核電廠風(fēng)機(jī)振動(dòng)故障分析與處理

王志遠(yuǎn)　劉康

【摘 要】海南昌江核電廠通風(fēng)系統(tǒng)自投運(yùn)以來(lái)，已出現(xiàn)多起風(fēng)機(jī)振動(dòng)超標(biāo)故障，風(fēng)機(jī)振動(dòng)超標(biāo)將促使軸承、皮帶等零部件加速磨損，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)導(dǎo)致葉輪發(fā)生斷裂，影響廠房通風(fēng)。為了保證風(fēng)機(jī)在觸發(fā)振動(dòng)高報(bào)警時(shí)，振動(dòng)故障能得到及時(shí)有效地處理，避免風(fēng)機(jī)因持續(xù)高振動(dòng)造成其零部件磨損，針對(duì)以往發(fā)生的振動(dòng)故障進(jìn)行了分類分析，總結(jié)了風(fēng)機(jī)振動(dòng)故障常見(jiàn)的處理方法，從根本上解決振動(dòng)問(wèn)題，對(duì)今后風(fēng)機(jī)振動(dòng)故障的處理起著借鑒作用。

【關(guān)鍵詞】風(fēng)機(jī)；振動(dòng)；分析與處理

Fault Analysis and Treatment of Fan Vibration in Nuclear Power Plant

WANG Zhi-yuan LIU Kang

（Hainan Nuclear Power Co.， Ltd. Changjiang Hainan 572700， China）

【Abstract】Hainan Changjiang nuclear power plant ventilation system since it has been put into operation， there have been much wind machine vibration overproof， fan vibration exceeding the urges the bearing， accelerated wear belts and other parts， serious when will lead to fracture of the impeller， influence plant ventilation. In order to ensure the fan in vibration trigger high alarm， vibration fault can be dealt with promptly and effectively， avoid fan due to sustained high vibration caused by the abrasion of parts and components， in view of the vibration fault occurred in the past were classified analysis， summed up the fan vibration fault processing method， from the fundamental solution to the problem of vibration， the future fan vibration fault plays a reference role.

【Key words】Fan； Vibration； Analysis and treatment

0 前言

海南昌江核電廠共有風(fēng)機(jī)600余臺(tái)，為核電站各廠房、各不同工作區(qū)域的40多個(gè)通風(fēng)、空調(diào)系統(tǒng)提供空氣輸送動(dòng)力，保持廠房?jī)?nèi)的溫度在設(shè)備運(yùn)行和人員健康及安全所規(guī)定的范圍內(nèi)。其中皮帶傳動(dòng)的離心風(fēng)機(jī)約100余臺(tái)，因其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)發(fā)生振動(dòng)超標(biāo)故障較為頻繁，本文就此類風(fēng)機(jī)振動(dòng)故障的分析與處理方法進(jìn)行總結(jié)。

1 風(fēng)機(jī)振動(dòng)概述

所謂振動(dòng)是指設(shè)備受到外力的擾動(dòng)后，按一定的節(jié)奏和規(guī)律在原來(lái)平衡位置做往復(fù)運(yùn)動(dòng)的現(xiàn)象。在轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械設(shè)備中，應(yīng)將振動(dòng)控制在規(guī)定的范圍內(nèi)，過(guò)大的振動(dòng)將加速轉(zhuǎn)動(dòng)部件的磨損，影響設(shè)備的安全運(yùn)行。

機(jī)械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JB/T8689-1998《通風(fēng)機(jī)振動(dòng)檢測(cè)及其限值》中要求，撓性支撐的風(fēng)機(jī)振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)值應(yīng)不大于7.1mm/s，考慮到核電站設(shè)備的重要性及長(zhǎng)期運(yùn)行的安全性，海南昌江核電站對(duì)風(fēng)機(jī)振動(dòng)制定了更高的標(biāo)準(zhǔn)，要求振動(dòng)值高于5.5mm/s時(shí)觸發(fā)報(bào)警，振動(dòng)值高于6.3mm/s時(shí)跳機(jī)。

風(fēng)機(jī)振動(dòng)故障大致由以下三方面造成：一是，來(lái)自生產(chǎn)廠家的制造加工精度，如葉輪、主軸等零部件的精度誤差、平衡誤差、配合誤差及整機(jī)的裝配誤差；二是，來(lái)自施工單位的設(shè)備安裝質(zhì)量方面，如基礎(chǔ)剛度不足、水平度超差等；三是，來(lái)自使用單位的設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)方面，如預(yù)防性維修方案不合理、糾正性維修不徹底等。

2 風(fēng)機(jī)振動(dòng)原因分類及分析處理

2.1 基礎(chǔ)剛度不足

風(fēng)機(jī)支架基礎(chǔ)二次灌漿不合格，如混凝土強(qiáng)度不夠，地腳螺栓長(zhǎng)度不夠，地腳螺栓連接螺母、墊片松動(dòng)等均會(huì)引起劇烈的共振現(xiàn)場(chǎng)，嚴(yán)重時(shí)將導(dǎo)致地腳螺栓斷裂。

