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引风机振动原因及处理方法(刘岩)(谷风资料)

引风机振动原因及处理方法

刘岩中电投东北电力有限公司抚顺热电分公司

摘要:随着科技的进步,火力发电厂的单机装机容量也越来越大,而引风机作为火力发电厂不可缺少的一部分,其运行状况的好坏直接关系到火力发电厂的经济效益。文章对造成火力发电厂引风机振动故障的原因及其基本特征进行了分析,介绍了如何运用这些振动故障的基本特征对引风机常见振动故障进行简易诊断,判断振动故障产生的根源。

关键词:引风机振动;故障分析;烟风道;机组振动

引风机是锅炉的主要辅机,也是关键设备之一。引风机运行情况的好坏直接关系到锅炉的长周期运行,而引风机的振动则是影响其运行的主要因素,克服和解决引风机的振动问题,将有助于锅炉的稳定运行。在火电厂的实际运行中,风机,特别是引风机由于运行条件较恶劣,故障率较高,据有关统计资料,引风机平均每年发生故障为2次,送风机平均每年发生故障为0.4次,从而导致机组非计划停运或减负荷运行。引风机的振动是一类对生产和运行产生很大影响的故障。一方面振动故障的诊断比较复杂,处理时间也比较长;另一方面振动故障一旦发生并酿成事故,所造成的影响和后果是十分严重的。因此,迅速判断风机运行中故障产生的原因,采取得力措施解决是发电厂连续安全运行的保障。

随着火力发电厂的不断发展,对引风机性能要求也在提高,引风机设计和制造技术也在不断提高,所以出现的振动故障也越来越复杂,这就要求我们利用先进的检测、诊断仪器,采取科学有效的技术方法分析造成引风机振动的原因,并制定行之有效的处理方法。

1、振动原因分析

根据风机的结构和作业特点,从理论上建立风机振动原因分解图,见图1。

引风机振动原因及处理方法(刘岩)(谷风资料)

1.1叶轮不平衡引起的振动

叶轮在使用中产生不平衡的原因可简要分为两种:叶轮的磨损和叶轮的结垢。造成这两种情况和引风机前接的除尘装置有关,这在平时的工作中深有体会,抚顺热电1#、2#锅炉采用的电除尘为电袋复合除尘装置,引起的叶轮不平衡的原因以磨损为主,而采用文丘里水膜除尘为湿法除尘装置的引风机影响叶轮不平衡的原因多以结垢为主。

1.1.1.引风机叶轮磨损及处理对策。干式除尘装置虽然可以除掉烟气中绝大部分颗粒的粉尘,但少量大颗粒和许多微小的粉尘颗粒随同高温、高速的烟气一起通过引风机,使叶片遭受连续不断地冲刷。长此以往,在叶片出口处形成刀刃状磨损。由于这种磨损是不规则的,因此造成了叶轮的不平衡。此外,叶轮表面在高温下很容易氧化,生成厚厚的氧化皮。这些氧化皮与叶轮表面的结合力并不是均匀的,某些氧化皮受振动或离心力的作用会自动脱落,这也是造成叶轮不平衡的一个原因。

1.1.2.引风机叶轮结垢及处理对策。经湿法除尘装置(文丘里水膜除尘器等)净化过的烟气湿度很大,未除净的粉尘颗粒虽然很小,但粘度很大。当它们通过引风机时,在气体涡流的作用下会被吸附在叶片非工作面上,特别在非工作面的进口处与出口处形成比较严重的粉尘结垢,并且逐渐增厚。当部分灰垢在离心力和振动的共同作用下脱落时,叶轮的平衡遭到破坏,整个引风机都会产生振动。

解决叶轮结垢的方法很多,其中有喷水除垢方法,将喷水系统装在引风机的机壳上,利用冲灰水即可对叶轮除垢,但这种方法每次停机除垢的时间较长,且除垢频繁,影响引风机的正常运行;高压气体除垢,该系统采用与喷水系统相似的结构,这种装置对叶片的除垢是快速有效的,它可以在引风机正常停机的间隙,开启高压气源,仅用数十秒的时间即可完成除垢,由于操作简单方便,一天可以进行许多次,不但解决了人工除垢费力、费时的问题,还明显降低了整个机组的生产成本,但此方法需要有高压气源。

在实际工作中,我们总结经验,熟练地掌握了一套用三点法找动平衡的方法,为了能尽快的找到应加配重的重量和位置,应根据平时的数据多总结经验,依风机的振幅情况估计出试加重量。

