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摘要：本文主要针对电厂引风机在运行中出现的振动以及轴承温度突变等故障进行频谱分析对比及处理措施，利用数值模拟计算来进行全面分析故障原因，从而针对性的提出治理措施，加强对设备的维护和检修质量控制力度，预防后续同类故障发生，确保设备安全稳定运行。
关键词：轴流风机 静叶可调 振动超温
引风机是将锅炉的烟气抽出，维持锅炉负压的作用。烟气经过空预器--电除尘后进入到引风机送入到脱硫系统或直接排入到烟囱。相对转动设备来说具有振动、轴承磨损和叶轮疲劳损坏等诸多问题，因此，做好引风机的日常维护检修是防止引风机因轴承损坏停运而影响电厂发电负荷的关键
1 概况
1.1设备概况
该燃煤机组一期2×1000MW机组配套锅炉由东方锅炉（集团）股份有限公司设计制造，型号为DG3024/28.25-Ⅱ1。锅炉为超超临界参数变压直流炉，一次再热、单炉膛、平衡通风、尾部双烟道结构、烟气挡板调节再热汽温。机组于2013年投产发电，同步建设烟气除尘、脱硫、脱硝设施。每台炉配备3台成都电力机械厂生产的HA46036--8Z型静叶可调轴流式引风机，最高转速995r/min（定速）。
1.2 故障情况
2017年1月31日夜间引风机1B瞬间振动值达到8mm/s，为保证设备安全，对引风机1B进行了停运处理，解体检查发现叶轮6颗压板螺栓松动，压盘定位销断裂，叶轮出现轴向位移，位移值达到6.5MM，前盘孔径处有三处裂纹，随即叶轮与轴承箱返厂检修。厂家叶片探伤发现根部有一处长度大约 10mm裂纹，测量轴头存在单侧磨损现象，测量值达到0.5mm.，推力轴承外圈与轴承箱间隙过大，内壁轴肩磨损达到0.1mm；轴承滚珠存在斑点、起皮现象。
2 频谱检测分析比较
2.1.现场查看了风机近期的DCS历史数据，根据历史数据显示，该风机振动符合如下规律：风机振动值随叶片开度增加而减小，即低负荷时振动值大，高负荷时振动值相对较小。引风机在高负荷时振速可以下降到1.3mm/s。在低负荷时会波动到5.1mm/s。如图：
引风机水平方向振速谱图
从谱图来看，振动的主要构成部分是1倍频与13倍频（也就是1倍叶片通过频率），但主要问题推断是动不平衡所造成的1倍频振动。1倍通过频率也是对应了气流冲击振动，其主要是针对叶轮叶片处，气流冲击的特性就是会随着气流变化造成振动发生波动。所以建议在具备停机条件的情况下对叶轮葉片进行清灰处理，若清灰后依然振动值偏大就需要进行现场动平衡处理。 另外检查风道系统中是否有影响气流的故障因素。
2.2轴承磨损松动
如图1引风机3点频谱图中，以明显的1X及其整数倍谐频成分主导，存在磨损松动现象。在3点频谱高频范围内，有明显底噪抬高现象，DW图中，最大冲击值达20.455g，冲击明显，轴承存在磨损松动现象。
解调频谱图中存在0.43X即轴承保持架故障频率成分及其丰富的谐波，且在频谱图中的高频范围内有FT成分明显的高幅值谐波，保持架磨损。
3解体情况
3.1通过对轴承箱解体检查发现：前轴承内润滑油量充足，中后轴承润滑油脂已经受热融化成稀油；中轴承滚珠保持架变形减薄断裂成多段，滚道内也夹杂滚珠脱落的铁皮，滚珠及滚道有明显烧灼痕迹，轴承外圈有2条贯穿裂纹，前轴承和后轴承未见明显异常，轴承箱清洗检查未见异常磨损。
3.2叶轮及主轴承检查情况
1）对叶轮所有焊缝及内孔进行探伤检查，发现叶轮内孔处有3条裂纹，1片叶片的根部焊缝处有1条裂纹；
2）主轴与叶轮配合处磨损严重，超差约0.5mm；
4、 原因分析及对策
4.1叶轮产生裂纹的原因分析
通过叶轮裂纹的形式分析（见下图），该裂纹应是由于疲劳而产生的。而产生疲劳裂纹的主要原因是振动偏大，造成振动偏大的可能原因如下：
1） 叶轮安装不到位，即叶轮存在倾斜，使得叶轮内孔与主轴局部接触。
2） 叶轮安装时，压盘螺栓未按规定力矩拧紧，风机在长期运行时，压盘螺栓由于振动而松动，导致叶轮倾斜，从而使叶轮内孔与主轴局部接触。
