660 MW超临界机组一次风机振动大异常分析

张建彪

(宁夏京能宁东发电有限责任公司，甘肃 银川 750400)

1 设备概述

宁夏京能宁东发电有限责任公司2×660 MW机组HG-2210/25.4-YM16型锅炉是哈尔滨锅炉厂有限责任公司自主开发制造的烟煤超临界锅炉。该锅炉为一次中间再热、超临界压力变压运行，采用不带再循环泵的大气扩容式启动系统的直流锅炉，单炉膛、平衡通风、固态排渣、全钢架、全悬吊结构、π型布置、紧身封闭。

公司一次风机由沈阳鼓风机厂生产，型号为AST-1980/1400，型式为双级动叶可调轴流式风机；风机旋转方向从电动机侧向风机看，风机叶轮为顺时针方向旋转。主要参数：风机转速1 490 r/min，风机效率是84.5%，风压是11.26 kPa，风量为112.02 m3/s，进口密度是1.197 kg/m3，入口温度为20 ℃，叶片可调范围10°～55°。

选用的一次风机油站由南通市南方润滑液压设备有限公司提供，型号为GYZ-15JF。主要参数：工作介质DTE25抗磨液压油；油箱容积1 200 L；公称压力：低压0.4 MPa,高压12 MPa。公称流量：低压60 L/min,高压15 L/min。

GYZ-15JF调节油站是一次风机叶片角度调节装置的重要组成部分，由泵站、控制阀组、油管路等部件组成。液压调整机构的工作原理：正常状体(平衡状态)，叶片无调节，此时阀芯的位置使进油口(P)与小腔接通，回油口(O)关闭，但与大腔有个小切口，以保证循环冷却和较低的工作油压。此时压力油从P口进入小腔，通过阻油孔，进入大腔，从回油的小切口，通过冷油器后回到油箱中，泄漏及润滑的油通过T口直接回油箱，工作油压的大小由回油切口的大小来决定，一般都在3～4 MPa。开启叶片：执行机构带动拉叉(旋转油封、调节阀芯)向左拉，此时P口与小腔接通，O口与大腔接通(全部接口，不是小切口)，此时小腔进油，大腔回油，小腔膨胀(活塞是固定的)带动缸体向左移动，叶片往开方向走，由于阀体和缸体是一体的，缸体的移动也带动阀体的移动，使阀体与阀芯位置回到平衡时的位置。关闭叶片：执行机构带动拉叉向右压，此时P口与大、小腔都接通，O口全部关闭(小切口都关闭)，此时大小腔都进油。由于大腔的左右面积大，所以大腔膨胀，带动缸体向右移动，从而叶片往关方向走，缸体带动阀体向右走，使阀体与阀芯位置回到平衡时的位置。

机组在运行时两台一次风机并列运行，产生的风源为热一次风和冷一次风两种。当风机转动产生风量，未通过空气预热器加热，直接经冷一次风道，进入磨煤机混合风道进行配比风温的称冷一次风。当风机转动产生风量通过空气预热器加热后，进入磨煤机混合风道进行配比风温的称热一次风。两部分风经混合风道配比成磨煤机入口所需温度后，合为一处进入磨室进行煤粉干燥输送。

2 事件经过

1#机组于10月15日晚上20:00左右并网，按照机组启动计划，晚上21:10左右启动12#一次风机并联运行，启动风机后发现振动保护值报警(>4.6 mm/s)，振动值如表1所示，非驱动端X相振动值(6.23 mm/s)接近跳闸值，动叶开度显示零位，一次风机持续运行5 min后，振动值未见下降趋势(振动趋势如图1所示)，运行人员被迫停运风机，通知检修检查处理。

表1 12#一次风机启动振动值情况 mm/s

图1 12#一次风机振动趋势图

3 故障原因查找

2020年10月16日对1#机组进行停机检修。分别对12#一次风机油站、液压缸、动叶调整机构、轴承箱、壳体等可能导致风机振动超标的部件进行了细致检查。

1)对一次风机扩散筒壳体固定螺栓、壳体支腿进行全面检查，螺栓紧固正常，壳体支腿未有明显松动。就地检查油站液压油压力为6 MPa，在正常范围内。检查外部执行结构连接臂，没有异常。

