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锅炉风机振动原因分析及处理方法

  来源:化工设备创新基地微信公众号 | 发布时间:2020-03-24

  北斗智库环保管家网讯:风机是电站的重要辅机,风机出现故障或事故时,将引起发电机组降低出力或停运,造成发电量损失。而电站风机运行中出现最多、影响最大的就是振动。因此,当振动故障出现时,尤其是在故障预兆期内,迅速作出正确的诊断具有重要的意义。简易诊断是根据设备的振动或其他状态信息,不用昂贵的仪器,通常运用普通的测振仪,自制的听针,通过听、看、摸、闻等方式,判断一般风机振动故障的原因。文中所述振动基于电厂离心式送风机、引风机和排粉机。
 
  一轴承座振动
 
  1. 转子质量不平衡引起的振动
 
  在现场发生的风机轴承振动中,属于转子质量不平衡的振动占多数。造成转子质量不平衡的原因主要有:
 
  叶轮磨损(主要是叶片)不均匀或腐蚀;
 
  叶片表面有不均匀积灰或附着物(如铁锈);
 
  机翼中空叶片或其他部位空腔粘灰;
 
  主轴局部高温使轴弯曲;
 
  叶轮检修后未找平衡;
 
  叶轮强度不足造成叶轮开裂或局部变形;
 
  叶轮上零件松动或连接件不紧固。
 
  转子不平衡引起的振动的特征:
 
  振动值以水平方向为最大,而轴向很小,并且轴承座承力轴承处振动大于推力轴承处;
 
  振幅随转数升高而增大;
 
  振动频率与转速频率相等;
 
  振动稳定性比较好,对负荷变化不敏感;
 
  空心叶片内部粘灰或个别零件未焊牢而位移时,测量的相位角值不稳定,其振动频率为30%~50%工作转速。
 
  2. 动静部分之间碰摩引起的振动
 
  如集流器出口与叶轮进口碰摩、叶轮与机壳碰摩、主轴与密封装置之间碰摩。其振动特征为:
 
  振动不稳定;
 
  振动是自激振动与转速无关;
 
  摩擦严重时会发生反向涡动。
 
  3. 滚动轴承异常引起的振动
 
  (1) 轴承装配不良的振动
 
  如果轴颈或轴肩台加工不良,轴颈弯曲,轴承安装倾斜,轴承内圈装配后造成与轴心线不重合,使轴承每转一圈产生一次交变的轴向力作用,滚动轴承的固定圆螺母松动造成局部振动。
 
  其振动特征为:
 
  振动值以轴向为最大;
 
  振动频率与旋转频率相等。
 
  (2) 滚动轴承表面损坏的振动
 
  滚动轴承由于制造质量差、润滑不良、异物进入、与轴承箱的间隙不合标准等,会出现磨损、锈蚀、脱皮剥落、碎裂而造成损坏后,滚珠相互撞击而产生的高频冲击振动将传给轴承座,把加速度传感器放在轴承座上,即可监测到高频冲击振动信号。这种振动稳定性很差,与负荷无关,振动的振幅在水平、垂直、轴向三个方向均有可能最大,振动的精密诊断要借助频谱分析,运用频谱分析可以准确判断轴承损坏的准确位置和损坏程度,在此不加阐述。
 
  表1 滚动轴承异常现象的检测
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  注:○—有效,△—可能,×—不适合。
 
  表1列出滚动轴承异常现象的检测,可以看出各种缺陷所对应的异常现象中,振动是最普遍的现象,抓住振动监测就可以判断出绝大多数故障,再辅以声音、温度、磨耗金属的监测,以及定期测定轴承间隙,就可在早期预查出滚动轴承的一切缺陷。
 
  4. 轴承座基础刚度不够引起的振动
 
  基础灌浆不良,地脚螺栓松动,垫片松动,机座连接不牢固,都将引起剧烈的强迫共振现象。这种振动的特征:
 
  有问题的地脚螺栓处的轴承座的振动最大,且以径向分量最大;
 
