一二期排粉机电机振动超标原因分析与治理

华电国际邹县发电厂 李生伟 曹景芳

1 概述

某电厂一二期16台排粉机电机根据节能需要，在2011—2015年相继由J系列高耗能电机改造成Y系列节能电机，部分还进行了变频改造。新电机是在原电机基础上进行改造的，新电机较原电机尺寸加长，超出原台板30cm，原台板长度不够，进行了焊接延长；因新电机中心高度低，在电机与原台板间增加一层电机附件，附件结构为上下两层非整体钢板，中间用肋板连接，如图1、图2所示。

图1 改造后排粉机电机延长部分

图2 改造后排粉机电机附件结构

2 存在问题

技术改造后，多台排粉机电机陆续出现了不同程度的振动超标问题，成为一种共性问题。2014年至2021年一二期排粉机电机出现的振动超标问题的不完全统计，见表1。

表1 2014-2021年排粉机电机振动超标不完全统计

3 原因分析及处理措施

期间多次进行过检修处理均未能彻底解决，为查找根本原因，开展了该问题技术攻关。下文以#2炉乙排粉机为例进行分析。

3.1 2014年1月#2炉乙排粉机

1月16日发现#2炉排粉机电机振动超标，最大为164μm（振动标准≤85μm），见表2。

表2 #2炉乙排粉机振动位移值（测量工具：Vm-63a；单位：μm）

从测量的频谱图看，电机驱动端及非驱动端的频谱图主要振动频率仍均为1X转速频率（如图3、4所示），分析存在基础松动[1]。

图3 #2炉乙排粉机电机自由端轴承频谱图（1月16日）

图4 #2炉乙排粉机电机驱动端轴承频谱图（1月16日）

将测量点下移至电机基础四个角进行差别振动测试，测量发现电机四个角处电机底脚、底脚螺栓、附件、台板处存在明显差别，具体数值见表3。从表3中可以看出，西南角与东北角差别振动过大，西南角垂直方向电机底脚与附件之间差别振动达124μm，西南侧电机底脚与附件处有明显“咬手”现象，说明电机与附件接触不良。

表3 #2炉乙排粉机电机振动位移值（1月16日）测量工具：Vm-63a；单位：μm

诊断结论：#2炉乙排粉机电机与附件，附件与原台板之间存在接触不良。建议措施：建议对电机与排粉机重新找正，消除接触不良问题。检修处理情况：对电机重新找正，更换合适垫片，启动后振动值合格。

3.2 2014年3月#2炉乙排粉机

3月27日跟踪发现#2炉乙排粉机电机振动状态出现较大变化，振动值见表4。

表4 #2炉乙排粉机电机振动位移值（3月29日）测量工具：Vm-63a；单位：μm

问题分析：从测量的频谱图看（如图5、图6所示），电机驱动端及非驱动端的频谱图主要振动频率为1X转速频率及其谐波频率，并且1X、2X、3X转速频率相对突出。

图5 #2炉乙排粉机电机自由端轴承频谱图（3月27日）

图6 #2炉乙排粉机电机驱动端轴承频谱图（3月27日）

将测量点下移至电机基础四个角进行差别振动测试，测量发现电机四个角处电机底脚、底脚螺栓、台板、框架处存在明显差别，具体数值见表5。

表5 #2炉乙排粉机电机基础振动情况（3月27日）测量工具：Vm-63a；单位：μm

从表5中可以看出，西南角、东北角、东北角差别振动过大。与以前测量数据相比，振动状态有了较大变化，在前段时间“虚脚”主要表现在西南侧和东北侧，目前在东北侧也出现“虚脚”问题，说明电机换型后原台板延长部分刚性差，引起结构松动。从测量频谱图看，长期振动大联轴器出现故障。

诊断结论：#2炉乙排粉机电机存在“虚脚”，原台板延长部分刚性差，电机与排粉机联轴器呈现故障状态。建议措施：建议对电机原台板延长进行加固，消除存在的“虚脚”问题，检查联轴器弹性圈状态并重新找正。

3.3 2014年5月#2炉乙排粉机

5月17日跟踪振动异常设备#2炉乙排粉机电机发现振动异常情况进一步发展，电机存在的基础松动导致电机振动位移增大，由于电机振动大导致电机空冷器与电机连接螺栓出现松动，其中西南角和东北角的两个连接螺栓已完全松动无拉紧力，电机空冷器水平方向振动已达385μm。