2)风机停运后对执行机构的电动头、传动轴、拉叉、旋转油封进行全方位检查，未发现变形、断裂、漏油等明显异常现场。联系运行人员启动液压油站，由热控人员配合进行动叶传动试验，两级动叶活动灵活，未出现卡涩现象，两级叶片偏差在允许范围内。

3)检查一次风机支撑轴部一级侧端部调节锁母是否脱落。脱落会导致两级叶片调整不同步[1]。检查后发现锁母紧固正常，没有松动、脱落迹象，由此判断两级动叶调整没有问题。

4)检查一次风机叶片调整滑块。若滑块出现严重磨损，将会导致叶片调整不同步，进而会引起风机振动超标[2]。检查发现滑块仅轻微磨损，并不影响叶片正常调整。

5)检查叶片轴向窜动量。一次风机说明书要求叶片轴向窜动量为0.5～1 mm。对风机44片叶片测量后发现，轴向窜动量都在0.5～0.8 mm，叶片轴向窜动量满足要求。

6)一次风机说明书要求扩散器内筒密封盘与轮毂部支撑盖之间的动静间隙差值<0.4 mm，也就是间隙值不得<0.2 mm。实际测量间隙值为0.3 mm，不存在动静摩擦引发振动的问题。

7)检查主体风筒检修孔盖板。若检修孔盖板装反，将会导致叶片与壳体间隙变化，造成动静摩擦引起风机振动[3]。检查后盖板安装正确，未发现异常。

8)检查风机轴承箱固定螺栓。若轴承箱猫爪固定螺栓松动或间隙超标，也会引起风机振动。检查后未发现异常。

9)检查轮毂支撑盘及支撑盖螺栓，螺栓紧固未松动。

10)风机动平衡问题[4]。由于一次风机叶轮平衡问题也会导致风机振动，因此，在对风机其他部位全部检查完毕未发现明显异常时，可以判断是风机动平衡问题引起的振动。需要电科院配合进行动平衡试验，通过在轮毂不同位置上增加配重块，解决动平衡问题。

4 故障原因分析

通过对12#一次风机拆卸部位进行全面检查，发现并不是由检修拆装不到位导致的振动。经过专业组讨论后决定回装一次风机，再进行一次试运。然而再次启动一次风机后振动值依然超标。

进行逐一排查后确认故障原因有以下两点。

1)一次风机液压缸拆装工艺流程监控不到位，质量把关不严格。

本次检修对12#一次风机进行了叶轮上轮毂支撑盘、支撑盖、液压缸的拆卸，如果产生力矩重偏差意味着叶轮产生动不平衡，引起风机振动[5]。

图2所示为叶轮上连接部件轮毂支撑盘及支撑盖。依据一次风机检修工艺的要求，当液压缸拆卸回装后要对其和连接部件旋转油封进行径向找正，要求中心值<0.05 mm，旋转油封找正时要通过支撑盖调整螺丝松紧进行。由于支撑盖调整螺丝依据中心值调整，紧固顺序不同力矩不同，就会产生支撑盖重心偏移的可能，继而产生支撑盖的力矩重偏差，引起动不平衡及风机振动了。

图2 一次风机异常示意图

2)经过回顾旋转油封找正质检点工序后，初步确定为支撑盖力矩重偏差引起动不平衡，进而引起一次风机振动[6]。为了进一步解决现场问题，宁夏电科院技术人员到现场做了一次风机动平衡试验。试验测量后在非驱动端即支撑盖侧加配重块。风机进行动平衡试验后运行正常，振动值符合正常指标要求，如图3所示。最终确定引起12#一次风机振动的原因是，支撑盖力矩重发生偏移产生动不平衡。

图3 一次风机动平衡试验后振动曲线图

5 总结

在设备检修前，检修人员一定要认真学习一次风机检修文件包，学习各个部件的功能性作用及质量要求，熟知风机设备拆装工艺要求，验收人员严把质量关，并且加强与厂家沟通，及时了解其他单位风机设备出现的缺陷及处理措施。在检修过程中有目的地对设备进行重点检查，举一反三，以免出现同类型故障。

此外，对一次风机进行解体检修后，必须提前进行风机试转，以免影响机组整体启动计划。负责人提前做好事故预想，有必要时及时联系电科院技术人员进行风机动平衡试验项目，避免动平衡人员不能及时到位，影响整体机组的整体启动计划[7]。