三門核電站DWT—I型風機振動超標的原因分析與預防措施

王磊

摘 要 通過對三門核電站除鹽水廠房1臺DWT-I型屋頂風機運行期間振動超標的原因分析，得出該型號風機振動超標的主要原因為機械連接松動的結論。在對機械連接松動與風機振動的關系進行理論分析之后，提出了DWT-I型屋頂風機振動超標的預防措施。

關鍵詞 DWT-I；軸流屋頂風機；機械連接松動；剛度系數；阻尼系數

中圖分類號：TM623 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）14-0177-02

三門核電一期工程常規島及輔助設施廠房的排風機均采用浙江上風實業有限公司提供的DWT-I型立式軸流屋頂風機。該型號風機利用先進的CAD軟件優化設計，采用高密度鑄造鋁合金葉輪，可通過調整風機的轉速、葉片角度來適應不同的工況，具有故障率低、結構簡單、節能、低噪聲和易安裝的特點。但是在電站的除鹽水處理系統最早移交生產之后，除鹽水廠房加藥間與泵房間的4臺屋頂風機在1個月的時間內，均由于運行中的異常振動而停運檢修，導致相應廠房的空氣質量較差。

屋頂風機的安裝位置比較特殊，檢修工器具的搬運相對較為困難。考慮到電站其他廠房的屋頂風機基本上同除鹽水廠房相似，為了防止類似的故障今后在其他廠房再次出現，因此對除鹽水廠房其中1臺屋頂風機的異常振動進行了原因分析，并從故障根源上對該型號屋頂風機提出了相應的預防措施。

1 DWT-I型風機的結構

DWT-I型屋頂風機為軸流翼型葉片式通風機，主要由基礎框架、風閥、風筒、電機、葉輪、風帽組成，如圖一所示。其中基礎框架直接坐落在廠房屋頂的方形水泥基座上，并由水平方向的8根螺栓壓緊。風閥直接安裝在基礎框架內，風筒通過螺栓與基礎框架相連形成空氣的流通通道。電機由互成120°角的3根支架固定于風筒內，位于葉輪的下方且與葉輪直連傳動。葉輪通過鎖緊螺母固定在電機軸的末端，它由輪轂和葉片組成且葉片角度可調。風帽位于風筒上方，通過螺栓與風筒連接，并在排風口處設有防鳥網。

2 故障描述

除鹽水廠房4臺屋頂風機運行過程中出現類似于上下晃動的“隆隆”噪聲，并且噪聲具有一定的規律性。實地觀察屋頂風機運行時，發現風機的風帽存在“抖動”的現象。按照廠家的建議，每次調整風機基礎框架上的8根水平螺栓即可消除振動超標現象，但是無法徹底根除。為了進一步的分析故障原因，按圖一所標記的位置對除鹽水廠房4臺屋頂風機進行運行狀態下的振動測量之后，發現屋頂風機其中一邊所對應測點的振動值均高于設計值。其中1臺屋頂風機的振動測量數值如表1所示。

3 振動超標的原因分析

由于該型號風機的結構特點，無法利用振動頻譜分析的方法對異常振動情況進行診斷。通過測量數據，可以推斷出風機在水平方向與豎直方向上均存在受力不平衡的現象。可能由于額外的激振力（比如：喘振、建筑結構振動等）或風機內部結構上的問題（比如：葉片不平衡、電機軸承損壞、風機質量過輕等），導致受力不平衡現象在風機運行中以劇烈振動的形式展現出來，并產生噪聲。

在查閱關于軸流風機振動故障方面的原因分析之后，結合DWT-I型屋頂風機的自身結構特點，認為振動超標的潛在原因如下。

1）風閥無法全開，風機偏離設計工況運行。

2）防鳥網在卡槽內未固定牢固，運行時風機的振動帶動防鳥網劇烈振動。

3）風機排風口處存在異物，風機偏離設計工況運行。

4）電機緊固螺栓松動。

5）風機葉輪平衡失效。

6）電機軸承損壞。

7）水泥基座不平整，風機基礎框架未同水泥基座充分接觸。

通過對風機進行解體的方法，對上述潛在的原因進行逐項排查。在解體過程中，對于上述7項潛在原因，僅發現電機支架同風筒間的緊固螺栓存在松動現象，并且豎直方向振動數值高于設計值一側的水泥基座砂漿層已經斷裂移位。因此，初步確定異常振動的原因為電機緊固螺栓松動和風機基礎框架未同水泥基座充分接觸，它們均屬于常見的機械連接松動現象。