處理措施：加強(qiáng)日常巡檢，發(fā)現(xiàn)地腳螺栓松動(dòng)及時(shí)進(jìn)行緊固或加裝鎖緊墊片。如果緊固螺母后振動(dòng)仍未恢復(fù)正常，則應(yīng)檢查地腳螺栓是否發(fā)生斷裂。

2.2 基礎(chǔ)水平度超差

水泥基礎(chǔ)不平，減振器壓縮量不同，支架變形均會(huì)導(dǎo)致風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)水平度超差，從而引起風(fēng)機(jī)振動(dòng)超標(biāo)故障。

處理措施：需依次測(cè)量各個(gè)減振器的振動(dòng)值，若發(fā)現(xiàn)某個(gè)減振器振動(dòng)值與其他相差較大，可先通過(guò)調(diào)整減振器與支架之前的墊片厚度來(lái)調(diào)整減震器的壓縮量，若調(diào)整后振動(dòng)仍未消除，可在該減振器周圍試加墊鐵對(duì)水平度進(jìn)行補(bǔ)償，直至振動(dòng)恢復(fù)正常，必要時(shí)需對(duì)水泥基礎(chǔ)重新灌漿找平。

2.3 帶輪水平度超差

帶輪水平度超差不僅會(huì)造成振動(dòng)超標(biāo)，還會(huì)加速皮帶的磨損。

處理措施：可用細(xì)線靠在兩帶輪側(cè)面，通過(guò)電機(jī)側(cè)頂絲來(lái)調(diào)整電機(jī)側(cè)帶輪與風(fēng)機(jī)側(cè)帶輪的水平度，理論上皮帶輪的最大偏離角度為0.5°實(shí)際上可按偏移量小于皮帶切邊長(zhǎng)度的0.15%來(lái)控制。

2.4 皮帶張力不合適

皮帶過(guò)松或過(guò)緊都會(huì)降低使用壽命，而且易損傷軸承，造成振動(dòng)超標(biāo)。

處理措施：通過(guò)電機(jī)側(cè)頂絲來(lái)調(diào)整電機(jī)側(cè)帶輪與風(fēng)機(jī)側(cè)帶輪的相對(duì)距離，從而將皮帶調(diào)至合適的張力。

張力可通過(guò)在皮帶與帶輪的切邊中點(diǎn)處加一垂直帶邊的載荷G，使其產(chǎn)生規(guī)定的撓度σ來(lái)控制（如圖2）。

撓度σ：通常使切邊長(zhǎng)每100mm產(chǎn)生1.6mm撓度，即σ=1.6L/100，σ—撓度（單位：mm），L—兩皮帶輪切邊長(zhǎng)（單位：mm）。

最后將所施加的載荷G與測(cè)定張緊力所需的垂直力進(jìn)行對(duì)比，若在范圍內(nèi)則代表皮帶張力調(diào)整合格，若不在則重新進(jìn)行調(diào)整。

2.5 軸承磨損

軸承潤(rùn)滑失效，軸承游隙及軸承與軸承座的間隙超差均會(huì)促使軸承磨損，從而導(dǎo)致振動(dòng)超標(biāo)。軸承故障將產(chǎn)生異音及溫度飆升，可通過(guò)聽(tīng)棒檢查軸承的聲音或測(cè)量軸承溫度來(lái)進(jìn)行判斷。

處理措施：需定期更換軸承潤(rùn)滑脂；將軸承游隙及軸承與軸承座的間隙調(diào)整至規(guī)定的范圍內(nèi)并定期進(jìn)行檢查。

2.6 主軸與葉輪配合間隙過(guò)大

主軸與葉輪配合間隙過(guò)大不僅會(huì)導(dǎo)致振動(dòng)超標(biāo)，同時(shí)還會(huì)發(fā)出周期性的異響，若不及時(shí)處理，將會(huì)導(dǎo)致主軸和葉輪的加速磨損。

處理措施：可通過(guò)緊固葉輪鎖緊螺母來(lái)減小主軸與葉輪的間隙。

2.7 集流器與風(fēng)機(jī)葉輪之間的間隙不均勻

集流器與葉輪間隙不均勻，有可能發(fā)生摩擦現(xiàn)象，造成振動(dòng)超標(biāo)。

處理措施：重新調(diào)整集流器位置將間隙調(diào)至均勻，并將集流器緊固螺栓把緊以防發(fā)生竄動(dòng)。

2.8 風(fēng)機(jī)進(jìn)出口風(fēng)管道安裝不良

風(fēng)機(jī)進(jìn)出口風(fēng)管道安裝有偏差將導(dǎo)致進(jìn)出風(fēng)量不均勻，從而造成振動(dòng)超標(biāo)。

