双级动叶可调轴流风机振动分析与解决方法

双级动叶可调轴流风机振动分析与解决方法作者：杨朝

来源：《中国科技纵横》2016年第03期

【摘要】引风机的任务是将炉膛产生的烟气吸入到脱硫设备中，要克服空预器、除尘器及烟道阻力，使炉膛形成负压，使炉膛内煤炭燃烧充分进行，以提高锅炉的热效率。引风机一般布置于锅炉尾部烟囱前面，脱硫系统入口连接。引风机的稳定运行，直接影响机组的稳定运行。本文根据实际案例，对引风机工作原理进行了阐述。

【关键词】引风机振动调节

1 概述

某电厂2×350MW锅炉由哈尔滨锅炉厂制造的亚临界压力一次中间再热自然循环锅炉，该炉型采用美国CE（燃烧工程公司）的专利，采用平衡通风以及四角切圆燃烧，燃料为贫煤。为适应新增的脱硫、脱硝系统，2014年在进行脱硝系统改造时，对引风机进行了换型。将原静叶可调轴流风机，换型为某风机厂生产的双级动叶可调轴流风机。

2 引风机工作原理

引风机主要用来维持炉膛压力，形成流动烟气，将烟气排除。一般布置在锅炉后部，电除尘出口，脱硫系统入口。HU25040-22G风机的组成部分为：进气箱、集流器、导叶、叶轮、一级叶片、二级叶片、轴承箱、主轴、扩散器、密封风机等。当风机叶轮旋转时，气体被叶轮轴向吸入和压出，在叶片的推挤作用下而获得能量，然后经导叶、扩散器沿轴向流出。轴流式风机的工作特点是流量大、压力低，使风机的高效工况区比较宽大，目前火电厂的引风机普遍采用轴流式。

3 问题描述

2014年4月1日，某电厂进行脱硝改造更换的2台引风机各方面条件已经具备，开始了设备试运行。两台风机一次投运成功：运行工况稳定，轴承最大振动不到2丝，温度、电流正常，同步偏差接近于零。在试运过程中，分别对2台风机进行了偏差试验，风机试验性能无异常。

2014年4月4日6：40分，2号机组并网后，2A引风机振动突然波至4.0mm/s。就地检查有风机壳体有明显振感。图1为2A引风机振动增大时的SIS画面。通过查阅SIS曲线，并网前振动情况：4月3日15：00前，2A引风机振动

4 第一次分析及处理

4月10日，风机试运行调试人员和试验研究院人员，连同风机厂家，共同到现场对风机进行了振动测试。风机转速为995r/min，计算出频率为16.7Hz。从2A引风机的频谱图可以看出，一倍频振动不明显，可以排除风机动平衡的问题。高倍频也不显著，推断出风机轴承没有问题。二倍频分量明显，并伴随有明显的干扰，初步怀疑是叶片发生漂移引起的。为进一步验证，我们又联系运行值班人员，对运行中的风机进行了一次全开全关试验，试验过程中，观察到风机振动没有明显变化。如果是叶片飘移的话，风机在动叶调节过程中肯定会产生振动变化的。因此，技术人员进上步排除了风机叶片飘移的推测。

根据其他电厂风机检测的经验，以及试验监测的结果，结合风机就地振动的部位在轴承箱部，电科院人员初步诊断为：轴承箱部螺栓松动。

4月13日，运行人员将引风机切换为2B引风机单侧运行。2A引风机揭开轴承箱上盖，按照厂家的技术要求标准，紧固轴承箱和底座结合端盖上的8条螺栓（轴承箱端盖每侧4条，共8条）。螺栓规格为M24*130，紧固力矩为650N.m。

但处理后试运效果并不理想。2A引风机重新启动后，就地振感依然明显， X向振动

4.1mm/s，Y向振动2.1mm/s。根据频谱分析：X向、Y向二倍频分量较大，Z向一、二、三倍频均信号明显。轴向的频谱更加复杂些。二倍频分量较大和风机轴向装置有关。

