一次風機振動跳變故障處理

叢 巖，孫 哲，趙君達，許 堯

(國能雙遼發電有限公司，吉林 雙遼 136400)

0 引言

一次風機是鍋爐的重要輔機設備，作用是提供一定壓力、一定流量的一次風，將煤粉干燥并送入噴燃器，提供煤粉揮發分燃燒所需熱量。某電廠一次風機為成都電力機械廠AP系列動葉可調軸流式通風機。自2019-07-30開始，5B一次風機多次出現振動跳變現象，這極大地威脅了機組的安全穩定運行，熱控人員對此進行了專項調查分析和探討。

1 一次風機振動來源分析

1.1 一次風機工作原理

成都電力機械廠AP系列動葉可調軸流式通風機工作原理為，由系統管道流入風機的氣流經進氣箱改變方向，經集流器收斂加速后流向葉輪，電動機通過葉輪葉片對氣流作功，葉片的工作角度與葉柵距可無級調節，由此改變風量、風壓，滿足工況變化需求；流經葉輪后的氣流為螺旋運動，經后導葉轉為軸向流入擴壓器，在擴壓器內氣體的部分動能轉化成靜壓能，再流至系統滿足運行要求，從而完成風機出力的工作過程。

1.2 振動測量方式

一次風機振動采用北京英華達公司的EN2000A1振動保護表。它是一臺雙通道振動監測儀表，可提供完善的、高質量的徑向在線振動監測，適用于各種形式的旋轉式和往復式機械，能夠接受來自兩個獨立的渦流傳感器或速度傳感器信號，可以連續監測兩個獨立通道的徑向振動。

1.3 振動可能原因

可以引起一次風機振動測點跳變原因較多，但大體總結起來可以歸為兩類：第一類可能是設備原因，第二類是測量回路干擾問題引起。設備原因可分為風機本體設備故障引起的振動大或跳變，另一類是測量儀表或線路故障導致跳變。設備原因導致振動大的分類及措施見表1。

表1 設備原因導致振動大的分類及措施

測量儀表及線路故障時，也有可能導致振動測點異常突變或波動。其故障原因如下：

(1) 振動傳感器故障，回路接觸不良。

(2) 接地屏蔽不良，造成信號回路串入干擾電磁信號。

判斷振動信號測點突變和波動是否為誤報的方法如下：如果轉機振動確實大，一般會有劣化趨勢，并且轉機的其他參數，例如電機電流、軸瓦溫度、壓力等會有變化。因此，如果轉機振動信號異常突變和波動速度快、幅度大，且其他參數未變化，則很可能是信號回路故障。

2 缺陷處理過程

2.1 第一次故障分析及處理

2.1.1 故障現象

2019-07-30T07：30，5號機組負荷580 MW，5B一次風機Y向振動突然出現跳變，在0 μm到17.6 μm之間跳變。

2.1.2 故障分析

查詢歷史趨勢可知，當時5B一次風機X方向振動值顯示正常，無明顯變化，一次風機軸承溫度及回油溫度、潤滑油壓均無明顯變化。檢查風機電流曲線無異常變化。查看就地振動表，僅Y方向顯示跳變。由此推斷，此次5B一次風機Y方向軸承振動信號跳變為測量故障，并非風機實際振動大。

一次風機軸承振動測量回路包括以下幾部分：測量探頭、探頭信號電纜、端子排、信號線、振動測量儀表、振動表至DCS遠傳信號線、DCS卡件等。以上環節如出現接線松動、接頭松動、模件插槽接觸不良、模件故障等均會造成信號跳變。

2.1.3 處理過程

首先區分是測量設備本身的問題還是測振表之后測量回路的問題，在辦完軸振保護退出手續和工作票之后，開始對5B一次風機Y方向測振回路進行檢查。檢查和緊固接線端子，未發現有明顯的松動情況。因就地振動表示值跳變，排除遠傳號線故障引起DCS振動示值跳變。

將振動探頭至振動表信號電纜在振動表上解線，檢查信號間阻值正常，初步判斷振動探頭未故障。檢查振動探頭至振動表信號電纜接地絕緣，阻值為3 Ω，絕緣不合格。

故而確認為信號電纜接地屏蔽不良，造成信號回路串入干擾電磁信號，引起軸振信號跳變。

屏蔽線的常規接法為一端接地，另一端懸空。當信號線傳輸距離比較遠且屏蔽層采用了兩端接地，由于兩端的接地電阻不同，可能會導致兩個接地點電位不同，就有電流形成，對信號形成干擾。這種情況下一般采取一端(一點)接地，另一端懸空的辦法，能避免此種干擾形成。