综上所述，由于叶轮倾斜，导致叶轮内孔与主轴局部接触，而在接触部分就会存在较大的应力，应力集中部分就容易产生疲劳裂纹；而且该情况也会导致叶轮内孔与主轴磨损（从主轴检查结果可得到佐证），导致叶轮与主轴之间的间隙过大，从而加速了风机振动继续偏大，使得压盘螺栓松动，加速了叶轮裂纹的产生。
4.2轴承烧损故障可能有以下几个方面的原因：
1） 装配原因：推力轴承在运行过程中必须保持适当承载，否则会产生滑动二不是单纯的滚动状态，一旦发生滑动就会导致轴承油膜破坏，润滑不良产生干磨而导致损坏轴承；
2） 轴承质量原因：在轴承安装时，须对背靠背的两个推力轴承之间的内、外隔圈进行测量，并在测量后确定外隔圈的尺寸已保证外隔圈与轴承外圈之间的游隙在标准范围内；
3）轴承箱装复后的轴串间隙未有效控制在0.05-0.08mm之间，本体部分安装时各部位螺栓未达到力矩标准。
5 结论
从上述分析可知，主要可能有如下原因：1.轴承存在质量问题，产生较大的不平衡离心力，导致风机振动值偏大；2.联轴器不对中；3.轴承座、壳体连接支撑不良，存在裂纹、连接松动等故障；4.周向流体不均，致使出现较大的叶片通过频率；5.轴承安装松动、配合间隙不良；
为确保风机安全稳定运行，在今后的检修维护中螺栓应用力矩扳手严格按照风机厂所规定的力矩紧固；本体部分安装时各部位螺栓应按照风机厂所规定的力矩值用力矩扳手紧固，前、中、后轴承加油管装复前内部应清理干净再进油脂，直至管内油脂干净无杂质。
参考文献：
[1] 成都电力机械厂《静叶可调轴流式通风机使用说明书》.
[2] ALSTOM旋转机械状态监测及故障诊断（振动）讲义.
[3] 旋转机械振动分析征兆一般规律表 [机械设备故障诊断129-135，钟秉林.
[4] DLT748.5-2001火力发电厂锅炉机组检修导则第5部分：烟风系统检修.
[5] 《金属材料的腐蚀疲劳》王荣 著.
（作者单位：华电江苏能源有限公司句容发电厂）
作者简介：潘建强（1973--）男，江苏常州人，工程师，本科，长年从事锅炉检修、技术管理工作（E-mail：[email protected]）。
关键词：轴流风机 静叶可调 振动超温
引风机是将锅炉的烟气抽出，维持锅炉负压的作用。烟气经过空预器--电除尘后进入到引风机送入到脱硫系统或直接排入到烟囱。相对转动设备来说具有振动、轴承磨损和叶轮疲劳损坏等诸多问题，因此，做好引风机的日常维护检修是防止引风机因轴承损坏停运而影响电厂发电负荷的关键
1 概况
1.1设备概况
该燃煤机组一期2×1000MW机组配套锅炉由东方锅炉（集团）股份有限公司设计制造，型号为DG3024/28.25-Ⅱ1。锅炉为超超临界参数变压直流炉，一次再热、单炉膛、平衡通风、尾部双烟道结构、烟气挡板调节再热汽温。机组于2013年投产发电，同步建设烟气除尘、脱硫、脱硝设施。每台炉配备3台成都电力机械厂生产的HA46036--8Z型静叶可调轴流式引风机，最高转速995r/min（定速）。
1.2 故障情况
2017年1月31日夜间引风机1B瞬间振动值达到8mm/s，为保证设备安全，对引风机1B进行了停运处理，解体检查发现叶轮6颗压板螺栓松动，压盘定位销断裂，叶轮出现轴向位移，位移值达到6.5MM，前盘孔径处有三处裂纹，随即叶轮与轴承箱返厂检修。厂家叶片探伤发现根部有一处长度大约 10mm裂纹，测量轴头存在单侧磨损现象，测量值达到0.5mm.，推力轴承外圈与轴承箱间隙过大，内壁轴肩磨损达到0.1mm；轴承滚珠存在斑点、起皮现象。
2 频谱检测分析比较
2.1.现场查看了风机近期的DCS历史数据，根据历史数据显示，该风机振动符合如下规律：风机振动值随叶片开度增加而减小，即低负荷时振动值大，高负荷时振动值相对较小。引风机在高负荷时振速可以下降到1.3mm/s。在低负荷时会波动到5.1mm/s。如图：
引风机水平方向振速谱图
