火力发电厂风机常见振动问题分析总结

摘要：电厂汽轮机低压缸振动故障往往会影响整个发电机组的正常运行，严重时会迫使发电机组停运。本文对部分火力发电厂风机振动故障情况进行了调研，分析了风机振动故障产生的可能原因，针对不同故障类型提出了处理方案并分享了治理案例，最后对风机振动情况进行了总结。

关键词：风机;振动;动平衡

中图分类号： TS737.1 文獻标志码： A

1 概述

火力发电厂风机设备属于大型旋转机械设备，具有结构复杂、工况多变、运行条件差等特点，容易发生机械故障。统计数据表明，各类风机故障是导致火电机组非计划停运的一个主要原因，因此风机的稳定运行对于保障整个发电系统的安全可靠运行至关重要。

为了提高风机运行的安全稳定性，本文对火力发电厂风机振动故障情况进行了调研，分析了风机振动故障产生的可能原因，针对不同故障类型提出了处理方案并分享了治理案例。

2 风机振动情况调研分析

2.1 风机振动故障统计

为分析风机产生振动的具体原因，总结风机振动问题治理的方案及效果，以便为更好治理风机振动问题提供技术支持，本文对发电企业出现的风机振动故障情况进行了调研统计，振动故障主要以质量不平衡、轴承故障等为主。

2.2 风机振动故障原因分析

（1）质量不平衡引起的振动故障

在火电厂风机振动故障中，由于转子质量不平衡引起的振动故障占大部分，而质量不平衡的原因大约可以概括为以下几种：第一，叶轮受到磨损或腐蚀，并且磨损或腐蚀不均衡;第二，主轴的局部温度升高使得主轴局部弯曲;第三，叶轮在维修之后没有对其进行平衡处理;第四，叶轮强度不够;第五，叶轮上有零部件发生松动等。

（2）滚动轴承异常引起的振动故障

在滚动轴承的安装、零件加工以及螺母螺栓等的装配上，如果出现安装或加工不良，螺母螺栓松动造成滚动轴承异常，便会引起振动故障。

由于滚动轴承异常引起的振动，该振动的稳定性较差。轴承损坏引起的振动异常，高频分量较多，振动跳变较为明显。

（3）轴承座刚度不足引起的振动故障

轴承座刚度不足是旋转机械常见的故障，如基础灌浆不良、机械外部松动、机械内部松动等。

轴承座刚度不强引起的振动故障典型的特征为：第一，如果是内部机械松动，在典型频谱上会出现许多高次谐波分量;第二，振动是非线性的，在典型频谱上出现和转动频率相同的基频分量和二倍频，并同时出现高谐波分量。

（4）不对中引起的振动故障

风机不对中指的是风机转子的轴心线和轴承的中心线不在同一条水平线上，两者位置发生了偏移，引起不对中问题的主要原因是轴承座的标高和左右的位置不同和联轴器安装不当，此外也和轴承安装不当有关。不对中又可以分为平行不对中和角度不对中。

（5）积灰引起的振动故障

积灰引起的振动故障主要与叶片表面的灰尘集聚有关，尤其是叶片上灰尘分布不均匀或者产生铁锈，不仅会产生质量不平衡，而且由于叶片表面被灰尘覆盖，所以散热功能受到了影响，从而导致叶片表面温度上升。该振动故障的特征和质量不平衡振动特征类似。

3 风机振动治理典型案例

3.1 质量不平衡治理

某一轴流式风机，在风机前后轴承的垂直和水平两个方向均布置两个振动测点。在对风机进行启动振动测试后发现风机侧水平方向的振动已经超过了跳机的保护值。在测量振动数据中发现，振动主要以基频为主导，相位比较稳定，水平方向上的振动较大，判断为质量不平衡导致。

从振动数据看出，该风机振动超标，且以一倍频分量为主，振动性质为普通强迫，该风机叶轮存在一定量的质量不平衡，经与电厂协商决定对该风机进行现场动平衡加重。

根据以上数据分析，决定在叶轮上试加重，加重量为17g。动平衡后，振动降到合格范围内，能满足设备安全运行需求。从该实例中可以看出，处理解决因质量不平衡引起的振动故障，首先应检查风机每一个部件有无出现异常，尤其是机械松动问题，另外检查转子叶片，确认并非由积灰引起。

3.2 风机轴承故障

某台风机转速为1450r/min，在风机的垂直和水平两个方向分别布置两个振动测点，当风机启动之后，水平方向上的振动很大，但振动幅度变化很小，且基频的相位比较稳定。但对其进行动平衡处理后并不能降低振动。

风机再次启动，发现再次启动后振动的数据和前一次相差很大，另外还存在启动之后振动先是很大，然后有慢慢减小的趋势，振动并没有持续上升。在故障诊断中判断该振动故障可能是由于轴承异常引起的。检查后发现其中滚动轴承出现铜套剥落问题，更换滚动轴承之后再次启动，风机的振动明显下降且慢慢恢复到正常运行。

3.3 轴承座刚度不足

某电厂引风机一直存在振动偏大的情况，电机驱动端垂直方向振动最大超过200μm，对该风机进行振动测试，由振动情况来看，振动主要以一倍频为主，显示存在一定的不平衡量。

对于卧式电机来说，由于刚度差异水平振幅一般要大于垂直振幅，但该风机垂直振动幅值大于水平振动幅值，显示电机垂直方向上支撑较弱，在较小的不平衡量影响下产生较大的振动响应。

为控制振动幅值，建议电厂在电机驱动端底部及两端插入斜铁垫块，增加驱动端轴承负载。

在解除对轮连接后重新加装斜铁垫块，再次找中心连接对轮后进行试运。

可以看出，经过加强下部支撑后，各部振动明显降低，第一次启动过程的较大不平衡量是由支撑刚度不够引起。

4 结语

在发电厂风机振动故障问题中，最常见的是由于转子质量不平衡导致的振动，另外，机械松动、轴承座刚度不够或轴承异常、积灰也是引起风机振动故障的常见原因。风机的故障诊断是一个比较复杂的过程，需要根据现场不同情况，采取不同的措施，有时，很相似的两个振动情况，所需采取的措施是完全不同的，采取相应的措施之前，需要谨慎小心。

本文对发电企业出现的风机振动故障情况进行了调研统计，针对不同故障类型提出了一般性处理方案并分享了治理案例，为更好的治理风机振动问题提供了技术支持。

参考文献

[1]王运民，肖汉才，赵世长等. 石门电厂300 MW机组引风机振动分析[J].热能动力工程，2003，18（3）：

[2]贾孝峰.解析火力发电厂锅炉高压头引风机振动问题[J].机械管理开发，2018，33（1）：

[3]周琪.发电厂风机常见振动故障及处理[J].智能城市，2018，4（7）：

作者简介：袁昊（1990-），男，硕士，中级工程师。主要从事电厂旋转设备故障诊断的研究工作。