一二期排粉機電機振動超標原因分析與治理

華電國際鄒縣發電廠 李生偉 曹景芳

1 概述

某電廠一二期16臺排粉機電機根據節能需要，在2011—2015年相繼由J系列高耗能電機改造成Y系列節能電機，部分還進行了變頻改造。新電機是在原電機基礎上進行改造的，新電機較原電機尺寸加長，超出原臺板30cm，原臺板長度不夠，進行了焊接延長；因新電機中心高度低，在電機與原臺板間增加一層電機附件，附件結構為上下兩層非整體鋼板，中間用肋板連接，如圖1、圖2所示。

圖1 改造后排粉機電機延長部分

圖2 改造后排粉機電機附件結構

2 存在問題

技術改造后，多臺排粉機電機陸續出現了不同程度的振動超標問題，成為一種共性問題。2014年至2021年一二期排粉機電機出現的振動超標問題的不完全統計，見表1。

表1 2014-2021年排粉機電機振動超標不完全統計

3 原因分析及處理措施

期間多次進行過檢修處理均未能徹底解決，為查找根本原因，開展了該問題技術攻關。下文以#2爐乙排粉機為例進行分析。

3.1 2014年1月#2爐乙排粉機

1月16日發現#2爐排粉機電機振動超標，最大為164μm（振動標準≤85μm），見表2。

表2 #2爐乙排粉機振動位移值（測量工具：Vm-63a；單位：μm）

從測量的頻譜圖看，電機驅動端及非驅動端的頻譜圖主要振動頻率仍均為1X轉速頻率（如圖3、4所示），分析存在基礎松動[1]。

圖3 #2爐乙排粉機電機自由端軸承頻譜圖（1月16日）

圖4 #2爐乙排粉機電機驅動端軸承頻譜圖（1月16日）

將測量點下移至電機基礎四個角進行差別振動測試，測量發現電機四個角處電機底腳、底腳螺栓、附件、臺板處存在明顯差別，具體數值見表3。從表3中可以看出，西南角與東北角差別振動過大，西南角垂直方向電機底腳與附件之間差別振動達124μm，西南側電機底腳與附件處有明顯“咬手”現象，說明電機與附件接觸不良。

表3 #2爐乙排粉機電機振動位移值（1月16日）測量工具：Vm-63a；單位：μm

診斷結論：#2爐乙排粉機電機與附件，附件與原臺板之間存在接觸不良。建議措施：建議對電機與排粉機重新找正，消除接觸不良問題。檢修處理情況：對電機重新找正，更換合適墊片，啟動后振動值合格。

3.2 2014年3月#2爐乙排粉機

3月27日跟蹤發現#2爐乙排粉機電機振動狀態出現較大變化，振動值見表4。

表4 #2爐乙排粉機電機振動位移值（3月29日）測量工具：Vm-63a；單位：μm

問題分析：從測量的頻譜圖看（如圖5、圖6所示），電機驅動端及非驅動端的頻譜圖主要振動頻率為1X轉速頻率及其諧波頻率，并且1X、2X、3X轉速頻率相對突出。

圖5 #2爐乙排粉機電機自由端軸承頻譜圖（3月27日）

圖6 #2爐乙排粉機電機驅動端軸承頻譜圖（3月27日）

將測量點下移至電機基礎四個角進行差別振動測試，測量發現電機四個角處電機底腳、底腳螺栓、臺板、框架處存在明顯差別，具體數值見表5。

表5 #2爐乙排粉機電機基礎振動情況（3月27日）測量工具：Vm-63a；單位：μm

從表5中可以看出，西南角、東北角、東北角差別振動過大。與以前測量數據相比，振動狀態有了較大變化，在前段時間“虛腳”主要表現在西南側和東北側，目前在東北側也出現“虛腳”問題，說明電機換型后原臺板延長部分剛性差，引起結構松動。從測量頻譜圖看，長期振動大聯軸器出現故障。

診斷結論：#2爐乙排粉機電機存在“虛腳”，原臺板延長部分剛性差，電機與排粉機聯軸器呈現故障狀態。建議措施：建議對電機原臺板延長進行加固，消除存在的“虛腳”問題，檢查聯軸器彈性圈狀態并重新找正。

3.3 2014年5月#2爐乙排粉機

5月17日跟蹤振動異常設備#2爐乙排粉機電機發現振動異常情況進一步發展，電機存在的基礎松動導致電機振動位移增大，由于電機振動大導致電機空冷器與電機連接螺栓出現松動，其中西南角和東北角的兩個連接螺栓已完全松動無拉緊力，電機空冷器水平方向振動已達385μm。