由上述公式可以看出，當角速度、阻尼系數C一定時，對于旋轉機械而言，振動速度V與彈性元件的剛度系數K成反比關系。彈性元件的剛度系數K越小，則相應的振動速度V越大，且變化趨勢較大。然而，電機同風筒的緊固螺栓松動或風機基礎框架未同水泥基座充分接觸時均會導致整個風機的剛度系數K變小，所以當剛度系數K降低到一定值時，屋頂風機出現了振動超標的現象。

為了驗證上述結論的有效性，對除鹽水廠房4臺振動超標屋頂風機的水泥基座進行修復、抹平，并緊固了風機的所有緊固螺栓。然后，重新對屋頂對風機進行振動測量，其中1臺屋頂風機的振動數值如下所示。事后，在觀察除鹽水廠房4臺屋頂風機運行狀況時，發現至今未再出現振動超標現象。

4 異常振動的預防措施

通過對DWT-I型屋頂風機的異常振動進行原因排查與分析之后，可以看出機械連接松動對該型號屋頂風機的運行存在著較大的影響，甚至為該型號屋頂風機振動故障的主要原因。在該型號屋頂風機運行工況與結構尺寸不變的情況下，為了防止類似的故障再次發生，可考慮適當地增加屋頂風機的剛度系數K和阻尼系數C，因此，對DWT-I型屋頂風機可提出如下預防

措施。

1）水泥基座驗收時應關注其表面的水平度和硬度，尤其是水泥基座側面的硬度。DWT-I型屋頂風機在安裝時，主要由水平方向的8根螺栓進行固定，水泥基座比較容易因螺栓對其施加的水平力而出現斷層現象。

2）聯系風機設計單位為風機水泥基座和基礎框架間增設合適的橡膠減振器，增大風機整體的阻尼系數C，從而減少風機的振動。

3）屋頂風機安裝到水泥基座上后，應保證風機的基礎框架同水泥基座充分接觸，可采用“手錘敲擊”的方法進行檢測。

4）安裝時，風機連接螺栓應按要求進行緊固。對于電機支架部分，在緊固完成之后，螺栓應配置相應的防松動部件。

5）如果條件允許，DWT-I型屋頂風機盡量采用預埋式的地腳螺栓進行固定。

5 小結

DWT-I型屋頂風機結構簡單，發生故障的原因也相對單一。安裝或運行過程中必須對機械連接松動情況加以防范，尤其是水泥基座部分的水平度和硬度，否則日后風機運行的過程中會因機械松動的問題導致風機本身的不平衡振動得到數倍地放大，進而出現屋頂風機振動超標的現象。對于三門核電一期工程51臺該型號屋頂風機，上述預防措施將減少很多日后額外的消缺工作。

參考文獻

[1]王魯濟，李建沛.風機基礎松動故障診斷[J].狀態監測與診斷技術，2012.

[2]郜立煥，萬暢，楊瑋.風機基礎剛度差的振動機理和診斷方法[J].2007.endprint

摘 要 通過對三門核電站除鹽水廠房1臺DWT-I型屋頂風機運行期間振動超標的原因分析，得出該型號風機振動超標的主要原因為機械連接松動的結論。在對機械連接松動與風機振動的關系進行理論分析之后，提出了DWT-I型屋頂風機振動超標的預防措施。

關鍵詞 DWT-I；軸流屋頂風機；機械連接松動；剛度系數；阻尼系數

中圖分類號：TM623 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）14-0177-02

三門核電一期工程常規島及輔助設施廠房的排風機均采用浙江上風實業有限公司提供的DWT-I型立式軸流屋頂風機。該型號風機利用先進的CAD軟件優化設計，采用高密度鑄造鋁合金葉輪，可通過調整風機的轉速、葉片角度來適應不同的工況，具有故障率低、結構簡單、節能、低噪聲和易安裝的特點。但是在電站的除鹽水處理系統最早移交生產之后，除鹽水廠房加藥間與泵房間的4臺屋頂風機在1個月的時間內，均由于運行中的異常振動而停運檢修，導致相應廠房的空氣質量較差。

屋頂風機的安裝位置比較特殊，檢修工器具的搬運相對較為困難。考慮到電站其他廠房的屋頂風機基本上同除鹽水廠房相似，為了防止類似的故障今后在其他廠房再次出現，因此對除鹽水廠房其中1臺屋頂風機的異常振動進行了原因分析，并從故障根源上對該型號屋頂風機提出了相應的預防措施。

