垃圾發電廠引風機振動分析及現場處理

襄陽恩菲環保能源有限公司，湖北 襄陽 441000

1 設備基本情況

垃圾焚燒爐引風機如圖1所示，由變頻電機、聯軸器、軸承座、葉輪串聯組成，共用一臺底座。主要用途是產生穩定的負壓，使垃圾焚燒爐的高溫煙氣先平穩通過余熱鍋爐，再經過煙氣凈化處理系統，然后通過煙囪排放到大氣中。引風機參數如表1所示。

表1 引風機參數

圖1 引風機布置結構圖

2 現象

引風機為變頻驅動，根據爐膛所需負荷進行轉速調節。使用環境具有粉塵大，溫度高，氣體有腐蝕性。經過長時間運行，引風機的振動指標逐漸變得不穩定，使用過程中實時數據顯示振動較大，垂直方向最大振動值為8.4mm/s，水平方向最大振動值為4.8mm/s。風機隨前部負荷的增大而增大，在950～1050r/min時，振動為最高值，且噪聲較高。

3 檢查方法

借助因果圖（如圖2所示）進行分析，可以清晰明了并針對性地查找故障點。

圖2 檢查方法因果圖

（1）檢查引風機葉輪。引風機為離心式，工作環境有粉塵，這兩種特性造成葉輪容易積灰，造成葉輪旋轉不平衡。打開檢查孔后，對葉片進行逐片檢查，并仔細檢查葉輪和輪轂焊接區域是否有焊接缺陷和開裂區域，發現未有積灰或其他異常。（2）檢查彈性柱銷聯軸器。聯軸器直接關聯電機和主軸，如果不對中會在兩軸之間形成附加彎矩，在轉動一圈時，兩端軸的受力隨轉動形成一個周期激勵的交變應力，進而形成振動。拆開聯軸器，檢查彈性柱銷的磨損情況，檢查結果顯示柱銷和其銷孔都比較正常。采用一點測量法，使用兩塊百分表分別測量聯軸器外圓和端面在同一方向上的偏差值。平行偏差0.03mm、開口偏差0.07mm，表明聯軸器正常。兩聯軸器之間的間隙為2mm，對此2mm數值偏小，暫時不予調整。（3）軸承座潤滑油及座體連接。通過軸承座視鏡觀察潤滑油，油位正常且無乳化現象；軸承座螺栓無松動現象。通過圖2逐步進行分析，排除內因后，振動故障依然沒有減弱的跡象，此時，只能引入動平衡分析儀來進行故障點查找。

4 引風機現場動平衡

現場動平衡技術是對旋轉機械進行振動測量和平衡校正的一種方法。其基本原理是安放標準試重，臨時改變轉子的質量分布，測量由此引起的振動大小和相位變化，由試重的影響效果確定出真正需要的校正質量大小和相位。采用現場動平衡技術的優勢：減少拆裝工作量，保證原有安裝精度，對葉片、軸承的影響小，校準周期短。可以有效提高轉子系統的平衡精度，減少設備其他部件的故障。

（1）排除喘振轉速。啟動全程數據監測，當轉速為1020r/min時通過監測得到最高振動值為7.6mm/s，超過此轉速或低于此轉速時，振動值立即下降，表明此轉速為風機的喘振共振區域，使用過程中應該避開此轉速。（2）測量并比較振動值。采用VMI公司的VIBER X5振動分析儀對引風機驅動側及側軸承座軸向、垂直徑向、水平徑向的振動值進行測量（如圖3所示）并比較：①軸承座軸向值如果偏大，表明振動由聯軸器同軸度偏差較大及軸的熱伸縮等原因引起，是非動平衡造成的影響因素，直接調整聯軸器即可。②軸承座的徑向的垂直振動值較大，表明振動是由軸承間隙過大或地角螺栓松動引起，也可排除動平衡因素影響。③軸承座的徑向水平振動值較大，表明振動可能受風輪動不平衡因素影響，需要進行頻譜分析。

圖3 各軸承及葉片檢測值

風機在軸徑垂直方向均達到了A級的水平，表明軸承間隙在合理范圍內，如表2所示。為了排除聯軸器對動平衡的影響，參考引風機說明書要求，調整聯軸器間隙在要求的6～8mm，再次測量，軸向振動值降到了3mm/s左右，但是水平方向的振動值依然偏高。（3）對風機的葉輪增加試配重并試運轉。試加配重m的大小的計算公式如下：

表2 軸承座振動監測數值

式中：m為試加配重重量，kg；M為葉輪自身質量，kg；G為葉輪平衡精度等級，mm/s；r為試加配重半徑，mm；n為風機葉輪轉速，r/min。葉輪質量1500kg，轉速1440r/min，配重半徑為800mm。將振動值4.15mm/s作為平衡精度等級G，代入上式得到試配重為80g。在不增加配重的情況下，利用動平衡儀VIBER X5測量振動值，并進行自動分析，自動檢測分析后得到需要增加的配重為15g，遠低于式（1）計算的80g。表明葉輪動平衡狀態是正常的，不需要再進行校準。（4）通過所有測點的相位分析，可知MIH與FIH相位差接近180°且以2倍頻為主，說明聯軸器對中或結構變形扭曲。再次使用百分表檢查聯軸器，檢測到間隙值5mm和對中值為0.07mm，這兩個值處于說明書要求范圍。對風機框架結構進行相位分析，發現電機底座的風機框架結構與風機底座的框架結構相位差也接近180°。（5）通過電機及風機所有測點的振動數據采集，并由上述檢查結果綜合分析，通過圖2繼續進行分析，表明引風機最后的振動源主要原因是外因，即引風機的振動數值大是基礎結構強度影響造成。檢查引風機機座，其機座為鋼板焊接結構，中間加強肋為板材拼焊，在主軸軸向方向未發現加強支撐結構，徑向為鋼板焊接。隨即采取如下措施：①對引風機減振器進行檢查，避免減振器損壞或老化失效。②對引風機機座空間進行軸向和徑向結構加固，在合適位置進行結構補強。

經過上述方法處理后，風機驅動側軸承座振動值為1.8mm/s，非驅動側軸承座振動值為2.1mm/s，引風機在工作狀態時的振動值達到了優良水平，由此證明此次振動改善是成功的。

5 結束語

垃圾焚燒發電廠引風機振動故障誘因較多，振動的主要原因是葉片不平衡，采用因果分析法逐步檢查引風機故障，可以準確排除所有的故障點；利用動平衡測量儀器對離心式風機進行現場動平衡分析和測量，能夠縮短檢修時間，降低維護成本，平衡效果和精度直觀準確，不用對風機進行解體就可以從根本上解決振動不合格的問題，效果顯著。在垃圾焚燒發電廠中還涉及許多風機、泵、攪拌器等設備的應用，因此可以將該方法加以推廣和運用。