动叶可调轴流引风机振动异常分析及处理

(宁夏京能宁东发电有限责任公司，宁夏 银川750400)

火力发电厂燃煤机组锅炉的引风机，负责将锅炉燃烧后的高温烟气吸出，再通过脱硫处理后经过烟囱排入大气，在机组的燃烧系统中起到了维持炉膛负压、克服烟道阻力的作用，是燃煤机组重要辅机之一，对机组的安全稳定运行起着至关重要的作用。如果引风机喘振引起振动异常超标，可导致引风机跳闸，造成机组RB动作，甚至MFT，不仅对公司造成巨大经济损失，甚至会产生机组安全事故[1]。因此，消除燃煤机组引风机振动异常的隐患，对于机组的安全经济和稳定运行，具有极其重大的意义。

1 概述

1.1 机组概况

某电厂一期为2×660 MW燃煤汽轮发电空冷机组，锅炉为超临界参数变压运行螺旋管圈加垂直管直流炉，单炉膛，一次中间再热，采用切圆燃烧方式，固态排渣，正压直吹式制粉系统。锅炉采用平衡通风方式，每台炉设有2台三分仓容克式空气预热器，2台动叶可调轴流式引风机，2台动叶可调轴流式送风机和2台动叶可调轴流式一次风机。为防止空气预热器低温腐蚀，每台送风机和一次风机出口处各装有1台蒸汽暖风器。

1.2 设备结构原理

锅炉引风机采用上海鼓风机厂原厂配套的SAF31.5-16-2型双级动叶可调轴流风机，主要由轮毂、联轴器、传扭轴、机壳等组成，结构如图1所示。风机动叶叶片的调节通过液压调节装置进行调节，液压调节装置则由TLT系列液压缸配合液压油站进行叶片的调节。

图1 双级动叶可调轴流引风机结构示意图

2 振动异常过程

为保证引风机的安全运行，厂家设计引风机振动值必须小于4.0 mm/s(跳闸保护为6.4 mm/s)。该电厂1#机组11#引风机自2013年9月大修投入运行后，振动一直处于良好状态，X、Y向振动值均小于2.0 mm/s，振动运行曲线如图2所示。自2016年3月开始，风机在运行中振动值呈缓慢上升趋势，到2017年10月，振动值最大达4.26 mm/s。运行至2018年7月，振动值最大幅度已达到5.38 mm/s，运行振动趋势如图3所示。为保证发电厂的经济效益，安排热控专业人员把风机振动异常保护解除，暂时维持机组正常的运行状态，再安排锅炉专业人员逐步进行故障消缺。

3 振动异常原因分析

3.1 振动异常理论分析

通过厂内人员开会讨论，先从理论上分析引起引风机振动异常的原因，具体可能有以下几个方面[2-5]。

1)引风机地脚螺栓紧固不到位；风机上下壳体连接处即中分面连接螺栓紧固不到位。

2)转子与电机转子不在同一中心线。

图2 2013—2014年振动趋势图

3)叶片积灰严重或叶片磨损严重，转子质量不平衡，导致振动异常。

4)叶片角度不一致，风机运行不平衡，导致振动异常。

5)主轴承箱与风机下壳体连接法兰间隙超标，中心不对称。

6)风机主轴或轴承箱出现裂纹导致振动异常。

7)轴承箱内推力轴承和滚动轴承故障，轴承与轴承箱间隙超标，进而引起振动异常。

8)风机进出口导叶、壳体支撑与壳体连接处焊缝开裂，从而引起引风机振动异常。

3.2 实际振动异常原因查找

参照3.1节理论分析结果，一一对照，对11#引风机振动超标原因进行逐条详细排除，以便最终确定原因，下面对排查过程进行详细的说明。

1)2018年6月，机组正常运行，在引风机运行过程中，安排人员对引风机地脚螺栓及中分面螺栓进行紧固。第一步安排人员对中分面螺栓进行了紧固，并且在紧固完成后观察风机运行2 h，风机振动情况无明显变化。第二步，对风机地脚螺栓进行紧固，完成紧固后继续观察2 h，结果在紧固后振动值开始逐渐出现小幅度降低，振动最大值从5.38 mm/s降低至4.8 mm/s，如图4所示。所有的地脚螺栓紧固后，风机振动虽然有小幅下降，但是幅值依然超标，说明地脚螺栓的紧固程度不是造成风机振动异常的主要原因。