處理措施：對(duì)進(jìn)出口管道重新進(jìn)行調(diào)整，將偏差部分進(jìn)行找正。

2.9 葉輪本身不平衡

葉輪上的零部件松動(dòng)、變形或產(chǎn)生不均勻腐蝕、磨損；工作介質(zhì)中的固體顆粒沉積在葉輪上結(jié)垢；檢修更換的零部件質(zhì)量不均勻；葉輪制造時(shí)材質(zhì)不均勻；加工精度有誤差、裝配有偏差等都會(huì)造成風(fēng)機(jī)在運(yùn)行時(shí)振動(dòng)過(guò)大。

如果葉輪存在不平衡量，當(dāng)葉輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，葉輪的不平衡量將產(chǎn)生一個(gè)離心力。隨著轉(zhuǎn)速升高，離心力也逐漸變大。離心力通過(guò)軸承傳達(dá)到風(fēng)機(jī)上并引起振動(dòng)，產(chǎn)生噪音，加速軸承的磨損，降低風(fēng)機(jī)的使用壽命，甚至造成風(fēng)機(jī)控制失靈，發(fā)生嚴(yán)重事故。

處理措施：目前對(duì)葉輪不平衡校正的方法有兩種：用動(dòng)平衡機(jī)進(jìn)行校正和在正常工作轉(zhuǎn)速下在線調(diào)整。

通過(guò)動(dòng)平衡機(jī)進(jìn)行校正需解體風(fēng)機(jī)、吊運(yùn)葉輪至動(dòng)平衡機(jī)廠房，工序復(fù)雜，檢修時(shí)間較長(zhǎng)，一般只在風(fēng)機(jī)預(yù)防性維修時(shí)才使用。糾正性維修通常采用三點(diǎn)式在線調(diào)整動(dòng)平衡的方法，該方法操作簡(jiǎn)便、耗時(shí)較短且效果明顯，可避免二次安裝偏差，并可保證再短期內(nèi)恢復(fù)廠房的通風(fēng)，保障其他設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行。

通常風(fēng)機(jī)的振動(dòng)問(wèn)題較為復(fù)雜，純粹單一的振動(dòng)故障是不多見(jiàn)的。因此要想能迅速準(zhǔn)確地找出振動(dòng)故障的根源所在，需對(duì)以上振動(dòng)特征及原因加以掌握，進(jìn)而進(jìn)行分析并采取措施進(jìn)行有效地處理。

當(dāng)風(fēng)機(jī)觸發(fā)振動(dòng)高報(bào)警時(shí)，需首先檢查軸承、減震器等各位置的振動(dòng)情況；檢查皮帶的抖動(dòng)情況；檢查軸承溫度，潤(rùn)滑油加注量、品質(zhì)是否正常；轉(zhuǎn)動(dòng)部件是否有異音，特別是金屬的摩擦聲和撞擊聲；查找前期維修記錄，了解發(fā)生過(guò)的故障現(xiàn)象，并與之進(jìn)行對(duì)比，找出疑點(diǎn)。

風(fēng)機(jī)停運(yùn)后，根據(jù)產(chǎn)生振動(dòng)的原因，對(duì)疑似故障位置進(jìn)行重點(diǎn)檢查。在故障原因難以確定的情況下，應(yīng)該從最容易處理的部位開(kāi)始著手檢查，如檢查緊固件是否松動(dòng)、潤(rùn)滑是否失效等，逐一進(jìn)行排查，直到找出振動(dòng)故障的癥結(jié)。再結(jié)合風(fēng)機(jī)振動(dòng)故障的特性，通過(guò)分析表象就會(huì)準(zhǔn)確地判斷出故障的原因，從而針對(duì)故障原因進(jìn)行相應(yīng)的處理，從根本上解決振動(dòng)問(wèn)題，確保風(fēng)機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行。

3 結(jié)束語(yǔ)

風(fēng)機(jī)振動(dòng)的故障分析與處理是一項(xiàng)實(shí)踐性很強(qiáng)的技術(shù)，需要在平時(shí)的維修工作中多加積累，及時(shí)進(jìn)行分析總結(jié)。日常工作中，要注重歷史數(shù)據(jù)的累積，時(shí)刻關(guān)注設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)，了解設(shè)備的前期安裝及調(diào)試情況、設(shè)備運(yùn)行中出現(xiàn)過(guò)的故障缺陷及定期的維護(hù)保養(yǎng)狀況等。對(duì)設(shè)備的狀態(tài)有了概貌了解后，就能發(fā)現(xiàn)其漸變的特征，如磨損、結(jié)垢、振動(dòng)、溫度及聲音的變化，為日后設(shè)備出現(xiàn)振動(dòng)故障的診斷提供可靠的依據(jù)，以便在觸發(fā)振動(dòng)故障報(bào)警后能及時(shí)有效地進(jìn)行處理。

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[責(zé)任編輯：楊玉潔]