1 DWT-I型風機的結構

DWT-I型屋頂風機為軸流翼型葉片式通風機，主要由基礎框架、風閥、風筒、電機、葉輪、風帽組成，如圖一所示。其中基礎框架直接坐落在廠房屋頂的方形水泥基座上，并由水平方向的8根螺栓壓緊。風閥直接安裝在基礎框架內，風筒通過螺栓與基礎框架相連形成空氣的流通通道。電機由互成120°角的3根支架固定于風筒內，位于葉輪的下方且與葉輪直連傳動。葉輪通過鎖緊螺母固定在電機軸的末端，它由輪轂和葉片組成且葉片角度可調。風帽位于風筒上方，通過螺栓與風筒連接，并在排風口處設有防鳥網。

2 故障描述

除鹽水廠房4臺屋頂風機運行過程中出現類似于上下晃動的“隆隆”噪聲，并且噪聲具有一定的規律性。實地觀察屋頂風機運行時，發現風機的風帽存在“抖動”的現象。按照廠家的建議，每次調整風機基礎框架上的8根水平螺栓即可消除振動超標現象，但是無法徹底根除。為了進一步的分析故障原因，按圖一所標記的位置對除鹽水廠房4臺屋頂風機進行運行狀態下的振動測量之后，發現屋頂風機其中一邊所對應測點的振動值均高于設計值。其中1臺屋頂風機的振動測量數值如表1所示。

3 振動超標的原因分析

由于該型號風機的結構特點，無法利用振動頻譜分析的方法對異常振動情況進行診斷。通過測量數據，可以推斷出風機在水平方向與豎直方向上均存在受力不平衡的現象。可能由于額外的激振力（比如：喘振、建筑結構振動等）或風機內部結構上的問題（比如：葉片不平衡、電機軸承損壞、風機質量過輕等），導致受力不平衡現象在風機運行中以劇烈振動的形式展現出來，并產生噪聲。

在查閱關于軸流風機振動故障方面的原因分析之后，結合DWT-I型屋頂風機的自身結構特點，認為振動超標的潛在原因如下。

1）風閥無法全開，風機偏離設計工況運行。

2）防鳥網在卡槽內未固定牢固，運行時風機的振動帶動防鳥網劇烈振動。

3）風機排風口處存在異物，風機偏離設計工況運行。

4）電機緊固螺栓松動。

5）風機葉輪平衡失效。

6）電機軸承損壞。

7）水泥基座不平整，風機基礎框架未同水泥基座充分接觸。

通過對風機進行解體的方法，對上述潛在的原因進行逐項排查。在解體過程中，對于上述7項潛在原因，僅發現電機支架同風筒間的緊固螺栓存在松動現象，并且豎直方向振動數值高于設計值一側的水泥基座砂漿層已經斷裂移位。因此，初步確定異常振動的原因為電機緊固螺栓松動和風機基礎框架未同水泥基座充分接觸，它們均屬于常見的機械連接松動現象。

由上述公式可以看出，當角速度、阻尼系數C一定時，對于旋轉機械而言，振動速度V與彈性元件的剛度系數K成反比關系。彈性元件的剛度系數K越小，則相應的振動速度V越大，且變化趨勢較大。然而，電機同風筒的緊固螺栓松動或風機基礎框架未同水泥基座充分接觸時均會導致整個風機的剛度系數K變小，所以當剛度系數K降低到一定值時，屋頂風機出現了振動超標的現象。

為了驗證上述結論的有效性，對除鹽水廠房4臺振動超標屋頂風機的水泥基座進行修復、抹平，并緊固了風機的所有緊固螺栓。然后，重新對屋頂對風機進行振動測量，其中1臺屋頂風機的振動數值如下所示。事后，在觀察除鹽水廠房4臺屋頂風機運行狀況時，發現至今未再出現振動超標現象。

4 異常振動的預防措施

通過對DWT-I型屋頂風機的異常振動進行原因排查與分析之后，可以看出機械連接松動對該型號屋頂風機的運行存在著較大的影響，甚至為該型號屋頂風機振動故障的主要原因。在該型號屋頂風機運行工況與結構尺寸不變的情況下，為了防止類似的故障再次發生，可考慮適當地增加屋頂風機的剛度系數K和阻尼系數C，因此，對DWT-I型屋頂風機可提出如下預防

