一種軸流式送風機的振動故障診斷及現場動平衡探究

駱仁達，王羽，郭容赫

（華電電力科學研究院有限公司東北分公司，遼寧 沈陽 110000）

1 前言

送風機作為大型旋轉設備是火力發電廠重要的輔機之一，它克服空預器、風道等阻力，提供新鮮空氣使燃料得到充分燃燒，其工作狀態不但影響火力發電廠的經濟，還影響火力發電廠的安全。旋轉設備機械故障類型多種多樣，其中轉子不平衡引起的振動故障是最常見的一種。在現場對不平衡轉子進行動平衡即在其工作狀態相同的轉速、安裝條件、支撐條件和負載的情況下，對風機進行動不平衡矯正，這是目前使用風機的廠家普遍采用的一項技術，實踐表明，該技術在轉動設備平衡檢驗中應用效果比離線動平衡檢驗效果好，工作量小，節約費用支出。本文通過對某電廠送風機的振動故障處理來闡述風機的動平衡處理過程。

2 風機概況

該電廠的送風機是動葉可調軸流式風機，其送風量的調節主要依靠改變葉片角度來實現，在每個葉片上都附加傳動連桿，葉片角度的改變是由一套復雜的液壓傳動機構完成的，整個機構異常復雜，對部件的安裝和磨損要求都很高。

該風機工作轉速為1500r/min，遠低于臨界轉速，屬于剛性轉子。1號軸承水平、2號軸承垂直振動偏大，因此，在傳感器數量有限的情況下，僅在1號軸承水平、2號軸承座垂直位置上安裝速度傳感器，使用振動數據采集儀，將輸入速度轉換成與其成比例的電信號，用于測量軸承座絕對振動。轉子結構與軸承分布如圖1所示。

圖1 轉子結構與軸承分布簡圖

轉軸旁安裝光電傳感器，利用光電傳感器發出的紅外線光信號入射到貼有反光帶的轉軸上，轉軸轉動時，反光帶對投射光點的反射率發生變化，并轉換成脈沖信號，來測量相位。

3 故障診斷

某日該送風機啟機，達到工作轉速1500r/min時由于振動大跳機（軸承振動跳機值7.1mm/s），1號軸承水平振動7.8mm/s，2號軸承垂直振動17.2mm/s。通過頻譜分析發現振動以工頻為主，說明轉子存在質量不平衡、轉子不對中、碰磨等可能，通過現場檢查發現對輪處與防護罩發生碰磨，同時轉子中心不正，經過檢修解決碰磨問題，同時轉子中心重新找正。

檢修后重新啟機，達到1500r/min時仍然由于振動大跳機。1號軸承水平振動增大至19.9mm/s，但2號軸承垂直振動8.2mm/s，有明顯降低，說明檢修工作消除了一定的影響因素，此時，振動主要由不平衡引起，可采取現場動平衡手段消除振動。

4 現場動平衡

通過計算，在葉輪上焊接180g平衡塊，加重后啟機，達到工作轉速1500r/min時，1號軸承水平振動降低至18.6mm/s，2號軸承垂直振動降低至4.7mm/s。振動有所減小，加重起到一定效果，只是加重質量不夠，利用影響系數法計算繼續加重的質量和相位。

通過計算，繼續在葉輪上焊接170g平衡塊，加重后啟機，達到工作轉速1500r/min時，1號軸承水平振動降低至13.8mm/s，2號軸承垂直振動降低至3.39mm/s，振動繼續減小，但加重質量仍然不夠，利用影響系數法計算繼續加重的質量和相位。

通過計算，繼續在葉輪上焊接318g平衡塊，加重后啟機，達到工作轉速1500r/min時，1號軸承水平振動降低至12.4mm/s，2號軸承垂直振動降低至3.13mm/s。

通過長時間運行發現，1號軸承水平振動隨時間呈逐漸降低趨勢，1min后突然減小到3.65mm/s，后通過打開、關閉動葉轉角，發現打開動葉轉角振動明顯增大，關閉動葉轉角振動明顯減小，如圖2所示。

圖2 振動趨勢圖

通過現場檢查發現，某一動葉與其他動葉開度不一致，運行中會產生一定的不平衡量，由于工期要求暫時無法對葉片進行進一步檢修，只能先通過繼續加重消除這部分不平衡量。

通過計算，拆除之前焊接的318g平衡塊，再另一角度加重323g平衡塊，加重后啟機，達到工作轉速1500r/min時，1號軸承水平振動降低至1.66mm/s，2號軸承垂直振動降低至1.16mm/s。

通過打開、關閉動葉轉角，振動無明顯變化，穩定運行30min，振動均維持在2mm/s以內，且較為穩定，不再增長，達到運行要求。

5 結語

（1）轉子初始振動較大，1號軸承水平振動達到7.8mm/s，2號軸承垂直振動達到17.2mm/s，均超過標準要求，經中心找正后，1號軸承水平振動19.9mm/s，2號軸承垂直振動8.2mm/s，2號軸承垂直振動有所降低，中心找正起到一定效果，但1號軸承水平振動反而增大，說明轉子仍可能存在不對中的問題。

（2）根據頻譜分析，轉子振動以工頻為主，轉子可能存在質量不平衡、轉子不對中等問題，分別在三處加重180g、170g、323g平衡塊，使得1號軸承水平振動將至1.66mm/s，2號軸承垂直振動將至1.16mm/s，滿足運行要求。

（3）運行中動葉轉角開關時，存在某一動葉與其他動葉開度不一致，產生了一定的不平衡量，使振動增大，此次動平衡消除了這部分不平衡量，使振動暫時滿足運行要求，但長期運行仍存在安全隱患，建議電廠利用檢修機會解體檢查并處理。