图4 地脚螺栓紧固前后振动趋势图

2)2018年9月，1#机组调停检修，安排人员复查联轴器中心，结果为轴向和径向偏差均在0.05 mm以内，说明转子和电机中心在同一水平线上，转子与电机转子不在同一中心线导致的风机振动异常原因可以排除。

3)2019年4月，1#机组按计划进行C级检修，对11#引风机进行揭盖检查及转子解体检修。检查发现一、二级叶片磨损严重，如图5所示，一级14片叶片中有2个叶片角度与其他叶片有近10°的偏差。后转子解体后发现，导致这2片叶片角度偏差的原因是控制叶片角度的调节滑块磨损严重，滑块与推盘、调节盘间隙过大，如图6所示。叶片角度调整过程中死区过大，从而导致叶片角度出现较大偏差，导致风机叶片整体平衡有异常。

图5 叶片磨损严重

图6 叶片调节滑块磨损严重

4)转子吊出前，检查主轴承箱与风机下壳体连接法兰间隙，一、二级连接法兰间隙均在0.05 mm以内，排除间隙过大导致的中心不正。

5)轴承箱解体后，对主轴及轴承箱进行着色及超声检查，未发现异常。

6)将轴承箱内主轴抽出，检查两侧推力轴承、滑动轴承及轴承箱，轴承及轴承箱正常，未发现因轴承与轴承箱间隙大造成的滑套痕迹。

7)对风机进出口导叶及支撑进行着色检查，未发现焊缝开裂现象。

3.3 振动异常原因分析

根据风机解体检查结果可知，造成1#机组11#引风机振动异常的原因有两点。

1)该燃煤电厂为节省燃料成本，入炉煤掺烧较大比例的高硫、高灰分劣质煤，含硫较高及大量飞灰的烟气冲刷引风机叶片，使引风机叶片腐蚀、磨损严重，造成风机转子质量不平衡，从而引起风机振动异常。

2)引风机叶片调节滑块磨损严重，在检修中未检查出来，导致运行中部分叶片角度调整时与其他叶片出现较大的偏差，叶片发生轻微漂移，造成风机在运行中动力场局部不平衡，引起引风机在运行中振动异常。并且在运行过程中，动力场局部不平衡现象逐步加强，使引风机振动逐渐向大的方向发展。

4 振动异常处理过程及预防措施

4.1 振动异常处理过程

针对以上原因，提出以下处理措施。

1)对11#引风机的II级叶片共28片，采用补焊的方式进行修复，已经严重损坏无法进行修复的，则进行更换，并且保证更换的新叶片的叶型，与修复叶片保持一致。

2)更换叶片调节滑块，调整滑块与调节盘、推盘间隙，从而保证叶片角度一致。

3)以上处理完成后，对转子进行动平衡试验。

4.2 振动异常处理效果

11#引风机检修后投入运行，运行状态良好，引风机振动正常，振动值在2.0 mm/s以下，如图7所示。

图7 检修后风机振动趋势

4.3 振动异常预防措施

1)定期检查引风机地脚螺栓，确保地脚螺栓紧固。

2)每年机组进行停运检修时，对引风机进行全面检查，包括叶片磨损状况、叶片调节滑块磨损情况，必要时对叶片进行修复，对滑块进行更换。

3)一个大周期对风机叶柄轴、轴承箱、轴承、主轴进行检查，确保无异常。

4)确定入炉煤掺烧比例，避免高硫、高灰分劣质煤掺烧比例过高。

5 结语

只有燃煤机组的引风机健康运行，才能够为机组的安全稳定运行提供保障。因此需要设备管理部门安排专业人员，定期对引风机各部件进行检查和检修，避免因部件故障导致的风机振动异常。同时，还需要进行日常巡点检，把分析风机运行情况纳入常态管理，对风机进行实时劣化分析，为引风机安全稳定运行提供良好的技术保障。