从谱图来看，振动的主要构成部分是1倍频与13倍频（也就是1倍叶片通过频率），但主要问题推断是动不平衡所造成的1倍频振动。1倍通过频率也是对应了气流冲击振动，其主要是针对叶轮叶片处，气流冲击的特性就是会随着气流变化造成振动发生波动。所以建议在具备停机条件的情况下对叶轮葉片进行清灰处理，若清灰后依然振动值偏大就需要进行现场动平衡处理。 另外检查风道系统中是否有影响气流的故障因素。
2.2轴承磨损松动
如图1引风机3点频谱图中，以明显的1X及其整数倍谐频成分主导，存在磨损松动现象。在3点频谱高频范围内，有明显底噪抬高现象，DW图中，最大冲击值达20.455g，冲击明显，轴承存在磨损松动现象。
解调频谱图中存在0.43X即轴承保持架故障频率成分及其丰富的谐波，且在频谱图中的高频范围内有FT成分明显的高幅值谐波，保持架磨损。
3解体情况
3.1通过对轴承箱解体检查发现：前轴承内润滑油量充足，中后轴承润滑油脂已经受热融化成稀油；中轴承滚珠保持架变形减薄断裂成多段，滚道内也夹杂滚珠脱落的铁皮，滚珠及滚道有明显烧灼痕迹，轴承外圈有2条贯穿裂纹，前轴承和后轴承未见明显异常，轴承箱清洗检查未见异常磨损。
3.2叶轮及主轴承检查情况
1）对叶轮所有焊缝及内孔进行探伤检查，发现叶轮内孔处有3条裂纹，1片叶片的根部焊缝处有1条裂纹；
2）主轴与叶轮配合处磨损严重，超差约0.5mm；
4、 原因分析及对策
4.1叶轮产生裂纹的原因分析
通过叶轮裂纹的形式分析（见下图），该裂纹应是由于疲劳而产生的。而产生疲劳裂纹的主要原因是振动偏大，造成振动偏大的可能原因如下：
1） 叶轮安装不到位，即叶轮存在倾斜，使得叶轮内孔与主轴局部接触。
2） 叶轮安装时，压盘螺栓未按规定力矩拧紧，风机在长期运行时，压盘螺栓由于振动而松动，导致叶轮倾斜，从而使叶轮内孔与主轴局部接触。
综上所述，由于叶轮倾斜，导致叶轮内孔与主轴局部接触，而在接触部分就会存在较大的应力，应力集中部分就容易产生疲劳裂纹；而且该情况也会导致叶轮内孔与主轴磨损（从主轴检查结果可得到佐证），导致叶轮与主轴之间的间隙过大，从而加速了风机振动继续偏大，使得压盘螺栓松动，加速了叶轮裂纹的产生。
4.2轴承烧损故障可能有以下几个方面的原因：
1） 装配原因：推力轴承在运行过程中必须保持适当承载，否则会产生滑动二不是单纯的滚动状态，一旦发生滑动就会导致轴承油膜破坏，润滑不良产生干磨而导致损坏轴承；
2） 轴承质量原因：在轴承安装时，须对背靠背的两个推力轴承之间的内、外隔圈进行测量，并在测量后确定外隔圈的尺寸已保证外隔圈与轴承外圈之间的游隙在标准范围内；
3）轴承箱装复后的轴串间隙未有效控制在0.05-0.08mm之间，本体部分安装时各部位螺栓未达到力矩标准。
5 结论
从上述分析可知，主要可能有如下原因：1.轴承存在质量问题，产生较大的不平衡离心力，导致风机振动值偏大；2.联轴器不对中；3.轴承座、壳体连接支撑不良，存在裂纹、连接松动等故障；4.周向流体不均，致使出现较大的叶片通过频率；5.轴承安装松动、配合间隙不良；
为确保风机安全稳定运行，在今后的检修维护中螺栓应用力矩扳手严格按照风机厂所规定的力矩紧固；本体部分安装时各部位螺栓应按照风机厂所规定的力矩值用力矩扳手紧固，前、中、后轴承加油管装复前内部应清理干净再进油脂，直至管内油脂干净无杂质。
参考文献：
[1] 成都电力机械厂《静叶可调轴流式通风机使用说明书》.
[2] ALSTOM旋转机械状态监测及故障诊断（振动）讲义.
[3] 旋转机械振动分析征兆一般规律表 [机械设备故障诊断129-135，钟秉林.
[4] DLT748.5-2001火力发电厂锅炉机组检修导则第5部分：烟风系统检修.
[5] 《金属材料的腐蚀疲劳》王荣 著.
（作者单位：华电江苏能源有限公司句容发电厂）
作者简介：潘建强（1973--）男，江苏常州人，工程师，本科，长年从事锅炉检修、技术管理工作（E-mail：[email protected]）。