淺析1000MW機組引風機故障原因及對策

摘要：本文主要針對電廠引風機在運行中出現的振動以及軸承溫度突變等故障進行頻譜分析對比及處理措施，利用數值模擬計算來進行全面分析故障原因，從而針對性的提出治理措施，加強對設備的維護和檢修質量控制力度，預防后續同類故障發生，確保設備安全穩定運行。

關鍵詞：軸流風機 靜葉可調 振動超溫

引風機是將鍋爐的煙氣抽出，維持鍋爐負壓的作用。煙氣經過空預器--電除塵后進入到引風機送入到脫硫系統或直接排入到煙囪。相對轉動設備來說具有振動、軸承磨損和葉輪疲勞損壞等諸多問題，因此，做好引風機的日常維護檢修是防止引風機因軸承損壞停運而影響電廠發電負荷的關鍵

1 概況

1.1設備概況

該燃煤機組一期2×1000MW機組配套鍋爐由東方鍋爐（集團）股份有限公司設計制造，型號為DG3024/28.25-Ⅱ1。鍋爐為超超臨界參數變壓直流爐，一次再熱、單爐膛、平衡通風、尾部雙煙道結構、煙氣擋板調節再熱汽溫。機組于2013年投產發電，同步建設煙氣除塵、脫硫、脫硝設施。每臺爐配備3臺成都電力機械廠生產的HA46036--8Z型靜葉可調軸流式引風機，最高轉速995r/min（定速）。

1.2 故障情況

2017年1月31日夜間引風機1B瞬間振動值達到8mm/s，為保證設備安全，對引風機1B進行了停運處理，解體檢查發現葉輪6顆壓板螺栓松動，壓盤定位銷斷裂，葉輪出現軸向位移，位移值達到6.5MM，前盤孔徑處有三處裂紋，隨即葉輪與軸承箱返廠檢修。廠家葉片探傷發現根部有一處長度大約 10mm裂紋，測量軸頭存在單側磨損現象，測量值達到0.5mm.，推力軸承外圈與軸承箱間隙過大，內壁軸肩磨損達到0.1mm；軸承滾珠存在斑點、起皮現象。

2 頻譜檢測分析比較

2.1.現場查看了風機近期的DCS歷史數據，根據歷史數據顯示，該風機振動符合如下規律：風機振動值隨葉片開度增加而減小，即低負荷時振動值大，高負荷時振動值相對較小。引風機在高負荷時振速可以下降到1.3mm/s。在低負荷時會波動到5.1mm/s。如圖：

引風機水平方向振速譜圖

從譜圖來看，振動的主要構成部分是1倍頻與13倍頻（也就是1倍葉片通過頻率），但主要問題推斷是動不平衡所造成的1倍頻振動。1倍通過頻率也是對應了氣流沖擊振動，其主要是針對葉輪葉片處，氣流沖擊的特性就是會隨著氣流變化造成振動發生波動。所以建議在具備停機條件的情況下對葉輪葉片進行清灰處理，若清灰后依然振動值偏大就需要進行現場動平衡處理。 另外檢查風道系統中是否有影響氣流的故障因素。

2.2軸承磨損松動

如圖1引風機3點頻譜圖中，以明顯的1X及其整數倍諧頻成分主導，存在磨損松動現象。在3點頻譜高頻范圍內，有明顯底噪抬高現象，DW圖中，最大沖擊值達20.455g，沖擊明顯，軸承存在磨損松動現象。

解調頻譜圖中存在0.43X即軸承保持架故障頻率成分及其豐富的諧波，且在頻譜圖中的高頻范圍內有FT成分明顯的高幅值諧波，保持架磨損。

3解體情況

3.1通過對軸承箱解體檢查發現：前軸承內潤滑油量充足，中后軸承潤滑油脂已經受熱融化成稀油；中軸承滾珠保持架變形減薄斷裂成多段，滾道內也夾雜滾珠脫落的鐵皮，滾珠及滾道有明顯燒灼痕跡，軸承外圈有2條貫穿裂紋，前軸承和后軸承未見明顯異常，軸承箱清洗檢查未見異常磨損。

3.2葉輪及主軸承檢查情況

1）對葉輪所有焊縫及內孔進行探傷檢查，發現葉輪內孔處有3條裂紋，1片葉片的根部焊縫處有1條裂紋；

2）主軸與葉輪配合處磨損嚴重，超差約0.5mm；

4、 原因分析及對策

4.1葉輪產生裂紋的原因分析

通過葉輪裂紋的形式分析（見下圖），該裂紋應是由于疲勞而產生的。而產生疲勞裂紋的主要原因是振動偏大，造成振動偏大的可能原因如下：

1） 葉輪安裝不到位，即葉輪存在傾斜，使得葉輪內孔與主軸局部接觸。

2） 葉輪安裝時，壓盤螺栓未按規定力矩擰緊，風機在長期運行時，壓盤螺栓由于振動而松動，導致葉輪傾斜，從而使葉輪內孔與主軸局部接觸。

綜上所述，由于葉輪傾斜，導致葉輪內孔與主軸局部接觸，而在接觸部分就會存在較大的應力，應力集中部分就容易產生疲勞裂紋；而且該情況也會導致葉輪內孔與主軸磨損（從主軸檢查結果可得到佐證），導致葉輪與主軸之間的間隙過大，從而加速了風機振動繼續偏大，使得壓盤螺栓松動，加速了葉輪裂紋的產生。

4.2軸承燒損故障可能有以下幾個方面的原因：

1） 裝配原因：推力軸承在運行過程中必須保持適當承載，否則會產生滑動二不是單純的滾動狀態，一旦發生滑動就會導致軸承油膜破壞，潤滑不良產生干磨而導致損壞軸承；

2） 軸承質量原因：在軸承安裝時，須對背靠背的兩個推力軸承之間的內、外隔圈進行測量，并在測量后確定外隔圈的尺寸已保證外隔圈與軸承外圈之間的游隙在標準范圍內；

3）軸承箱裝復后的軸串間隙未有效控制在0.05-0.08mm之間，本體部分安裝時各部位螺栓未達到力矩標準。

5 結論

從上述分析可知，主要可能有如下原因：1.軸承存在質量問題，產生較大的不平衡離心力，導致風機振動值偏大；2.聯軸器不對中；3.軸承座、殼體連接支撐不良，存在裂紋、連接松動等故障；4.周向流體不均，致使出現較大的葉片通過頻率；5.軸承安裝松動、配合間隙不良；

為確保風機安全穩定運行，在今后的檢修維護中螺栓應用力矩扳手嚴格按照風機廠所規定的力矩緊固；本體部分安裝時各部位螺栓應按照風機廠所規定的力矩值用力矩扳手緊固，前、中、后軸承加油管裝復前內部應清理干凈再進油脂，直至管內油脂干凈無雜質。

參考文獻：

[1] 成都電力機械廠《靜葉可調軸流式通風機使用說明書》.

[2] ALSTOM旋轉機械狀態監測及故障診斷（振動）講義.

[3] 旋轉機械振動分析征兆一般規律表 [機械設備故障診斷129-135，鐘秉林.

[4] DLT748.5-2001火力發電廠鍋爐機組檢修導則第5部分：煙風系統檢修.

[5] 《金屬材料的腐蝕疲勞》王榮 著.

（作者單位：華電江蘇能源有限公司句容發電廠）

作者簡介：潘建強（1973--）男，江蘇常州人，工程師，本科，長年從事鍋爐檢修、技術管理工作（E-mail：pjq_jrhd@126.com）。