由于机组运行需要，不能再进行下一步的检查，暂时推断，有可能是螺栓紧固后，轴系中心发生偏移了。

5 第二次检查分析

由于风机的水平振动和垂直振动的数值都较稳定，未呈现明显的波动，所以决定暂时维持风机运行，直到机组停机。

2014年9月，利用2号机组大修停机机会，风机厂代表到现场对2A引风机进一步进行了检查。

首先测量了轴承箱前后轴承座与厚法兰间隙。轴承座一级叶片处法兰没有间隙，二级叶片处轴承座法兰在风机左侧约100mm长度有0.05mm的间隙。后又在左侧轴承箱翼型筒的连接筋板焊缝上发现一条长约370mm的裂缝，并在对称的焊缝位置看到疑似裂纹。复查风机的联轴器张口，结果：电机侧上张口0.01mm，右张口0.03mm；风机侧上张口0.257mm，侧张口为0。（联轴器找正的标准为厂家提供：风机侧下张口0.20mm～0.25mm，电机侧上张口

0.20mm～0.25mm，侧张口0.05mm以内。）根据以上测量结果，说明风机联轴器对轮张口已偏离标准值，同时证明电科院根据频谱的推论是正确的。

6 确认处理方案

（1）全面检查风机外壳焊缝。检查要求：着色探伤检查下半部所有焊缝（包括后导叶+芯筒角焊缝、后导叶+外壳壳体角焊缝、芯筒支撑板+对口法兰角焊缝、叶轮外壳+加强筋（支撑板）+芯筒外壳角焊缝，对有裂纹的角焊缝进行标注。

（2）打磨焊接。用角向磨光机对裂纹焊缝进行打磨处理，打磨深度4-5mm。选用J507焊条（φ4），按说明书进行烘干处理。焊接时，必须控制工件温度（工件温度≤80度）可以采用分段焊接，工件温度≥80度时必须停止焊接，等待工件冷后再焊，焊高K=7mm.焊接时须用短弧操作，注意焊接速度，速度不宜过快，以避免产生较大的焊接变形。

（3）复查电机磁力中心线、伺服阀中心度，重新进行联轴器找正。

7方案实施情况

首先检查风机轮毂里面的叶片轴系、曲柄、滑块等零部件受力部位进行着色探伤检查，确认无损伤。

然后对翼型筒裂纹进行补焊。经检查，板焊缝裂共发现七处，对裂纹全部进行了打磨焊接。焊接时首先对翼型筒筋板处进行临时加固，然后在翼型筒在轴承座两侧的径向和轴向分别架设百分表，以便随时观察、控制焊接变形情况。直至焊接工作全部完成。由焊接过程措施控制严密，使翼型筒的变形量始终控制在一定范围，从而减少了校正的工作量。补焊工作完成后，重新回装轴承座。用红丹粉在轴承箱和轴承座的接合面处进研磨，修正。

调整后风机的各项安装项目数据为：电机端上张口0.17mm，左右偏差0.012mm；叶轮端下张口0.18mm，左右偏差0.035mm；主轴预拉量4mm；伺服阀重新找正径向跳动0.04mm，完全符合风机安装要求。在所有检修工作完成后对风机进行冷态试转，振动良好。11月初机组大修结束，机组重新并网发电，#2A引风机进入热态运行，据监测该风机振动正常，振动值约1.0mm/s。

8原因总结

安装初期风机冷态运转振动良好，但是在4月4日一到并网发电风机进入热态运行后风机的振动值就立即上涨，从4月4日振动增大后直到大修前的8月份，在长达4个多月的运行时间里，风机的水平振动和垂直振动的数值都较稳定，未呈现明显的波动。这说明在从4月4日开始的这4个月里，振动因素单一，且一直稳定地存在。

基于以上规律来分析，可以肯定风机在冷态和热态运行时有着不同的振动表现，即引起风机振动的因素对运行的工况较为敏感。根据每种可能性进行针对排除和分析：