措施。

1）水泥基座驗收時應關注其表面的水平度和硬度，尤其是水泥基座側面的硬度。DWT-I型屋頂風機在安裝時，主要由水平方向的8根螺栓進行固定，水泥基座比較容易因螺栓對其施加的水平力而出現斷層現象。

2）聯系風機設計單位為風機水泥基座和基礎框架間增設合適的橡膠減振器，增大風機整體的阻尼系數C，從而減少風機的振動。

3）屋頂風機安裝到水泥基座上后，應保證風機的基礎框架同水泥基座充分接觸，可采用“手錘敲擊”的方法進行檢測。

4）安裝時，風機連接螺栓應按要求進行緊固。對于電機支架部分，在緊固完成之后，螺栓應配置相應的防松動部件。

5）如果條件允許，DWT-I型屋頂風機盡量采用預埋式的地腳螺栓進行固定。

5 小結

DWT-I型屋頂風機結構簡單，發生故障的原因也相對單一。安裝或運行過程中必須對機械連接松動情況加以防范，尤其是水泥基座部分的水平度和硬度，否則日后風機運行的過程中會因機械松動的問題導致風機本身的不平衡振動得到數倍地放大，進而出現屋頂風機振動超標的現象。對于三門核電一期工程51臺該型號屋頂風機，上述預防措施將減少很多日后額外的消缺工作。

參考文獻

[1]王魯濟，李建沛.風機基礎松動故障診斷[J].狀態監測與診斷技術，2012.

[2]郜立煥，萬暢，楊瑋.風機基礎剛度差的振動機理和診斷方法[J].2007.endprint

摘 要 通過對三門核電站除鹽水廠房1臺DWT-I型屋頂風機運行期間振動超標的原因分析，得出該型號風機振動超標的主要原因為機械連接松動的結論。在對機械連接松動與風機振動的關系進行理論分析之后，提出了DWT-I型屋頂風機振動超標的預防措施。

關鍵詞 DWT-I；軸流屋頂風機；機械連接松動；剛度系數；阻尼系數

中圖分類號：TM623 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）14-0177-02

三門核電一期工程常規島及輔助設施廠房的排風機均采用浙江上風實業有限公司提供的DWT-I型立式軸流屋頂風機。該型號風機利用先進的CAD軟件優化設計，采用高密度鑄造鋁合金葉輪，可通過調整風機的轉速、葉片角度來適應不同的工況，具有故障率低、結構簡單、節能、低噪聲和易安裝的特點。但是在電站的除鹽水處理系統最早移交生產之后，除鹽水廠房加藥間與泵房間的4臺屋頂風機在1個月的時間內，均由于運行中的異常振動而停運檢修，導致相應廠房的空氣質量較差。

屋頂風機的安裝位置比較特殊，檢修工器具的搬運相對較為困難。考慮到電站其他廠房的屋頂風機基本上同除鹽水廠房相似，為了防止類似的故障今后在其他廠房再次出現，因此對除鹽水廠房其中1臺屋頂風機的異常振動進行了原因分析，并從故障根源上對該型號屋頂風機提出了相應的預防措施。

1 DWT-I型風機的結構

DWT-I型屋頂風機為軸流翼型葉片式通風機，主要由基礎框架、風閥、風筒、電機、葉輪、風帽組成，如圖一所示。其中基礎框架直接坐落在廠房屋頂的方形水泥基座上，并由水平方向的8根螺栓壓緊。風閥直接安裝在基礎框架內，風筒通過螺栓與基礎框架相連形成空氣的流通通道。電機由互成120°角的3根支架固定于風筒內，位于葉輪的下方且與葉輪直連傳動。葉輪通過鎖緊螺母固定在電機軸的末端，它由輪轂和葉片組成且葉片角度可調。風帽位于風筒上方，通過螺栓與風筒連接，并在排風口處設有防鳥網。

2 故障描述

除鹽水廠房4臺屋頂風機運行過程中出現類似于上下晃動的“隆隆”噪聲，并且噪聲具有一定的規律性。實地觀察屋頂風機運行時，發現風機的風帽存在“抖動”的現象。按照廠家的建議，每次調整風機基礎框架上的8根水平螺栓即可消除振動超標現象，但是無法徹底根除。為了進一步的分析故障原因，按圖一所標記的位置對除鹽水廠房4臺屋頂風機進行運行狀態下的振動測量之后，發現屋頂風機其中一邊所對應測點的振動值均高于設計值。其中1臺屋頂風機的振動測量數值如表1所示。

