鍋爐風機故障診斷及狀態維修探討

張國林，續永康

（青海西豫有色金屬有限公司，青海 格爾木 816000）

鍋爐風機故障診斷及狀態維修探討

張國林，續永康

（青海西豫有色金屬有限公司，青海 格爾木 816000）

鍋爐風機分為送風機和引風機，對其工作狀態進行實時監督和測試，定位出異常部位和風險部位，通過分析誘發原因，確定故障程度，并給出相應的預防和處理方案，從而達到維修設備的目的。本文通過對鍋爐風機的故障診斷及狀態維修進行分析，以期加強鍋爐風機診斷效率，更好的滿足鍋爐風機運行需求，并提高運行效益。

鍋爐風機；故障診斷；狀態維修

1 鍋爐風機設備簡介

本文以國產單側進氣 Y4-73型系列鍋爐風機為例進行介紹，送風機與引風機的葉片為后向安裝機翼型，其氣動效率相對于其他型號國產機型較高。基于此葉片形狀，適合用于送風機進行較潔凈冷空氣的運輸，用于引風機時，由于其傳輸介質為腐蝕性較強、含塵量較高的高溫介質，所以細灰易于附著在葉片的背面，附著層的厚度會越來越大，最終使得葉輪受力不均衡而引發振動。此外，單側進氣時，會在軸向葉輪施加極大的推力，不同方向對懸臂軸的壓力不同，會造成兩只承力急劇增加，以上因素都是造成風機運行不正常、軸承磨損、溫度升高、使用壽命削減的原因。

2 故障誘因

2.1 葉片積塵和磨損

鍋爐風機的葉輪主要是機翼型葉片，由于葉片中心是空的，如果混入灰塵的煙氣進入風機的葉輪中，灰塵會導致葉片邊緣出現磨損，隨著時間的增長，磨損會越發嚴重，由此引發風機葉輪質量問題，導致風機振動越發厲害。灰粒在風機內部會出現撞擊機體和切削現象，這些情況是造成風機磨損的主要原因，嚴重時會使設備表面的材料脫落。機翼型的葉片損耗程度大且快，加上灰塵沉積造成振動，需要進行定期性的停機清理和維護，增加了維修工作量，停機時造成發電損失相對于停機維修的作用也較大。

2.2 軸向推力

單吸懸臂兩個軸承的受力情況不同，使軸承A和軸承B的工作狀態出現差異，降低了設備運行的穩定性。軸承A的位置緊靠葉輪，其所承受的力為平衡另一軸承的力與轉子重力之和，其受力總和比轉子本身的重力要大；軸承B的位置靠近聯軸器。其所承受的力為葉輪重力分力和巨大軸向推力之和，使其所承受的支持力加大了等同于軸向力的 3至 3.5倍，所以懸臂在設備工作時，承受的力會急劇增加，不僅削減了軸承的使用壽命，還會影響整個設備的使用壽命。

2.3 設備軸承間隙

軸承用于支撐軸系，精確的軸承間隙能夠保證軸承和設備以相對穩定和安全的狀態工作。軸承間隙設置不精確，會造成設備的不穩定振動、溫度升高、軸承加速磨損，嚴重時會導致設備主軸變形、彎曲、軸承壓蓋損壞，進而在短時間就造成設備損壞，包括燒毀軸承、抱軸等。

3 振動產生原因

造成風機振動的原因主要有三個方面，包括氣流振動、電磁振動以及機械振動。

當旋轉速度不足以及入口處的氣流不穩定時會引起氣流振動，主要表現為轉速頻率大于特征頻率，振幅相當不穩定，波動區間較大，振動相位不穩定，設備整體尤其是機殼處振動最為劇烈。

氣隙不均勻是造成電磁振動的主要原因。可通過斷電方式進行分析實驗，隨著轉速的降低振動幅度會降低。斷開設備電源后，電磁振動的振動會立刻停止，在頻譜中不會顯示電源頻率。機械振動產生的原因較多，且較為復雜，一般包括不對中、不平衡、軸承損壞、內部設備松動等。內部設備松動又分為軸承松動、葉輪松動、基體松動、連接處松動等。

4 鍋爐風機故障維修措施

4.1 鍋爐風機葉輪磨損與腐蝕導致的振動維修

可以應用熱噴涂技術，改變耐磨金屬及陶瓷材料，將其轉化為高溫高速的粒子流，并將其噴灑在風機的葉輪片上，以提高風機葉輪的抗氧性及耐磨性，以免導致出現葉輪不平衡情況，引發風機振動。另外，鍋爐企業應當做好鍋爐煙氣除塵及脫硫工作，對煙氣中的水分含量進行嚴格控制，以減少葉輪上的灰塵聚集，避免引發振動。