表6 #2爐乙排粉機電機振動位移值（5月17日）測量工具：Vm-63a；單位：μm

電機水平方向振動自上而下振動位移值見表7。

表7 #2爐乙排粉機電機自上而下振動位移值（5月17日）測量工具：Vm-63a；單位：μm

電機基礎自上而下振動位移值見表8。

表8 #2爐乙排粉機電機基礎振動情況（5月17日）測量工具：Vm-63a；單位：μm

從表8中可以看出，西南角電機底腳與附件、西北角附件與原臺板、東北角電機附件與原臺板延長處差別振動過大，東北角垂直方向附件與原臺板延長部分之間差別振動達97μm，以上位置處明顯“咬手”現象，說明電機與附件、附件與原臺板延長處多處接觸不良，進一步分析是由于電機換型原臺板延長部分剛度不足，造成A型松動[2]。

從測量的頻譜圖看，電機驅動端及非驅動端的頻譜圖主要振動頻率仍均為1X轉速頻率，并有轉速頻率的諧波頻率出現，分析存在結構松動和旋轉部件配合松動[3]，如圖7、圖8所示。在電機解調頻譜圖中出現電機軸承外圈故障頻率，說明由于振動長期過大造成電機軸承外圈與軸承座出現磨損，間隙超標，如圖9所示。

圖7 #2爐乙排粉機電機自由端軸承頻譜圖（5月17日）

圖8 #2爐乙排粉機電機自由端軸承頻譜圖（5月17日）

圖9 #2爐乙排粉機電機自由端軸承頻譜圖（5月17日）

診斷結論：#2爐乙排粉機電機存在以下問題，一是電機與空冷器連接螺栓松動；二是電機底腳與臺板、臺板與框架存在多處接觸不良，框架加長部分剛性差；三是電機軸承外圈出現磨損。

建議措施：一是對電機原臺板延長部分進行加固，消除基礎松動；二是緊固電機與空冷器所有連接螺栓；三是檢查電機軸承磨損情況及各旋轉部件間隙配合情況。

處理情況：一是對電機原臺板延長部分進行了加固；二是緊固電機與空冷器所有連接螺栓；三是更換電機軸承。

3.4 2015年2月#2爐乙排粉機

2015年2月，#2爐乙排粉機電機再次出現振動超標，將測量點進行下移，電機原始臺板及延長部分振動良好，四角垂直方向均不超過10μm，對電機的底腳及附件處垂直方向振動進行測量，發現電機附件上下兩層差別振動大，見表9。為增加剛度，排粉機班檢修人員在電機自由端附件下添加有斜鐵，對非驅動端東北角的斜鐵改變位置后電機驅動端軸向振動立即出現了明顯增大，最大處為278μm，說明附件剛度不足。

表9 #2爐乙排粉機電機附件上下兩層垂直方向振動位移值

3.5 根源分析

對2015年至2021年的排粉機電機振動超標故障進行共性分析，發現排粉機電機振動大的主要原因：一是電機原臺板延長部分剛度不足，經加固后合格；二是電機附件剛度不足，附件（如圖10所示）采用的是雙層非整體鋼板結構，兩層之間采用肋板連接，支撐剛度不足，無法滿足電機重量所需臺板的支撐剛度要求。電機運行后可觀察到附件上層有輕微變形。現場可觀察到電機附件上、下部臺板均非整體臺板，實測現場使用的電機附件上層與下層平臺板厚度為30mm，前后基礎連接板及支撐肋板厚度為10mm，中間連接肋板厚度小，連接強度薄弱。中間進行過多次處理但效果不理想，只有更換附件才能徹底解決這一問題。

圖10 #2爐排粉機電機附件結構

4 解決方案

經精密診斷中心多次建議和推動，在2021年#2機組大修中對甲乙丙排粉機電機附件進行了改造，主要內容有：一是重新設計制作電機附件，電機附件上下兩層鋼板及中間肋板厚度均為30mm，可以有效保證電機的支撐剛度要求。二是拆除舊原電機附件，安裝新電機附件。新電機附件與電機設計圖紙相符，基礎二次灌漿前檢查排粉機聯軸器面距、圓距合格。基礎臺面清理干凈，各組墊鐵點焊牢固，藥皮清理干凈。三是二次灌漿。用灌漿料進行二次灌漿后進行基礎養護。

圖11電機原附件

圖12 電機改造后附件

自2021年#2爐甲、乙、丙排粉機電機附件改造后至今電機振動良好，未發生振動超標故障，降低了排粉機電機缺陷發生率，提高了設備可靠性。

在共性分析發現，一二期排粉機電機振動超標原因為電機改造臺板延長部分及所使用的附件剛度不足后，及時向相關專業匯報了這一情況，并建議電機改造時一定要確保電機基礎各部分剛度滿足要求。在后來的一二期磨煤機電機改造中，磨煤機電機基礎電機附件采用的上下平臺板均為整體，厚度30mm，中間支撐肋板30mm，肋板密度充足，支撐剛度充分滿足要求，改造后磨煤機電機運行狀態良好，沒有發生因基礎剛度不足而產生振動超標問題。