案为：1）给风机基座增加加强钢板；2）增加配重块，重新动平衡试验。
4.处理过程
综上所述，引起9DVN002ZV风机的原因主要有两点，分别为风机基础强度不足和动平衡不合格所致。
4.1风机基础强度不足处理
转动设备在运行过程中，状态发生一些改变属于正常情况，如果基础结构刚度足够大，则可以抵御这种变化，但是当刚度不足时，则整个设备会显得非常敏感，稍微有些异常，就很容易出现振动，振动又反过来加速其他新的异常出现，如此恶性循环。
国内槽钢的制造水平达不到欧洲同型号槽钢的刚度，加上风机与电机两端的质量分布不均（风机侧约为1800kg，电机侧为1270kg），风机基础槽钢跨度又大（2680×1538mm），底部支撑的减振器又不多，只通过分布在槽钢框架四围的六个减振器来承载，框架的矩形中心部分均为悬空。
针对风机基础槽钢的刚度低，通过改造，我们在风机槽钢底座与减震器之间增加一整块钢板，钢板尺寸为2680×1538×16 mm，钢板与基础框架直接用焊接连接，以增加槽钢刚度，提高机组稳定性能，从而解决了基础刚度不足故障。
4.2风机动平衡不合格处理
9DVN风机额定风量很大，达到100000m3/h，所以叶轮叶片较宽大，在厂家制造叶轮的过程中，当叶片装配焊接工艺出现问题时，应力就容易集中在叶片根部的焊接部分。叶轮转动时，旋转的转子产生扭转应力。当出现不稳定振动时，转子将产生交变扭矩，从而出现交变的剪切应力，所以应力集中的叶片根部就容易出现裂痕，最终导致动平衡不合格。
针对叶轮的装配焊接制造工艺不足的缺陷，通过改造，将叶轮出现的裂痕处进行重新补焊，并且在整个叶轮叶片中间加一整圈拉筋，从而极大的减小了叶轮在转动时产生的扭转应力，避免叶片根部出现裂痕，提高了叶轮的稳定性。
检修完成后，重新启动风机，进行试车，结果合格。其振动测量结果如下表5：
5.总结
针对DVN系统风机频繁发生振动高报警故障，本文从整个系统的结构入手，采用逻辑分析的方法，分析了风机振动高报警可能的原因，通过对叶轮叶片、风机轴承和风机基础槽钢的处理，结合调试和维修经验，给出了解决问题的办法，并通过相关的技术改造工作，提高了DVN系统运行的稳定性和可靠性，逐步减少设备故障，降低维修工作成本，寻求最大的检修效率，为保障电站安全、高效、经济、稳定运行打下坚实的基础。
参考文献
[1]李广惠.通风系统风机振动问题的分析与解决措施.核工程研究与设计. 2006年12月.第61期
[2]陈虹微 王荣杰.风机振动分析与处理.噪声与振动控制. 2007年4月第2期
[3]张安华.机电设备状态监测与故障诊断技术.西北工业大学出版社
论文作者:杨立群,黄海铭
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第23期
论文发表时间:2018/1/17
标签：风机论文; 福清论文; 通风机论文; 叶轮论文; 核电论文; 槽钢论文; 基础论文; 《建筑学研究前沿》2017年第23期论文;