故而技術人員拆除信號電纜在振動表上的屏蔽線，觀察振動曲線，跳變明顯減小。因機組負荷較高，不具備停一次風機更換信號電纜的條件。因一次風機振動跳閘保護邏輯為X (Y)方向振動大跳閘值與Y (X)方向報警值，Y方向振動值跳變不會造成一次風機跳閘，恢復軸振保護，交代運行人員繼續觀察運行。同時加急采購相關備件，待機組停運時進行更換。

2.2 第二次故障處理過程

2019-09-09T04：30，值班人員接到電話，5B一次風機Y方向振動值再次跳變。可以確定，信號電纜在保溫外殼內接地絕對不僅僅是一點。2020-01-19，5號機組因電網用電量下降，停運備用。利用這次機組停備機會，在備品備件到貨后的2020-03-04辦理熱控工作票，聯系鍋爐專業配合拆除保溫外殼，通過舊信號電纜的仔細檢查發現，在振動探頭的航空插頭處有磨損痕跡，在蛇皮管的中段發現幾處被壓扁，拆開后發現信號電纜外皮在這幾處也有磨損。懷疑這幾處為檢修維護時，機務作業人員踩踏所致。對信號電纜及振動探頭均進行更換。更換后信號電纜屏蔽不再存在破損接地現象。同時將信號電纜更換為鎧裝信號線，防止踩踏磨損。

對比原橡膠信號電纜，鎧裝信號電纜包括由內向外依次設置的線芯、導電層、絕緣層、屏蔽層和鎧裝層。采用可撓性纖維束作為線芯，并使用導電層纏繞于線芯表面，并且使得信號線具有較低的阻抗；同時，分別利用絕緣層、屏蔽層和鎧裝層對信號線進行多重防護，大大提高了信號線的抗干擾能力，具有耐腐蝕、耐高溫、耐高壓、硬度大等優點，可有效增長信號線使用壽命。

2020-04-01T23：42.000，5B一次風機啟動后振動表示值及DCS值均較正常值高，X方向振動達143.2，Y方向達81.3明顯高于一次風機實際振動值。

值班人員及時發現了問題并立即通知運行人員。運行人員立即聯系鍋爐檢修檢查風機狀態。經便攜式測振儀檢測，一次風機運轉正常。懷疑熱控測振回路問題。值班人員立即上報班長。班長將情況匯報給分場領導。經分場技術人員集思廣益，檢查分析出故障原因為更換振動表后，探頭精確度在振動表上未設置為當前探頭精確度。英華達EN2000A1振動保護表默認速度型傳感器靈敏度為20 mV/mm/s，而當時安裝探頭實際靈敏度為50 mV/mm/s。更改設置后，一次風機振動值迅速回落為正常值。因此，探頭靈敏度在選擇時，應選擇一個適配值。選擇合適靈敏度的振動探頭的方法：

(1) 確定測量目標，測量振動是用加速度還是速度或位移。

(2) 被測振動的最大振幅或范圍決定使用哪種范圍的傳感器。

① 振動頻率。選擇傳感器可用的頻率范圍是很關鍵的。

② 環境溫度和濕度。

③ 空間占用情況。現場很多安裝空間是很狹小的，探頭尺寸也很關鍵，再就是線纜的出線方式、方向是否能符合現場實際。

④ 是否有耐腐蝕和有害化學物質的要求。比如能否耐受保溫涂層的腐蝕。

3 經驗總結

5號機組啟動后，5B一次風機Y方向振動跳變的現象徹底消除。經過故障分析，總結了一下幾點經驗。

(1) 機組檢修時應做到應修必修應查必查，尤其是涉及重要輔機的保護信號，屏蔽和接地檢查尤為重要。

(2) 機組檢修時涉及多專業配合的工作一定要做好跟蹤。信號電纜、元件要做好防護，防止其他專業作業時誤觸誤碰造成不必要的麻煩。

(3) 發現設備隱患問題應及時處理，不要讓小隱患引發大問題。

(4) 振動探頭有不同的檢測精度，安裝更換時必須注意所標記的精度等級。

(5) 重要輔機的跳閘邏輯需仔細認證，防止誤跳閘和拒跳閘。5B一次風機振動跳閘邏輯就是很好的例子，單側振動波動不會造成風機跳閘。

(6) 關注新技術、新材料、新工藝、新設備(簡稱“四新”)的發展，科技是第一生產力。“四新”能有效減少故障的發生。

4 結束語

振動測點跳變原因較多，既可能是設備問題也可能是干擾問題，根據以上分析可以看出，有多個信號跳變時，應重點核查與之相關的系統故障因素。當單一信號跳變時，重點檢查此信號回路的元器件、工作環境、安裝方式、線纜屏蔽、接地以及是否存在干擾源等。在平時檢修維護時注意檢查設備是否存在以上提到的可能引起信號跳變的各種隱患。了解跳變產生的各種原因和故障特點，充分利用好記錄分析儀器，就能較為快速地進行問題定位并有針對性地提出解決方法。