垃圾發(fā)電廠引風(fēng)機(jī)振動(dòng)分析及現(xiàn)場(chǎng)處理

襄陽(yáng)恩菲環(huán)保能源有限公司，湖北 襄陽(yáng) 441000

1 設(shè)備基本情況

垃圾焚燒爐引風(fēng)機(jī)如圖1所示，由變頻電機(jī)、聯(lián)軸器、軸承座、葉輪串聯(lián)組成，共用一臺(tái)底座。主要用途是產(chǎn)生穩(wěn)定的負(fù)壓，使垃圾焚燒爐的高溫?zé)煔庀绕椒€(wěn)通過(guò)余熱鍋爐，再經(jīng)過(guò)煙氣凈化處理系統(tǒng)，然后通過(guò)煙囪排放到大氣中。引風(fēng)機(jī)參數(shù)如表1所示。

表1 引風(fēng)機(jī)參數(shù)

圖1 引風(fēng)機(jī)布置結(jié)構(gòu)圖

2 現(xiàn)象

引風(fēng)機(jī)為變頻驅(qū)動(dòng)，根據(jù)爐膛所需負(fù)荷進(jìn)行轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)。使用環(huán)境具有粉塵大，溫度高，氣體有腐蝕性。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，引風(fēng)機(jī)的振動(dòng)指標(biāo)逐漸變得不穩(wěn)定，使用過(guò)程中實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)顯示振動(dòng)較大，垂直方向最大振動(dòng)值為8.4mm/s，水平方向最大振動(dòng)值為4.8mm/s。風(fēng)機(jī)隨前部負(fù)荷的增大而增大，在950～1050r/min時(shí)，振動(dòng)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(jìn)行分析，可以清晰明了并針對(duì)性地查找故障點(diǎn)。

圖2 檢查方法因果圖

（1）檢查引風(fēng)機(jī)葉輪。引風(fēng)機(jī)為離心式，工作環(huán)境有粉塵，這兩種特性造成葉輪容易積灰，造成葉輪旋轉(zhuǎn)不平衡。打開(kāi)檢查孔后，對(duì)葉片進(jìn)行逐片檢查，并仔細(xì)檢查葉輪和輪轂焊接區(qū)域是否有焊接缺陷和開(kāi)裂區(qū)域，發(fā)現(xiàn)未有積灰或其他異常。（2）檢查彈性柱銷(xiāo)聯(lián)軸器。聯(lián)軸器直接關(guān)聯(lián)電機(jī)和主軸，如果不對(duì)中會(huì)在兩軸之間形成附加彎矩，在轉(zhuǎn)動(dòng)一圈時(shí)，兩端軸的受力隨轉(zhuǎn)動(dòng)形成一個(gè)周期激勵(lì)的交變應(yīng)力，進(jìn)而形成振動(dòng)。拆開(kāi)聯(lián)軸器，檢查彈性柱銷(xiāo)的磨損情況，檢查結(jié)果顯示柱銷(xiāo)和其銷(xiāo)孔都比較正常。采用一點(diǎn)測(cè)量法，使用兩塊百分表分別測(cè)量聯(lián)軸器外圓和端面在同一方向上的偏差值。平行偏差0.03mm、開(kāi)口偏差0.07mm，表明聯(lián)軸器正常。兩聯(lián)軸器之間的間隙為2mm，對(duì)此2mm數(shù)值偏小，暫時(shí)不予調(diào)整。（3）軸承座潤(rùn)滑油及座體連接。通過(guò)軸承座視鏡觀察潤(rùn)滑油，油位正常且無(wú)乳化現(xiàn)象；軸承座螺栓無(wú)松動(dòng)現(xiàn)象。通過(guò)圖2逐步進(jìn)行分析，排除內(nèi)因后，振動(dòng)故障依然沒(méi)有減弱的跡象，此時(shí)，只能引入動(dòng)平衡分析儀來(lái)進(jìn)行故障點(diǎn)查找。

4 引風(fēng)機(jī)現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡

現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡技術(shù)是對(duì)旋轉(zhuǎn)機(jī)械進(jìn)行振動(dòng)測(cè)量和平衡校正的一種方法。其基本原理是安放標(biāo)準(zhǔn)試重，臨時(shí)改變轉(zhuǎn)子的質(zhì)量分布，測(cè)量由此引起的振動(dòng)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(zhì)量大小和相位。采用現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡技術(shù)的優(yōu)勢(shì)：減少拆裝工作量，保證原有安裝精度，對(duì)葉片、軸承的影響小，校準(zhǔn)周期短?？梢杂行岣咿D(zhuǎn)子系統(tǒng)的平衡精度，減少設(shè)備其他部件的故障。

（1）排除喘振轉(zhuǎn)速。啟動(dòng)全程數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)，當(dāng)轉(zhuǎn)速為1020r/min時(shí)通過(guò)監(jiān)測(cè)得到最高振動(dòng)值為7.6mm/s，超過(guò)此轉(zhuǎn)速或低于此轉(zhuǎn)速時(shí)，振動(dòng)值立即下降，表明此轉(zhuǎn)速為風(fēng)機(jī)的喘振共振區(qū)域，使用過(guò)程中應(yīng)該避開(kāi)此轉(zhuǎn)速。（2）測(cè)量并比較振動(dòng)值。采用VMI公司的VIBER X5振動(dòng)分析儀對(duì)引風(fēng)機(jī)驅(qū)動(dòng)側(cè)及側(cè)軸承座軸向、垂直徑向、水平徑向的振動(dòng)值進(jìn)行測(cè)量（如圖3所示）并比較：①軸承座軸向值如果偏大，表明振動(dòng)由聯(lián)軸器同軸度偏差較大及軸的熱伸縮等原因引起，是非動(dòng)平衡造成的影響因素，直接調(diào)整聯(lián)軸器即可。②軸承座的徑向的垂直振動(dòng)值較大，表明振動(dòng)是由軸承間隙過(guò)大或地角螺栓松動(dòng)引起，也可排除動(dòng)平衡因素影響。③軸承座的徑向水平振動(dòng)值較大，表明振動(dòng)可能受風(fēng)輪動(dòng)不平衡因素影響，需要進(jìn)行頻譜分析。