1.2烟、风道系统振动导致引风机的振动

这种振动是由于烟、风道系统中气流的压力脉动与扰动而引起的。烟、风道的振动通常会引起引风机的受迫振动。风箱、风道的结构设计不合理,烟道固定支架的开裂、滑动、卡涩,烟道密封破损等都是引起烟道振动的原因,从而导致引风机的受迫振动,这一点在日常工作中往往会被我们忽视。

我们在实际工作中需总结经验,运行人员要勤巡查,密切注意引风机的运行参数是避免由烟、风道振动引起引风机振动行之有效的方法。

1.3滚动轴承、联轴器异常及动静部分碰磨引起的振动

主要包括:轴承装配不良的振动;滚动轴承表面损坏的振动;联轴器异常引起的振动;动静部分之间碰磨引起的振动。受风机润滑系统的油压、油温、润滑油的纯度、粘度等因素影响,造成传动部件的磨损严重,配合精度变差引起风机振动。

1.4转子的临界转速引起的振动

当转子的转速逐渐增加并接近风机转子的固有振动频率时,风机就会猛烈地振动起来,发生共振,转速低于或高于这一转速时,就能平稳地工作,所以我们在工作中,特别是在引风机大小修后,要注意避免转子的固有振动频率与工作旋转频率相同或接近。运行操作人员启动引风机和调整风量时操作不当,使风机被迫进入喘振区域工作状态引起的振动也是不容忽视的。

1.5 安装精度低引起的振动

由于维修工安装风机精度不高,技术水平的限制,造成风机、电机、减速机轴线不对中、紧固件松动、轴承间隙大引起风机振动。

2、引风机的振动分析工具

2.1系统定位

本系统提供高质量的旋转设备振动监测功能,发挥以下重要作用:及早发现故障隐患,提高设备运行的安全可靠性。分析和评价设备状态,为设备的管理和状态维修提供决策依据。

2.2基本功能

2.2.1振动监测及诊断系统功能。(1)时域分析:包括时域波形分析、轴心轨迹分析等;(2)通过FFT将时域信号变换到频域信号,得到功率谱、幅值谱以及相位谱;(3)对机组升、降速瞬态的振动数据,除存储振动向量外,还存储振动动态波形数据,能绘制波形图、频谱图、轴心轨迹图、三维频谱图、波特图等;(4)能进行各种振动特征分析,如机组升、降速数据分析、日常运行数据分析等。

2.2.2监测与诊断。本系统具有远程监测功能。有权限的用户可以在电厂局域网内,通过Web方式进入振动分析系统,分析设备振动情况。

2.2.3数据来源。将振动数据和启停数据按照规定的格式写成二进制文件,然后启动数据导入程序将其导入到振动分析系统的数据库中。

2.3系统软件结构

系统软件统一管理引风机的振动分析功能,并预留其他设备的振动分析标准界面和数据导入功能。

3、引风机振动处理

大部分的引风机振动都是由叶轮不平衡造成的。叶轮在使用中产生不平衡的原因可简要分为两种:叶轮的磨损与叶轮的结垢。造成这两种情况与引风机前接的除尘装置有关,干法除尘装置引起叶轮不平衡的原因以磨损为主,而湿法除尘装置影响叶轮不平衡的原因以结垢为主。由于引风机的振动对机器整体安全运行带来较大影响,在对引风机进行实时监测的同时,必要时进行现场动平衡处理。

3.1.引风机叶轮磨损及处理对策

干式除尘装置虽然可以除掉烟气中绝大部分颗粒的粉尘,但少量大颗粒和许多微小的粉尘颗粒随同高温、高速的烟气一起通过引风机,使叶片遭受连续不断地冲刷。长此以往,在叶片出口处形成刀刃状磨损。由于这种磨损是不规则的,因此造成了叶轮的不平衡。此外,叶轮表面在高温下很容易氧化,生成厚厚的氧化皮。这些氧化皮与叶轮表面的结合力并不是均匀的,某些氧化皮受振动或离心力的作用会自动脱落,这也是造成叶轮不平衡的一个原因。

解决叶轮磨损的方法对干式除尘引起的叶轮磨损,除提高除尘器的除尘效果之外,最有效的方法是提高叶轮的抗磨损能力。目前,这方面比较成熟的方法是热喷涂技术,即用特殊的手段将耐磨、耐高温的金属或陶瓷等材料变成高温、高速的粒子流,喷涂到叶轮的叶片表面,形成一层比叶轮本身材料耐磨、耐高温和抗氧化性能高得多的超强外衣。这样不仅可减轻磨损造成叶轮动平衡的破坏,还可减轻氧化层产生造成的不平衡问题。