  振动频率为转速的1、3、5、7等奇数倍频率组合,其中3倍的分量值最高为其频域特征。
 
  5. 联轴器异常引起的振动
 
  联轴器安装不正,风机和电机轴不同心,风机与电机轴在找正时,未考虑运行时轴向位移的补偿量,这些都会引起风机、电机振动。其振动特征为:
 
  振动为不定性的,随负荷变化剧烈,空转时轻,满载时大,振动稳定性较好;
 
  轴心偏差越大,振动越大;
 
  电机单独运行,振动消失;
 
  如果径向振动大则为两轴心线平行,轴向振动大则为两轴心线相交。
 
  示例:某厂M5-29-NO19D型排粉机,转速n=1450r/min,在运行中出现振动,运用普通测振仪测振情况如下:
 
  表2 运行中测振情况
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  根据振动情况,振动在承力端的水平方向为最大,垂直及轴向较小,据此判断很可能是叶轮不平衡引起振动,而且振幅随转速的升高而增长很快,转速降低时振幅可趋近于零,再用听针听承力轴承声音正常,用手摸轴承温度正常,检查地脚螺栓完好,轴承和基础原因可排除,联轴器问题也不可能。检查叶轮发现叶轮磨损严重,系磨损不均匀所至,经进行动平衡试验,在叶轮上加平衡块重450g后振动消除。
 
  二转子临界转速引起的振动
 
  当转子的转速逐渐增加并接近风机转子的固有振动频率时,风机就会猛烈地振动起来,转速低于或高于这一转速时,就能平稳地工作。例如:
 
  改造后的风机,由于叶轮太重,使风机轴系的临界转速下降到风机工作转速附近,引起共振;
 
  基础刚度不足,重量不够,其固有频率接近旋转频率;
 
  风机周围的其他物件、管道、构筑物的共振。
 
  调节门执行机构传动杆的共振。其振动特征为:该物件共振处的相对振动最大;振动频率与旋转频率相同或接近。
 
  三风机风道振动
 
  这种振动是由于风道系统中气流的压力脉动与扰动而引起的。
 
  1. 风箱涡流脉动造成的振动
 
  入口风箱的结构设计不合理,导致进风箱内的气流产生剧烈的旋涡,并在风机进口集流器中得到加速和扩大,从而激发出较大的脉动压力波。其振动特征为:压力波常常没有规律,振幅随流量增加而增大。
 
  2. 风道局部涡流引起的振动
 
  风道某些部件(弯头、扩散管段)的设计不合理,造成气流流态不良,在风道中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,从而激发出噪声和风道的振动。其振动特征:振动无规律性,振幅随负荷的增加而增大。
 
  3. 风机机壳和风道壁刚度不够引起振动
 
  刚度较弱的位置,振幅就较大。
 
  4. 旋转失速
 
  当气流冲角达到临界值附近时,气流会离开叶片凸面,发生边界层分离从而产生大量区域的涡流,造成风机风压下降。旋转失速主要发生在轴流式风机中,在离心式风机的叶轮及叶片扩压器中,由于流量减少,同样也会出现旋转失速。旋转失速引起的振动的特征:
 
  振动部位常在风机的进风箱和出口风道;
 
  振动多发生在进口百叶式调节挡板、后弯叶片的风机上;
 
  挡板开度在0~30%时发生强烈振动,开度超过30%时降至正常值;
 
  旋转失速出现时,风机流量、压力产生强烈的脉动。
 
  5. 喘振
 
  具有驼峰型性能曲线的风机在不稳定区域内工作,而系统中的容量又很大时,则风机的流量、压头和功率会在瞬间内发生很大的周期性的波动,引起剧烈的振动和噪声。喘振是风机性能与管道装置耦合后振荡特性的一种表现形式,其振幅、频率受风机管道系统容量的支配,其流量、压力、功率的波动又是不稳定工况区造成的。
 
  四结 语
 
  风机的振动问题是很复杂的,但只要掌握各种振动的原因及基本特征,加上平时多积累经验,就能迅速和准确判断风机振动故障的根源所在,进而采取措施,提高风机的安全可靠性。

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