脫硫氧化風機振動偏大原因及處理方法分析

杜 宇

（大唐貴州發耳發電有限公司，貴州 六盤水 553017）

1 設備簡介

大唐貴州發耳發電有限公司是貴州省內第二座4×600MW火力發電廠，于2005年3月開工建設，同步建設煙氣脫硫裝置。煙氣脫硫采用石灰石—石膏濕法脫硫工藝，系統采用一爐一塔。1號脫硫吸收塔脫硫島按入口煙氣SO2濃度5602 mg/Nm3（標態、干基、6%O2），出口SO2濃度不超過200mg/Nm3（標態、干基、6%O2）設計。裝置設計的全煙氣脫硫效率為95%以上，副產品為含自由水小于10%的脫硫石膏。其工作原理及流程如下：由鍋爐引風機來的全部煙氣在動葉可調軸流式增壓風機作用下進入脫硫裝置（FGD），煙氣通過吸收塔上游的煙氣換熱器（GGH）被冷卻到飽和狀態后進入吸收塔。煙氣中的有害氣體（主要是SO2、SO3）在吸收塔洗滌區域內被由上而下噴出的吸收劑吸收生成CaSO3，在吸收塔反應池內被氧氣氧化生成石膏。脫硫后的煙氣通過煙氣換熱器（GGH）加熱至80℃，并通過煙囪進入大氣。脫硫系統的煙氣入口與煙囪之間設有旁路煙道，正常運行時煙氣通過脫硫裝置，事故時或脫硫裝置停運檢修時，煙氣由旁路煙道進入煙囪。

吸收塔內的CaSO3反應生成石膏所需的氧氣靠脫硫氧化風機供給，可見，在整個脫硫裝置中，氧化風機是不可缺少的重要設備。我公司1、2號脫硫氧化風機型式為羅茨風機，由四川鼓風機制造有限責任公司生產，屬于容積式風機，是一種雙轉子壓縮機械，兩轉子軸線相互平行，由電機通過一對同步齒輪驅動，作方向相反的等速旋轉。將吸入口的介質（空氣）吸入后，通過擠壓將介質（空氣）送入出口，實現一個工作過程。風機在運行過程中源源不斷將空氣壓縮后通過管路系統輸送到吸收塔內部。脫硫氧化風機主要由殼體、前后墻板、軸承、葉輪、主軸、靠背輪、軸承室和齒輪箱體組成，其參數如下，型號：GR500WD（b）；體積流量（濕態）：11517 Nm3/h；入口溫度：35℃；全壓升：90kPa；溫升：100℃；容積效率：80%；電機功率：560kW；轉速：990r/min。

2 存在問題

羅茨風機的結構原理決定了在溫升（100℃）及全壓升（90kPa）過大的情況下，其振動偏大。因此，其對安裝、調試及檢修維護要求很高。

大唐貴州發耳發電有限公司自2008年1號脫硫裝置投運以來，氧化風機運行一直不穩定，振動偏大，甚至達22 mm/s以上。有時，為了保證脫硫裝置的正常運行，被迫解除氧化風機的振動保護，這使氧化風機的安全受到極大威脅。為此，我公司熱機部（設備檢修部門）成立攻關組，分析氧化風機振動大的原因，對基礎、軸線中心、轉子間隙等作了調整，情況有所好轉，振速基本處于10～15 mm/s范圍，但離優良標準還有差距。為了徹底解決氧化風機振動大的難題，使設備處于健康狀態，保證脫硫裝置正常運行，達到環保要求，2012年11月，我公司聯系廣州譜瑪拓電力科技有限公司對1號脫硫氧化風機做專項振動頻譜檢測分析，以下論述以#1B氧化風機為例。

3 原因分析

3.1 氧化風機振動各測點分布

設置6個振動測點，分別為電機前后軸承2個測點（M1、M2）、風機前后軸承兩側共4個測點（A1～A4），測量振動速度值。

3.2 圖例及分析結論

（1）風機靠背輪兩側測點頻譜中顯現2倍頻幅值明顯較高，如圖1所示。

圖1 測點頻譜圖

（2）分析結論：1）通過檢測的頻譜圖分析可知：#1B氧化風機最大振動速度有效值達到15.44 mm/s，按ISO10816-3振動評價標準判定，設備已進入“D區域”，不適合繼續運行，應盡快安排檢修；2）風機靠背輪兩側測點頻譜中顯現2倍頻幅值明顯較高，提示靠背輪存在明顯不對中現象；3）設備測點頻譜中顯現轉頻及多階諧波頻率，且多階諧波以偶數諧波振幅較高，再觀察時域波形提示風機葉輪與機殼可能有局部輕微摩擦。

4 解決方案

根據分析結論，#1B氧化風機的主要缺陷是靠背輪中心偏差（沒有考慮風機熱膨脹），次要缺陷是葉輪與機殼的輕微摩擦。因解體檢修耗時較長，所以檢修方案定為調整靠背輪中心。計算風機熱膨脹，圓周高差應修正到0.25～0.27 mm（電機高），水平方向電機往右修正0.06 mm。出于穩健考慮，最終決定中心調整為：圓周高差修正0.15 mm（電機高），水平方向電機往右修正0.06 mm。

5 處理效果

#1B氧化風機按制定的檢修方案重新調整中心后再次進行頻譜分析，測量數據如表1所示：

表1 兩組測量數據對比

根據上表數據進行對比分析：#1B氧化風機本次測得最大振動速度有效值為9.84 mm/s，比調整前的15.44 mm/s大幅降低，說明檢修方向正確，采取的方案措施得當，本次檢修取得了顯著效果。

但頻譜分析顯示風機還存在以下問題：葉輪與機殼有輕微摩擦；A3軸承（滾珠軸承，型號為NU2324）存在早期缺陷，游隙超標；考慮熱膨脹的中心修正電機中心應再調高0.1 mm。

6 結語

通過分析，我公司脫硫氧化風機振動偏大的主要原因為：風機運行過程中受熱膨脹，風機與電機靠背輪中心熱態時產生偏差，致使風機葉輪與機殼間隙局部為零，產生摩擦；軸承存在缺陷，游隙超標，這是風機振動的主要原因之一，也是風機葉輪與機殼摩擦的原因之一。下一步的處理措施為：解體風機，打磨摩擦點，打磨的地方應保證表面光滑，并涂抹二硫化鉬潤滑脂；解體風機，檢查軸承，有缺陷或游隙超標的更換；按風機熱膨脹計算量修正靠背輪中心。

總之，對于我公司脫硫氧化風機振動偏大的問題，我們認真分析總結，引入先進的頻譜分析手段，初次調試就取得了顯著效果：找到了造成振動的真正原因，找準了檢修方向，對提高脫硫設備的健康水平、確保環保發電、提供清潔能源起到了積極作用。

［1］大唐貴州發耳發電有限公司.除灰、脫硫檢修規程

［2］廣州譜瑪拓電力科技有限公司.工業設備專業檢測報告