3.2.引风机叶轮结垢及处理对策

经湿法除尘装置(文丘里水膜除尘器)净化过的烟气湿度很大,未除净的粉尘颗粒虽然很小,但粘度很大。当它们通过引风机时,在气体涡流的作用下会被吸附在叶片非工作面上,特别在非工作面的进口处与出口处形成比较严重的粉尘结垢,并且逐渐增厚。当部分灰垢在离心力和振动的共同作用下脱落时,叶轮的平衡遭到破坏,整个引风机都会产生振动。

除此之外,我们所用煤的灰分和水分较高,还有排烟温度太低了,可能有结露现象,也是产生结垢的原因,我们不能忽视。

解决叶轮结垢的方法很多,其中有喷水除垢方法,将喷水系统装在引风机的机壳上,利用冲灰水即可对叶轮除垢,但这种方法每次停机除垢的时间较长,且除垢频繁,影响引风机的正常运行;高压气体除垢,该系统采用与喷水系统相似的结构,这种装置对叶片的除垢是快速有效的,它可以在引风机正常停机的间隙,开启高压气源,仅用数十秒的时间即可完成除垢,由于操作简单方便,一天可以进行许多次,不但解决了人工除垢费力、费时的问题,还明显降低了整个机组的生产成本,但此方法需要有高压气源;气流连续吹扫除垢,从结构上讲,连续吹扫装置不需要外部气源,它利用引风机本身的排气压力,将少量的烟气(额定风量的1%~2%)从引风机的内部引向专用喷嘴,喷嘴位于叶轮的进口,以很高的速度将烟气咳射到叶片的非工作表面,这种吹扫是连续地,它随着引风机的开启而开始,不但将刚刚粘到叶片上的粉尘吹掉,还可防止粉尘沉积加厚,且无需停机除垢。该装置结构简单、对引风机改动量很小,防结垢效果很好,是一种很有发展的新技术。

随着火力发电厂的不断发展,对引风机性能要求也在提高,引风机设计和制造技术也在不断提高,所以出现的振动故障也越来越复杂,这就要求我们利用先进的检测、诊断仪器,采取科学有效的技术方法分析造成机组振动的原因,并制定行之有效的处理方法。

4、国外研究开发水平和发展趋势

1982年,A.B.Pallozzol和Gunter提出了用计算方法求转子不平衡量的分布及大小,根据模态质量、振型及振型圆特征来识别不平衡量。同年德国的P.Grieka也提出一种无需试运行的模态平衡法,与前者相似,需要先算出转子结构的模态质量及振型,但实际上由于转子结构一般较复杂,支承特性难以识别准确,影响了模态质量及振型的计算精确度,因而,以上方法仅属于理论探讨,无法实际应用。随后十余年来,相继有一些学者进行了更深入的研究,但实质上也只是对最初方法的修正。

5、国内常用动平衡方法简介

国内对动平衡问题已做过许多研究,形成了一些理论上较为成熟的方法,如影响系数法和振型分离法。但在实际应用时会出现许多问题,如测算的影响系数可信度低、多阶振动模态相互耦合等。现场工程师们进行实际平衡时,一般先按某种方法平衡一次,如果发现振动仍未达到要求,则根据经验调整平衡重量。这一方面使得平衡结果很大程度上受制于个人经验,另一方面也使得这种调整带有一定的盲目性,结果是增加了平衡过程中的启停次数。

6、结语

火力发电厂引风机的振动问题是很复杂的,但只要掌握各种振动的原因和基本特征,加上在平时工作中多积累经验,就能迅速和准确地判断引风机振动故障的根源所在,进而采取有效的措施,提高引风机在火力发电中的安全可靠性。

参考文献

[1]刘润来,郭林虎,等.锅炉设备检修[M].北京:中国电力出版社,2005.

[2]黄涛勋,等.高级钳工技术[M].北京:机械工业出版社,1994.

[3]金清肃,郭聚东,马治平.大型引风机叶轮的动平衡问题及对策[J].风机技术,2003(2).

[4]杨苹,吴捷.复杂系统故障诊断综述[J].测控技术,1998,17(2).

[5]杨苹,冯永新.汽轮发电机组振动故障的模糊诊断系统[J].电力系统自动化,2001,25(1).