引增合一后引風機振動波動大的分析與對策

盧賓文，朱道華，張曉東

(安徽華電宿州發電有限公司，安徽 宿州 234000)

0 引言

某發電公司2臺630 MW超臨界火電機組于2016年進行了煙氣超低排放改造，但改造后鍋爐煙氣系統的阻力增加，引風機和增壓風機系統出現出力不足的現象，需要對引風機進行增容。由于增壓風機的設置，現有吸收塔入口煙道阻力損失較大，故考慮取消增壓風機，同時對煙道系統進行優化，以降低系統阻力，減少風機電耗，降低煤耗。因此，該發電公司在超低排放改造中同步實施了引增合一改造，拆除了原有增壓風機及引風機，并將原有靜葉可調引風機更換為功率更大的動葉可調型風機(型號為HU26650-222G)。

1 A引風機改造后振動波動現象

1號爐A引風機自超低排放引增合一改造后，風機軸承箱水平、垂直方向原始振動幅值在0.4—0.5 mm，達到優良水平。但在夜間降負荷過程中振動幅值波動明顯，在0.4—0.9 mm間變化。軸向振動為就地采集，在低負荷期間幅值波動較大，在3.3—7.0 mm間變化。

振動幅值波動增大均發生在機組負荷由460 MW降至300 MW過程中，就地檢查引風機出口煙道，振動幅值波動增大期間引風機出口煙道內氣流擾動聲音明顯。

2 原因分析

2.1 風機振動頻譜采集及分析

采用CX-7振動頻譜分析儀對風機振動穩定及振動波動增大期間的頻譜進行采集，其軸向、垂直、水平方向振動頻譜如圖1—3所示。通過頻譜分析得知，頻譜中軸向、垂直、水平均以1X為主，伴有較小的2X幅值，且水平、垂直幅值較小，因此判斷葉輪不平衡不是引起振動增大的主要原因。因軸向振動偏大，故判斷引起軸向1X振動的主要原因為電動機磁力中心和電動機-風機聯軸器中心存在偏差，推斷引風機振動波動增大并非由A引風機自身制造或安裝原因引起的。

圖1 軸向振動頻譜

2.2 引風機出口煙道設計分析

引增合一改造對引風機進行換型后，引風機出口煙道水平段由原來的混凝土煙道改為鋼制煙道。引風機出口煙道原結構設計如圖4所示，分析圖4發現，風機出口煙道設計存在豎直沖頂、直角翻轉、徑直對沖、紊流匯轉等不合理情況，判斷引風機在低負荷時煙氣流量偏小，煙氣在煙道中容易形成渦流，引起A引風機振動波動增大。

圖2 垂直方向振動頻譜

圖3 水平方向振動頻譜

圖4 引風機出口煙道示意

綜合以上分析可知，A引風機出口煙道設計不合理，低負荷時引風機出口煙道內煙氣擾動而形成渦流，導致風機振動波動增大。A引風機軸向振動原始值偏大，正常運行時幅值為3.0—3.5 mm；電動機在空試時軸向振動為2.7 μm；風機的磁力中心預拉量偏大1.5 mm等不良因素疊加造成該風機抗干擾能力差，是造成風機軸向振動超標的次要原因。

3 改造方案的制定

(1) 對引風機出口煙道內流場進行模擬實驗，在出口煙道內加裝導流板，優化引風機出口煙道內流場，減少引風機出口煙氣渦流現象，從而消除引風機振動幅值波動。

(2) 空試電動機，測量電動機磁力中心線;更換引風機調整墊，保證磁力中心線在標準范圍內;同時對電動機-風機聯軸器中心偏差進行復查，確保風機聯軸器中心偏差在標準范圍內(電動機側聯軸器電動機側應上張口0.26±0.02 mm，風機側應下張口0.26±0.02 mm)。

4 改造方案的實施

2017-05-01，機組調停備用期間，在A，B引風機出口煙道內加裝了3組導流板，第1組加裝了2塊，第2組、第3組分別加裝了3塊，如圖5所示。對加裝導流板前后引風機出口煙道流場進行了模擬實驗;加裝導流前，引風機出口煙氣流較為紊亂，流場分布不均；加裝導流板后，改善較為明顯。加裝導流板前引風機出口擋板門速度不均勻分布系數為8.45 %，改造后引風機出口擋板門速度不均勻分布系數為7.44 %。改造后引風機出口煙道整體壓力損失減小；加裝導流板前引風機出口煙道整體壓力損失為146 Pa，優化后引風機出口煙道整體壓力損失為119 Pa。綜上所述，加裝導流板后引風機出口煙道內流場不均勻度明顯降低，流場渦流現象改善較大。

圖5 加裝導流板的煙道結構

對引風機電動機磁力中心線進行了測量，與理論磁力中心線偏差1.5 mm；測量正在使用的聯軸器調整墊厚度為62 mm，更換為厚度63.5 mm的調整墊。同時，對電動機-風機聯軸器偏差進行檢查調整，電動機側上張口0.215 mm，風機側下張口0.24 mm，符合標準要求。

5 改造后的效果

(1) 對導流板加裝前后A引風機振動幅值波動現象進行對比，通過DCS查閱改造后A引風機低負荷期間振動情況，A引風機在低負荷期間振動穩定，無明顯的振動波動現象，風機運行期間出口煙道氣流穩定，無明顯擾動聲音，改善效果明顯。

(2) A引風機軸向振動幅值波動現象改善明顯，由修前最大值7.0 mm降低至4.3 mm。

6 結束語

綜上所述，該公司引風機振動幅值波動大的主要原因為：引風機出口煙道設計不合理，低負荷期間引風機煙道內部煙氣擾動較大，導致引風機出現振動增大。通過在引風機出口煙道內增加導流板，有效地消除了引風機出口煙氣渦流現象；同時，測量電動機運行期間的實際磁力中心線，對聯軸器調整墊進行了調整，消除了風機運行期間電磁中心不穩的情況，增大了風機抗干擾能力，徹底消除了引增合一改造后A引風機振動幅值波動大的缺陷。總之，旋轉設備的振動不僅與設備本身的制造安裝有關，還與設備所在的系統有很大關系，在處理旋轉設備振動問題時要通過振動頻譜、就地檢查測量、振動歷史曲線記錄、系統排查等各種手段進行綜合分析，而后根據排查情況進行具體分析，從而提高異常振動診斷及處理的成功率。