鍋爐高壓風機振動產生的原因和消除

呂健波（錦西石化熱電公司,遼寧 葫蘆島 125001）

熱電鍋爐高壓羅茨風機型號：PJL300C。壓力58.86KPa；風量76.6M2/S；轉速989R/MIN。2014年9月6#鍋爐在啟動過程中發生高壓風機電機振動現象，高壓風機出口壓力高，出口管道安全閥不斷動作，風機電機軸承溫度高，達到70℃，風機電機軸測振動大，懷疑電機損壞，更換電機并且進行濾網清掃，運行后檢查風機聯軸器水平、對中情況，發現振動仍然大，電機水平方向振動振幅最高達到0.22mm，在運行的過程中，風機的本體由原來的無振動感覺變為較為明顯的振動，并出現了異音。為避免風機振動過大，出現更大的故障，決定停爐后處理高壓風機的振動故障。

1 高壓風機振動的產生原因分析

風機在運行中的故障現象，總體表現為：

1.1 電機溫度高，溫升快；

1.2 負荷超載，出口壓力高，安全閥頻繁動作；

1.3 振動加劇，風機電機聯軸器側振動大，風機本體從不振動到振動；

1.4 風機電機空載試驗無明顯振動；

根據以上現象分別進行分析：

電機溫升高：可能的原因為系統阻力過大，或進氣溫度過高，需要降低阻力或進氣溫度。實際中進氣溫度一直不高，可以排除進氣溫度問題。潤滑油臟，可更新潤滑油。

系統負荷超載：有可能系統的阻力過大，管網阻塞，可以檢查系統從風機出口至返料風帽的管路中是否有阻塞現象，予以排除消除阻力的原因。空氣濾清器中，濾料含塵過大，應清洗或更換濾網。

振動加劇：可能的原因分別為軸承的振動磨損、聯軸器的水平的不對中或地腳螺栓的松動。

管路的異音：進出口消音器失效，需更換或修理消音器；消音器小孔阻塞，須重新更換消聲器內筒壁上的玻璃布；由振動的原因，吸聲材料下墜，造成消聲效果降低。

為了更好的了解風機的振動的源頭，更好地解決問題，在風機為停運之前，我們聯系檢驗中心對風機的運行狀況進行在線檢測。檢測分別對風機水平聯軸器側、電機聯軸器側、電機遠端及機組臺板分別進行了在線振動檢測，初步認定為機械松動，軸承損壞可能性小一些。

下面是振動最大處的電機聯軸器側三個方向的振動頻譜圖。

電機聯軸器側水平方向振動頻譜

電機聯軸器側垂直方向振動頻譜

電機聯軸器側軸向方向振動頻譜

以上圖中，16.46Hz為工頻（即一倍頻），其它頻譜為諧波，高頻能量不高。

簡單看頻譜圖故障應為機械松動，松動引起的振動，幅值與負荷密切關聯，隨負荷的增大而增大，主要表現在基礎或地腳螺栓松動，但在現場觀察了基礎，未見明顯的地腳螺栓現象。

從頻譜圖中看，軸承故障的可能性不大。因為滾動軸承產生故障，可能會產生四種類型頻率的振動：隨機的超聲頻率；軸承零部件的自振頻率；軸承故障特征頻率等，圖中不明顯。

軸承松動在頻譜的表現上不明顯，但軸承振動導致配合部件的相對運動，如果這個相對運動輕微但不間斷，則軸承會產生磨損，這種磨損產生顆粒，會導致研磨和松動加大。如果松動增大到軸承內圈或外圈的顯著運動，安裝表面（孔徑，外徑和側面）將磨損和發熱，引起噪聲和晃動，根據風機振動上看現象有可能軸承內圈松動，軸承間隙變大。

根據以上分析，判斷故障的發生原因主要是在管路上的問題，應先處理風道不暢，消減管道的阻力，降低負荷；然后檢查軸承的內外圈可能發生輕微的松動，檢查軸承的間隙。由于在線頻譜圖表示的故障源頭不清晰明顯，為了徹底消除缺陷，需要對引起振動的因素進行逐項的排查。

