锅炉高压风机振动产生的原因和消除

2022-09-11

热电锅炉高压罗茨风机型号:PJL300C。压力58.86KPa;风量76.6M2/S;转速989R/MIN。2014年9月6#锅炉在启动过程中发生高压风机电机振动现象, 高压风机出口压力高, 出口管道安全阀不断动作, 风机电机轴承温度高, 达到70℃, 风机电机轴测振动大, 怀疑电机损坏, 更换电机并且进行滤网清扫, 运行后检查风机联轴器水平、对中情况, 发现振动仍然大, 电机水平方向振动振幅最高达到0.22mm, 在运行的过程中, 风机的本体由原来的无振动感觉变为较为明显的振动, 并出现了异音。为避免风机振动过大, 出现更大的故障, 决定停炉后处理高压风机的振动故障。

1 高压风机振动的产生原因分析

风机在运行中的故障现象, 总体表现为:

1.1 电机温度高, 温升快;

1.2 负荷超载, 出口压力高, 安全阀频繁动作;

1.3 振动加剧, 风机电机联轴器侧振动大, 风机本体从不振动到振动;

1.4 风机电机空载试验无明显振动;

根据以上现象分别进行分析:

电机温升高:可能的原因为系统阻力过大, 或进气温度过高, 需要降低阻力或进气温度。实际中进气温度一直不高, 可以排除进气温度问题。润滑油脏, 可更新润滑油。

系统负荷超载:有可能系统的阻力过大, 管网阻塞, 可以检查系统从风机出口至返料风帽的管路中是否有阻塞现象, 予以排除消除阻力的原因。空气滤清器中, 滤料含尘过大, 应清洗或更换滤网。

振动加剧:可能的原因分别为轴承的振动磨损、联轴器的水平的不对中或地脚螺栓的松动。

管路的异音:进出口消音器失效, 需更换或修理消音器;消音器小孔阻塞, 须重新更换消声器内筒壁上的玻璃布;由振动的原因, 吸声材料下坠, 造成消声效果降低。

为了更好的了解风机的振动的源头, 更好地解决问题, 在风机为停运之前, 我们联系检验中心对风机的运行状况进行在线检测。检测分别对风机水平联轴器侧、电机联轴器侧、电机远端及机组台板分别进行了在线振动检测, 初步认定为机械松动, 轴承损坏可能性小一些。

下面是振动最大处的电机联轴器侧三个方向的振动频谱图。

以上图中, 16.46Hz为工频 (即一倍频) , 其它频谱为谐波, 高频能量不高。

简单看频谱图故障应为机械松动, 松动引起的振动, 幅值与负荷密切关联, 随负荷的增大而增大, 主要表现在基础或地脚螺栓松动, 但在现场观察了基础, 未见明显的地脚螺栓现象。

从频谱图中看, 轴承故障的可能性不大。因为滚动轴承产生故障, 可能会产生四种类型频率的振动:随机的超声频率;轴承零部件的自振频率;轴承故障特征频率等, 图中不明显。

轴承松动在频谱的表现上不明显, 但轴承振动导致配合部件的相对运动, 如果这个相对运动轻微但不间断, 则轴承会产生磨损, 这种磨损产生颗粒, 会导致研磨和松动加大。如果松动增大到轴承内圈或外圈的显著运动, 安装表面 (孔径, 外径和侧面) 将磨损和发热, 引起噪声和晃动, 根据风机振动上看现象有可能轴承内圈松动, 轴承间隙变大。

根据以上分析, 判断故障的发生原因主要是在管路上的问题, 应先处理风道不畅, 消减管道的阻力, 降低负荷;然后检查轴承的内外圈可能发生轻微的松动, 检查轴承的间隙。由于在线频谱图表示的故障源头不清晰明显, 为了彻底消除缺陷, 需要对引起振动的因素进行逐项的排查。

