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雙級動葉調節軸流式一次風機振動分析及處理

2018-06-25 11:49:33 作者：本網整理來源：鷹眼研究分享至：

0 引言

一次風機作為重要的火電機組輔機設備，具有工作風量小、風壓高的特點。對于目前國內600MW 以上的機組而言，所配置的一次風機絕大部分為高轉速（1 490r/min）雙級動葉可調軸流風機。

由于雙級動調軸流風機結構復雜，同時一次風機系統長期處于高壓頭工作環境，目前國內火電機組動調軸流一次風機的振動及噪聲超標問題比較突出，嚴重的影響了機組的穩定運行。

某電廠三期2×1 000MW 機組配套一次風機采用GU23836-22 型動葉可調雙級軸流風機。自投產以來，該風機振動情況不理想，因振動大導致設備故障頻發，對機組的安全穩定運行造成不利影響。

檢修人員通過對5 號機組B 一次風機振動原因進行層層剖析，利用排除法查找到了導致振動異常的根本原因，制定了改造方案，進行了現場實施，取得良好效果。經改造后的風機運行穩定，振動處于正常水平，為機組的安全穩定運行奠定了良好的基礎。

1 機組設備概述

1.1 機組設備參數

某電廠三期為2×1 000MW 超超臨界機組。三期5 號、6 號機組配套鍋爐為某鍋爐廠制造的超超臨界本生滑壓運行直流鍋爐，每臺鍋爐配備兩臺雙級動葉可調軸流一次風機。5 號、6 號機組投產時配套設計安裝的GU23836-22型一次風機，為采用德國KK&K 技術的雙級動葉可調軸流風機（參數見表1）。

1.2 一次風機結構

GU23836-22 型軸流一次風機采用雙級葉片配置，利用液壓油系統通過液壓缸對兩級工作葉片進行同步調節，改變風機出力。與離心風機和靜葉調節軸流風機相比，結構相對復雜。

風機主要由定子部件、轉子部件以及稀油站構成。稀油站包括油箱、油泵裝置、雙筒過濾器、冷卻器、電加熱器、儀表、管道和閥門等，稀油站的結構為整體式；轉子部件包括葉輪轂裝配、主軸承裝配、聯軸器、傳扭軸、伺服控制裝置等；定子部件包括進氣箱、帶整流罩和后導葉的風機殼、擴壓器、膨脹節以及管路系統等，結構形式如圖1所示。

2 一次風機振動故障情況說明

將5 號機組B 一次風機機殼及轉子進行了返廠檢修，一次風機返回現場回裝完成后，對其進行試運行時，發現一次風機振動值明顯偏高，其中X 向（水平）振動4.4mm/s，Y 向（垂直）振動5.7mm/s，垂直振動值已經超過了4.6mm/s 的國家標準最大值。

隨后，先后對5 號機組B 一次風機進行了本體解體檢查、動平衡試驗以及主軸承箱解體檢查，發現一些問題：1）風機轉子存在動不平衡；2）中間軸半聯軸器止口部分損壞脫落，導致軸系中心出現偏移；3）風機軸承箱支座與外殼體之間支撐筋板存在微小裂紋；4）軸承箱內部伺服端軸承滾動體及軸承內圈存在明顯劃痕以及多個微小凹痕，部分凹痕已經出現輕微剝落現象，其余兩套軸承滾動體及軸承內圈均有明顯劃痕；5）軸承箱軸套磨損嚴重，表面光潔度差。

在對上述缺陷進行處理并更換軸承箱內部三套軸承、兩件軸套以及軸端密封件后，5 號機組B 一次風機X向振動降低到2.8mm/s，Y 向振動降低到3.9mm/s，振動值降低至標準范圍內，但仍偏高。

3 振動原因排除分析

對于風機振動問題，由于其影響因素比較多，在實際解決問題時，多采用排除法，依據影響振動的因素進行分類排除，直至找到最終原因。目前影響風機振動的主要因素有如下幾個。

1）由于風機本身設備問題，造成風機高速旋轉時局部部件振動或產生不穩定的偏心力破壞風機動平衡。

2）風機氣動性能與系統不匹配，風機實際運行中發生失速問題，引發搶風或喘振等不穩定工作狀態；3）由于系統變化或者風機設備設計不合理，造成的風機本身固有頻率與系統氣流脈動頻率產生共振，增加風機設備的氣流沖擊產生額外受力。

1）如前節所述5 號機組B 一次風機機殼及轉子已經進行了返廠檢修，并在現場進行了本體及主軸承箱的解體檢修和動平衡試驗調整。經過以上檢修工作后，一次風機振動值有一定下降，但仍偏高，這說明對于5 號機組B 一次風機而言，動不平衡和風機軸承故障是導致風機振動超標的原因之一，但一次風機振動還有其他問題有待解決。

2）5 號機組B 一次風機檢修期間，為保證風機基礎牢固，檢修中對風機基礎二次灌漿進行破除，更換了基礎底板及下部墊鐵。風機基礎的制作與安裝過程嚴格按照相關規定進行施工與驗收。機組啟動后，測量風機基礎振動小于10μm，基本可以排除基礎問題。

3）通過PI 系統對風機運行參數進行統計分析，5號機組運行中兩側一次風機電流基本一致，電流與壓力沒有出現大幅度脈動情況，同時就地觀察風機進、出口管道也沒有出現劇烈振動現象，且風機失速報警裝置未動作，說明一次風機運行中未發生失速問題。

通過對風機進行全面的解體檢修及細致的動平衡工作，振動情況有所改善，能維持運行但仍未達到良好的振動水平，這說明通過常規的分析及處理，不能徹底解決該型風機的振動問題，必須查找深層原因。

為了進一步深入分析振動原因，風機運行期間使用實時頻譜分析儀對風機進行了振動頻譜測試（見圖2），由圖2 可以看出，風機的振動除1 倍頻分量外，22 倍頻分量也較高。對22 倍頻分量進行分析，22 倍頻為該風機的葉片通過頻率，造成其分量較高的原因主要有：葉片角度不一致或葉片損傷；轉子支撐剛度不足產生擾動、氣流引起的葉片共振；管網特性曲線與風機工作特性曲線不匹配等。