現場動平衡在垃圾焚燒發電設備維護中的應用

吳仕奎

（瀘州市興瀘環保發展有限公司，瀘州 646300）

1 現場動平衡技術的介紹

轉子動不平衡是轉動機械的一種常見故障，它會引起設備軸承、轉子或者其他部件壽命縮短或者損壞。而動平衡常用于處理轉機轉子動不平衡，例如，汽輪機轉子、離心泵轉子及風機轉子在動平衡機上進行動平衡校正，以校正轉子的動不平衡量[1]。但是，現場動平衡是指讓轉機在實際安裝條件和運行狀態下，對設備展開振動測量分析并通過配重手段以消除轉機轉子動不平衡。其效果遠遠好于離線動平衡，減小工作量，且不破壞原始安裝精度，是解決動不平衡的不二選擇[2]。

垃圾焚燒發電行業由于其生產環境的特點，煙塵重、腐蝕大，設備轉子出現動不平衡的可能性很大，近年來現場動平衡技術逐漸在垃圾焚燒發電行業中推廣。該技術具有以下優勢：二者工況不同，現場動平衡是在實際安裝條件和運行狀態進行的，精度更高，效果更好；現場動平衡無需外送，可以避免拆裝損傷及運輸風險，維持原始安裝精度；提高轉子平衡精度。

2 現場動平衡實例介紹

現以某廠鍋爐引風機為例，介紹現場動平衡技術的運用。

2.1 設備工況介紹

垃圾焚燒爐引風機組由變頻電機、風機串聯組成，用彈性聯軸器聯結，共用一個臺板。其作用：垃圾焚燒爐的高溫煙氣經過余熱鍋爐，余熱鍋爐回收高溫煙氣熱量，后煙氣經過煙氣凈化處理系統由引風機加壓，然后通過煙囪排放到大氣中，同時維持爐膛負壓運行。經過多年的運行，機組的振動技術指標逐漸劣化，無法滿足現場運行要求。其振動在軸承座水平方向接近180 μm。不同的轉速下，振動差異大，但垂直方向沒什么差別。

2.2 不平衡診斷

初步判斷振動來源于引風機，轉速下降，振動也下降。風機運行至今未做過動平衡，且檢修時轉子清掃不徹底，轉子不平衡可能性大[3-4]。用振動在三個測點每小時測一組振動數據，通過分析振動數據，筆者發現，三個測點的振動都存在很大的波，振動趨勢如圖1所示。振動數據特點為：振動幅值最大為平均值2倍左右；振動幅值最小約為均值的1/2。

圖1 引風機振動趨勢

外送引風機轉子做動平衡要經過拆裝、運輸和回裝等步驟，且需承擔其中的風險。而引風機為系統關鍵設備，引風機停運即整個垃圾焚燒系統停運，這是不可接受的。該公司特請西南交通大學技術人員來現場做引風機組的振動故障分析和后續現場動平衡工作。其對機組的振動狀態進行評估，振動數據如表1、表2所示。

表1 引風機組整機振動數據（引風機，800 r/min）

表2 引風機組整機振動數據（電機，800 r/min）

表2數據表明，工頻振動在風機振動頻譜中占據主要地位，判斷振動異常源于不平衡；引風機水平振動遠大于垂直振動，所以支撐強度水平方向低于垂直方向。

在整個機組各部件質量比重中，引風機轉子比重最大。現場表現為，引風機振動最大，電機振動較小，證明振動從引風機傳到電機的過程中減弱很多[5-6]。通過頻譜圖的分析可以確認，引風機轉子不平衡是導致引風機機組振動主要原因[7-8]。

診斷結論：引風機振動源于轉子不平衡。

2.3 現場動平衡配重

確定相位角：開機，測量原始振動值和相位角，分別為3.0 mm/s和70°。經過分析系統可得，初始配重為950 g。停機，裝配配重塊。再次開機，輸入數據再次分析，確定最終配重和相位角，即500 g和135°。停機，裝配配重塊[9-10]。

此次現場動平衡共配重兩次。共啟停機兩次，動平衡處理后引風機軸承座水平振動最大0.4 mm/s，垂直方向0.32 mm/s，其他部位振動亦符合技術要求，設備安全、穩定運行，詳細統計數據如表3所示[11-13]。

表3 引風機振動數據

3 結語

通過對引風機的現場診斷和現場平衡校驗，現場動平衡這項技術在垃圾焚燒發電行業中具有非常明顯的優勢。采用頻譜和相位分析這種方法，可以較快確定故障原因，對設備故障做正確判斷，避免延誤檢修時間，提高經濟效益。同時，它不僅提高轉子平衡精度，且不破壞安裝原始精度，還可以規避拆裝及運輸風險，節約成本，提升工作效率，提高經濟效益[14-17]。

在實際生產過程中，垃圾焚燒發電行業由于其特殊的工況性，一二次風機、引風機等容易產生轉子不平衡，現場動平衡技術在其中的應用效果非常明顯，較短時間可使設備恢復使用。設備安全、環保、穩定、長周期運行是垃圾焚燒發電行業取得良好效益的關鍵因素，現場動平衡技術可有效節約檢修時間、節約人力成本，并且提高經濟效益。

1 楊國安.轉子動平衡實用技術[M].北京：中國石化出版社，2012.

2 安勝利，楊黎明.轉子現場動平衡技術[M].北京：國防工業出版社，2007.

3 任曉善.化工機械維修手冊[M].北京：化學工業出版社，2004.

4 安勝利，楊黎明.轉子現場動平衡技術[M].北京：國防工業出版社，2007.

5 王曉紅，王 晶.某雷達天線轉子現場動平衡試驗研究[J].機械與電子，2015，（7）：44-46.

6 楊青青，馬訓鳴，張慶杰，等.基于LabVIEW的現場動平衡在線測試系統[J].機床與液壓，2017，45（13）：27-32.

7 宋金波，宋丹榮，付亞楠，等.垃圾焚燒發電BOT項目收益的系統動力學模型[J].管理評論，2015，27（3）：67-74.

8 李 娜.城市生活垃圾焚燒發電項目風險分析和經濟效益研究[D].濟南：齊魯工業大學，2015.

9 代春艷，周艷玲.基于實物期權的垃圾焚燒發電CCER項目投資價值評估研究[J].生態經濟，2016，32（4）：123-127.

10 張彥春，鄒德劍，陳 東，等.生活垃圾焚燒發電PPP項目競價標的設計研究[J].鐵道科學與工程學報，2017，14（2）：408-414.

11 龔是滔，許葉林.PPP垃圾焚燒發電項目風險管理及特許定價研究綜述[J].項目管理技術，2017，15（5）：36-41.

12 郭文剛.關于垃圾焚燒發電行業現狀分析及發展建議[J].民營科技，2016，（1）：257-258.

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14 陳 曦，廖明夫，張霞妹，等.大涵道比渦扇發動機低壓轉子現場動平衡技術[J].航空動力學報，2017，32（4）：808-819.

15 汪海鴻.現場動平衡技術在風機檢修中的應用探討[J].低碳世界，2015，（30）：41-42.

16 關 欣.柔性轉子現場動平衡技術研究[D].沈陽：沈陽理工大學，2015.

17 傅樹霞，李 寧，段志宏，等.石化生產中風機現場動平衡技術的研究及應用[J].山東化工，2016，45（12）：108-109.113.