表6 #2炉乙排粉机电机振动位移值（5月17日）测量工具：Vm-63a；单位：μm

电机水平方向振动自上而下振动位移值见表7。

表7 #2炉乙排粉机电机自上而下振动位移值（5月17日）测量工具：Vm-63a；单位：μm

电机基础自上而下振动位移值见表8。

表8 #2炉乙排粉机电机基础振动情况（5月17日）测量工具：Vm-63a；单位：μm

从表8中可以看出，西南角电机底脚与附件、西北角附件与原台板、东北角电机附件与原台板延长处差别振动过大，东北角垂直方向附件与原台板延长部分之间差别振动达97μm，以上位置处明显“咬手”现象，说明电机与附件、附件与原台板延长处多处接触不良，进一步分析是由于电机换型原台板延长部分刚度不足，造成A型松动[2]。

从测量的频谱图看，电机驱动端及非驱动端的频谱图主要振动频率仍均为1X转速频率，并有转速频率的谐波频率出现，分析存在结构松动和旋转部件配合松动[3]，如图7、图8所示。在电机解调频谱图中出现电机轴承外圈故障频率，说明由于振动长期过大造成电机轴承外圈与轴承座出现磨损，间隙超标，如图9所示。

图7 #2炉乙排粉机电机自由端轴承频谱图（5月17日）

图8 #2炉乙排粉机电机自由端轴承频谱图（5月17日）

图9 #2炉乙排粉机电机自由端轴承频谱图（5月17日）

诊断结论：#2炉乙排粉机电机存在以下问题，一是电机与空冷器连接螺栓松动；二是电机底脚与台板、台板与框架存在多处接触不良，框架加长部分刚性差；三是电机轴承外圈出现磨损。

建议措施：一是对电机原台板延长部分进行加固，消除基础松动；二是紧固电机与空冷器所有连接螺栓；三是检查电机轴承磨损情况及各旋转部件间隙配合情况。

处理情况：一是对电机原台板延长部分进行了加固；二是紧固电机与空冷器所有连接螺栓；三是更换电机轴承。

3.4 2015年2月#2炉乙排粉机

2015年2月，#2炉乙排粉机电机再次出现振动超标，将测量点进行下移，电机原始台板及延长部分振动良好，四角垂直方向均不超过10μm，对电机的底脚及附件处垂直方向振动进行测量，发现电机附件上下两层差别振动大，见表9。为增加刚度，排粉机班检修人员在电机自由端附件下添加有斜铁，对非驱动端东北角的斜铁改变位置后电机驱动端轴向振动立即出现了明显增大，最大处为278μm，说明附件刚度不足。

表9 #2炉乙排粉机电机附件上下两层垂直方向振动位移值

3.5 根源分析

对2015年至2021年的排粉机电机振动超标故障进行共性分析，发现排粉机电机振动大的主要原因：一是电机原台板延长部分刚度不足，经加固后合格；二是电机附件刚度不足，附件（如图10所示）采用的是双层非整体钢板结构，两层之间采用肋板连接，支撑刚度不足，无法满足电机重量所需台板的支撑刚度要求。电机运行后可观察到附件上层有轻微变形。现场可观察到电机附件上、下部台板均非整体台板，实测现场使用的电机附件上层与下层平台板厚度为30mm，前后基础连接板及支撑肋板厚度为10mm，中间连接肋板厚度小，连接强度薄弱。中间进行过多次处理但效果不理想，只有更换附件才能彻底解决这一问题。

图10 #2炉排粉机电机附件结构

4 解决方案

经精密诊断中心多次建议和推动，在2021年#2机组大修中对甲乙丙排粉机电机附件进行了改造，主要内容有：一是重新设计制作电机附件，电机附件上下两层钢板及中间肋板厚度均为30mm，可以有效保证电机的支撑刚度要求。二是拆除旧原电机附件，安装新电机附件。新电机附件与电机设计图纸相符，基础二次灌浆前检查排粉机联轴器面距、圆距合格。基础台面清理干净，各组垫铁点焊牢固，药皮清理干净。三是二次灌浆。用灌浆料进行二次灌浆后进行基础养护。

图11电机原附件

图12 电机改造后附件

自2021年#2炉甲、乙、丙排粉机电机附件改造后至今电机振动良好，未发生振动超标故障，降低了排粉机电机缺陷发生率，提高了设备可靠性。

在共性分析发现，一二期排粉机电机振动超标原因为电机改造台板延长部分及所使用的附件刚度不足后，及时向相关专业汇报了这一情况，并建议电机改造时一定要确保电机基础各部分刚度满足要求。在后来的一二期磨煤机电机改造中，磨煤机电机基础电机附件采用的上下平台板均为整体，厚度30mm，中间支撑肋板30mm，肋板密度充足，支撑刚度充分满足要求，改造后磨煤机电机运行状态良好，没有发生因基础刚度不足而产生振动超标问题。