4.2 葉片非工作面積灰故障維修

在風機停止運轉后，要及時清除葉輪上的粉塵，減輕風機引發的振動。但這樣需要耗費較長的檢修時間，對此，在停機的瞬間，可以將噴嘴沖水閥門開啟，利用葉輪的慣性，對葉片的非工作面進行清洗，并打開機殼底部的閥門將廢水排放出去，以便于清灰，從而達到處理振動故障的目的。

4.3 鍋爐風機軸承溫度過高維修

首先檢查是否是由于潤滑不良導致的溫度過高。要保證油質符合要求，無雜質，沒有變質；不能缺油，定期進行補油；保證冷卻效果，可以在軸承安裝位置設置壓縮空氣，方便壓縮，如果溫度較低，則可以將壓縮空氣關閉；定期檢查軸承，排除軸承故障，以避免由于出現軸承斷裂，不僅導致風機損壞，還影響到設備運行。

4.4 安裝不牢固維修

對于機座應當進行加固處理，并盡量的提高剛度，以滿足風機的運行需求。同時，定期安排維修人員對風機運行情況進行檢修，確保各個零部件都安裝牢固，以避免由于安裝不牢固導致振動故障。

5 診斷實驗舉例

振動檢測以及分析定位設備為上海華陽 HY-160單通道數據采集儀，并借助高校專業的故障定位技術、輔助軟件、計算機模擬等技術。對風機和電動機的4個軸承位置進行監測和分析，任意測試點的測試方向均為水平H、垂直 V、軸向 A。

5.1 送風機不滿足基礎剛度要求

表1所列包括設備發生故障、故障持續、維修后運行的相應原始記錄。

表1 送風機各測點部位的通頻幅值 mm/s

設備在被修復之前所表現的圖像特征如以下所列。

風機與電動機任意實驗點的振動頻率譜圖中，僅有 1轉速（24.2Hz）頻率具備優勢。

任意試驗點的垂直方向以及軸向的振動值均較小，而水平方向的數值最大，且振動的方向性非常強。

實域波形為正弦波，且清晰完整，不存在削波情況和波形變形情況。葉輪葉片通過頻率、故障頻率以及各類異常頻率均沒有出現在譜圖中，軸承運行正常。

通過分析設備的實驗安裝、運轉情況以及期間產生的振動現象，證實設備問題為機械松動。該設備在沒有其他異常狀況的情況下可以保持長時間穩定的運轉；并且由于季節的原因，不允許設備較長時間的關機檢修，否則會影響設備的高負荷使用要求，無法達到生產指標，所以將處理時間安排在設備的年度檢修時期。期間進行及時、定期的運行監測，科學監測設備的振動情況以及其他異常情況，確保鍋爐在穩定工作的前提下達到預期指標。年度大檢修期間，針對混凝土硬度不達標情況進行相應的處理：重新灌漿以及基體加固。后續的測試結果顯示在故障得到處理后，設備能夠保持穩定、安全的運行。

5.2 引風機的軸承松動

從表2的所得出的數據能夠得出結論，設備 3、4試驗點的振動頻率是隨時間上升的，其軸向振動最為顯著。根據溫度監測的數據來看，設備軸承的溫度也是隨時間上升的。

表2 引風機各測點部位的通頻幅值

設備所有試驗點譜圖的特征如下。

譜圖中含有數個轉速頻率的諧波頻率（不包括16.5Hz工頻），其中最為典型的介于 2～ 6倍頻率之間的部分，其幅值大于工頻分量的幅值。傾向的振動類型為定向振動，依據得到的振動數據，靠近葉輪端的承重位置和其他位置的軸向振動較為明顯。

階次較高的頻率分量所顯示的幅值大于轉速頻率振動幅值的一半。

滾動軸承未顯現出故障特征頻率、葉片通過頻率和其他異常頻率。

根據實驗記錄結果以及后續的分析，認為出現上述故障的原因是轉軸與軸承內圈存在過大的間隙，導致了機械松動，并且造成過盈配合失效現象，加劇的運行環境的惡化，造成運行溫度升高以及內部器件損壞的故障。

6 結語

對設備實行狀態監測維修體現了極強的創新觀念。故障的監測與診斷，是保證鍋爐正常工作、滿足生產要求的保證，因此重視并持續的研究鍋爐的檢修技術是刻不容緩的。

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TK223.26

A

1671-0711（2017）07（下）-0110-02