2 振動的消除

根據以上有可能發生振動的因素，檢修中從以下幾個方面進行了排查。

2.1 檢查風機地腳螺栓，檢查發現地腳螺栓牢固，重新適當緊固。排除地腳松動方面的影響。

2.2 進行風機入口出口濾網的檢查，未發現過大的塵粒堵塞，重新清掃過濾網。

2.3 管路的檢查：

從風機出口至返料床的阻力部件分別為出口逆止閥、分別進入左右返料風室的4個配風蝶閥，蝶閥后的轉子流量計，及返料床上的返料風帽。

對管路我們采用打開口檢查內部情況，出口逆止門、轉子流量計均無堵塞，返料風帽進行了清理，未見嚴重堵塞。

而4個配風蝶閥出現了較嚴重的堵塞，見圖。返料東側小床風門開度處于節流狀態。西側風門開度接近于關閉狀態嚴重不正常。

圖中：東側小床風室管道（西側）開度不正常，進行了調整處理。

我們認為這是風道阻力產生的主要原因，消除了管道的阻力，風機的運行狀況將得到很大的改觀。這幾個蝶閥由于閥門的開度由幾個頂絲固定，檢修過程中也未接觸，出現這個問題判斷是鍋爐更換空氣預熱器的施工中的強烈管道振動所造成的頂絲松動，造成開度變化，運行出現問題也未對此關注，這是以后應注意的問題和教訓。

2.4 風機軸承、電機軸承的打開檢查加油。

由于軸承的振動逐漸加大，對軸承的狀態有了擔心和憂慮，雖然找到了故障的根源，但對軸承也需要進行檢查，以確保其長周期的運行。因此對風機軸承、電機軸承的打開檢查加油。

檢查發現電機軸承無異常，風機軸承間隙稍大，外圈接觸面內側有細小的金屬碎屑，是故障的前期表現，需要更換軸承。

本次檢修更換了NU2320軸承兩套，并對風機的整體進行了調試。試運行后故障消除。整體振動達到了良好的范圍，消除了再次發生軸承故障的可能。

電機對輪側振幅（m m）風機檢修前風機檢修后垂直0.130.06水平0.070.03軸向0.050.05

3 結語

根據這次設備故障情況，我們得到以下經驗：

3.1 在工作中應加強對轉動設備的經常性狀態監視，軸承的狀態監測很必要，早期檢查出問題，也為問題的處理贏得了時間。滾動軸承過早損壞主要因素之一是過大的動載荷即振動，最重要的對策是監測滾動軸承的狀態，早期發現軸承故障，跟蹤其發展趨勢，并知道何時需更換軸承；過負荷會引起軸承過早疲勞，運行中應注意減少負荷。如果時間長導致過熱，會導致軸承承重降低和早期失效嚴重情況下引起變形，另外溫升高會降低和破壞潤滑性能。

3.2 軸承損壞的最明顯的標志就是存在軸承故障頻率的諧波頻率，尤其是這些頻率伴有1×轉速頻率或軸承其它故障頻率邊帶，應盡快更換該軸承。由于對軸承施加了過大負荷。雖然，可能尚未發生實際損壞，但是，如果檢測不出這種故障問題并采取措施修正，則該軸承將在其預定壽命之前很早就損壞。

3.3 在軸承故障前期或者正在進行的輕微損傷，在在線監測的頻譜上表現不出來或表現不明顯，不能夠準確判斷故障的發生源的位置，這就需要根據設備運行實踐經驗進行有目的的檢查，有時判斷不能肯定時需要逐項排查，往往不是最麻煩的方法。

3.4 設備的運行操作中需檢查設備的各項技術指標，并及時對設備運行狀況進行在線監測，發現問題及時匯報處理。對故障發現越早越有利，對檢修后的設備須加強監視，對未檢修設備也需進行監控其狀態，考慮到其他因素的影響。

[1]設備故障診斷技術及應用.北京京航公司.

[2]密集成套系列羅茨鼓風機使用說明書.天津鼓風機總廠.