圖3 各軸承及葉片檢測(cè)值

風(fēng)機(jī)在軸徑垂直方向均達(dá)到了A級(jí)的水平，表明軸承間隙在合理范圍內(nèi)，如表2所示。為了排除聯(lián)軸器對(duì)動(dòng)平衡的影響，參考引風(fēng)機(jī)說(shuō)明書(shū)要求，調(diào)整聯(lián)軸器間隙在要求的6～8mm，再次測(cè)量，軸向振動(dòng)值降到了3mm/s左右，但是水平方向的振動(dòng)值依然偏高。（3）對(duì)風(fēng)機(jī)的葉輪增加試配重并試運(yùn)轉(zhuǎn)。試加配重m的大小的計(jì)算公式如下：

表2 軸承座振動(dòng)監(jiān)測(cè)數(shù)值

式中：m為試加配重重量，kg；M為葉輪自身質(zhì)量，kg；G為葉輪平衡精度等級(jí)，mm/s；r為試加配重半徑，mm；n為風(fēng)機(jī)葉輪轉(zhuǎn)速，r/min。葉輪質(zhì)量1500kg，轉(zhuǎn)速1440r/min，配重半徑為800mm。將振動(dòng)值4.15mm/s作為平衡精度等級(jí)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(dòng)平衡儀VIBER X5測(cè)量振動(dòng)值，并進(jìn)行自動(dòng)分析，自動(dòng)檢測(cè)分析后得到需要增加的配重為15g，遠(yuǎn)低于式（1）計(jì)算的80g。表明葉輪動(dòng)平衡狀態(tài)是正常的，不需要再進(jìn)行校準(zhǔn)。（4）通過(guò)所有測(cè)點(diǎn)的相位分析，可知MIH與FIH相位差接近180°且以2倍頻為主，說(shuō)明聯(lián)軸器對(duì)中或結(jié)構(gòu)變形扭曲。再次使用百分表檢查聯(lián)軸器，檢測(cè)到間隙值5mm和對(duì)中值為0.07mm，這兩個(gè)值處于說(shuō)明書(shū)要求范圍。對(duì)風(fēng)機(jī)框架結(jié)構(gòu)進(jìn)行相位分析，發(fā)現(xiàn)電機(jī)底座的風(fēng)機(jī)框架結(jié)構(gòu)與風(fēng)機(jī)底座的框架結(jié)構(gòu)相位差也接近180°。（5）通過(guò)電機(jī)及風(fēng)機(jī)所有測(cè)點(diǎn)的振動(dòng)數(shù)據(jù)采集，并由上述檢查結(jié)果綜合分析，通過(guò)圖2繼續(xù)進(jìn)行分析，表明引風(fēng)機(jī)最后的振動(dòng)源主要原因是外因，即引風(fēng)機(jī)的振動(dòng)數(shù)值大是基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度影響造成。檢查引風(fēng)機(jī)機(jī)座，其機(jī)座為鋼板焊接結(jié)構(gòu)，中間加強(qiáng)肋為板材拼焊，在主軸軸向方向未發(fā)現(xiàn)加強(qiáng)支撐結(jié)構(gòu)，徑向?yàn)殇摪搴附?。隨即采取如下措施：①對(duì)引風(fēng)機(jī)減振器進(jìn)行檢查，避免減振器損壞或老化失效。②對(duì)引風(fēng)機(jī)機(jī)座空間進(jìn)行軸向和徑向結(jié)構(gòu)加固，在合適位置進(jìn)行結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)。

經(jīng)過(guò)上述方法處理后，風(fēng)機(jī)驅(qū)動(dòng)側(cè)軸承座振動(dòng)值為1.8mm/s，非驅(qū)動(dòng)側(cè)軸承座振動(dòng)值為2.1mm/s，引風(fēng)機(jī)在工作狀態(tài)時(shí)的振動(dòng)值達(dá)到了優(yōu)良水平，由此證明此次振動(dòng)改善是成功的。

5 結(jié)束語(yǔ)

垃圾焚燒發(fā)電廠引風(fēng)機(jī)振動(dòng)故障誘因較多，振動(dòng)的主要原因是葉片不平衡，采用因果分析法逐步檢查引風(fēng)機(jī)故障，可以準(zhǔn)確排除所有的故障點(diǎn)；利用動(dòng)平衡測(cè)量?jī)x器對(duì)離心式風(fēng)機(jī)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡分析和測(cè)量，能夠縮短檢修時(shí)間，降低維護(hù)成本，平衡效果和精度直觀準(zhǔn)確，不用對(duì)風(fēng)機(jī)進(jìn)行解體就可以從根本上解決振動(dòng)不合格的問(wèn)題，效果顯著。在垃圾焚燒發(fā)電廠中還涉及許多風(fēng)機(jī)、泵、攪拌器等設(shè)備的應(yīng)用，因此可以將該方法加以推廣和運(yùn)用。