3 振動超標的原因分析

由于該型號風機的結構特點，無法利用振動頻譜分析的方法對異常振動情況進行診斷。通過測量數據，可以推斷出風機在水平方向與豎直方向上均存在受力不平衡的現象。可能由于額外的激振力（比如：喘振、建筑結構振動等）或風機內部結構上的問題（比如：葉片不平衡、電機軸承損壞、風機質量過輕等），導致受力不平衡現象在風機運行中以劇烈振動的形式展現出來，并產生噪聲。

在查閱關于軸流風機振動故障方面的原因分析之后，結合DWT-I型屋頂風機的自身結構特點，認為振動超標的潛在原因如下。

1）風閥無法全開，風機偏離設計工況運行。

2）防鳥網在卡槽內未固定牢固，運行時風機的振動帶動防鳥網劇烈振動。

3）風機排風口處存在異物，風機偏離設計工況運行。

4）電機緊固螺栓松動。

5）風機葉輪平衡失效。

6）電機軸承損壞。

7）水泥基座不平整，風機基礎框架未同水泥基座充分接觸。

通過對風機進行解體的方法，對上述潛在的原因進行逐項排查。在解體過程中，對于上述7項潛在原因，僅發現電機支架同風筒間的緊固螺栓存在松動現象，并且豎直方向振動數值高于設計值一側的水泥基座砂漿層已經斷裂移位。因此，初步確定異常振動的原因為電機緊固螺栓松動和風機基礎框架未同水泥基座充分接觸，它們均屬于常見的機械連接松動現象。

由上述公式可以看出，當角速度、阻尼系數C一定時，對于旋轉機械而言，振動速度V與彈性元件的剛度系數K成反比關系。彈性元件的剛度系數K越小，則相應的振動速度V越大，且變化趨勢較大。然而，電機同風筒的緊固螺栓松動或風機基礎框架未同水泥基座充分接觸時均會導致整個風機的剛度系數K變小，所以當剛度系數K降低到一定值時，屋頂風機出現了振動超標的現象。

為了驗證上述結論的有效性，對除鹽水廠房4臺振動超標屋頂風機的水泥基座進行修復、抹平，并緊固了風機的所有緊固螺栓。然后，重新對屋頂對風機進行振動測量，其中1臺屋頂風機的振動數值如下所示。事后，在觀察除鹽水廠房4臺屋頂風機運行狀況時，發現至今未再出現振動超標現象。

4 異常振動的預防措施

通過對DWT-I型屋頂風機的異常振動進行原因排查與分析之后，可以看出機械連接松動對該型號屋頂風機的運行存在著較大的影響，甚至為該型號屋頂風機振動故障的主要原因。在該型號屋頂風機運行工況與結構尺寸不變的情況下，為了防止類似的故障再次發生，可考慮適當地增加屋頂風機的剛度系數K和阻尼系數C，因此，對DWT-I型屋頂風機可提出如下預防

措施。

1）水泥基座驗收時應關注其表面的水平度和硬度，尤其是水泥基座側面的硬度。DWT-I型屋頂風機在安裝時，主要由水平方向的8根螺栓進行固定，水泥基座比較容易因螺栓對其施加的水平力而出現斷層現象。

2）聯系風機設計單位為風機水泥基座和基礎框架間增設合適的橡膠減振器，增大風機整體的阻尼系數C，從而減少風機的振動。

3）屋頂風機安裝到水泥基座上后，應保證風機的基礎框架同水泥基座充分接觸，可采用“手錘敲擊”的方法進行檢測。

4）安裝時，風機連接螺栓應按要求進行緊固。對于電機支架部分，在緊固完成之后，螺栓應配置相應的防松動部件。

5）如果條件允許，DWT-I型屋頂風機盡量采用預埋式的地腳螺栓進行固定。

5 小結

DWT-I型屋頂風機結構簡單，發生故障的原因也相對單一。安裝或運行過程中必須對機械連接松動情況加以防范，尤其是水泥基座部分的水平度和硬度，否則日后風機運行的過程中會因機械松動的問題導致風機本身的不平衡振動得到數倍地放大，進而出現屋頂風機振動超標的現象。對于三門核電一期工程51臺該型號屋頂風機，上述預防措施將減少很多日后額外的消缺工作。

參考文獻

[1]王魯濟，李建沛.風機基礎松動故障診斷[J].狀態監測與診斷技術，2012.

[2]郜立煥，萬暢，楊瑋.風機基礎剛度差的振動機理和診斷方法[J].2007.endprint