2 振动的消除

根据以上有可能发生振动的因素, 检修中从以下几个方面进行了排查。

2.1 检查风机地脚螺栓, 检查发现地脚螺栓牢固, 重新适当紧固。排除地脚松动方面的影响。

2.2 进行风机入口出口滤网的检查, 未发现过大的尘粒堵塞, 重新清扫过滤网。

2.3 管路的检查:

从风机出口至返料床的阻力部件分别为出口逆止阀、分别进入左右返料风室的4个配风蝶阀, 蝶阀后的转子流量计, 及返料床上的返料风帽。

对管路我们采用打开口检查内部情况, 出口逆止门、转子流量计均无堵塞, 返料风帽进行了清理, 未见严重堵塞。

而4个配风蝶阀出现了较严重的堵塞, 见图。返料东侧小床风门开度处于节流状态。西侧风门开度接近于关闭状态严重不正常。

图中:东侧小床风室管道 (西侧) 开度不正常, 进行了调整处理。

我们认为这是风道阻力产生的主要原因, 消除了管道的阻力, 风机的运行状况将得到很大的改观。这几个蝶阀由于阀门的开度由几个顶丝固定, 检修过程中也未接触, 出现这个问题判断是锅炉更换空气预热器的施工中的强烈管道振动所造成的顶丝松动, 造成开度变化, 运行出现问题也未对此关注, 这是以后应注意的问题和教训。

2.4 风机轴承、电机轴承的打开检查加油。

由于轴承的振动逐渐加大, 对轴承的状态有了担心和忧虑, 虽然找到了故障的根源, 但对轴承也需要进行检查, 以确保其长周期的运行。因此对风机轴承、电机轴承的打开检查加油。

检查发现电机轴承无异常, 风机轴承间隙稍大, 外圈接触面内侧有细小的金属碎屑, 是故障的前期表现, 需要更换轴承。

本次检修更换了NU2320轴承两套, 并对风机的整体进行了调试。试运行后故障消除。整体振动达到了良好的范围, 消除了再次发生轴承故障的可能。

3 结语

根据这次设备故障情况, 我们得到以下经验:

3.1在工作中应加强对转动设备的经常性状态监视, 轴承的状态监测很必要, 早期检查出问题, 也为问题的处理赢得了时间。滚动轴承过早损坏主要因素之一是过大的动载荷即振动, 最重要的对策是监测滚动轴承的状态, 早期发现轴承故障, 跟踪其发展趋势, 并知道何时需更换轴承;过负荷会引起轴承过早疲劳, 运行中应注意减少负荷。如果时间长导致过热, 会导致轴承承重降低和早期失效严重情况下引起变形, 另外温升高会降低和破坏润滑性能。

3.2轴承损坏的最明显的标志就是存在轴承故障频率的谐波频率, 尤其是这些频率伴有1×转速频率或轴承其它故障频率边带, 应尽快更换该轴承。由于对轴承施加了过大负荷。虽然, 可能尚未发生实际损坏, 但是, 如果检测不出这种故障问题并采取措施修正, 则该轴承将在其预定寿命之前很早就损坏。

3.3在轴承故障前期或者正在进行的轻微损伤, 在在线监测的频谱上表现不出来或表现不明显, 不能够准确判断故障的发生源的位置, 这就需要根据设备运行实践经验进行有目的的检查, 有时判断不能肯定时需要逐项排查, 往往不是最麻烦的方法。

3.4设备的运行操作中需检查设备的各项技术指标, 并及时对设备运行状况进行在线监测, 发现问题及时汇报处理。对故障发现越早越有利, 对检修后的设备须加强监视, 对未检修设备也需进行监控其状态, 考虑到其他因素的影响。

摘要：本文根6#锅炉高压风机发生的振动故障的现象和消除, 分析了风机振动现象的产生的相关可能因素, 探讨了消除的办法和风机振动现象预防的发生的措施。指出了风机设备运行和检修过程中需注意的问题。

关键词：高压风机,振动,阻力因素