探析風(fēng)機(jī)振動(dòng)的原因及處理

李國(guó)海+程佳+龔貴輝

摘 要：在發(fā)電廠諸多設(shè)備中，風(fēng)機(jī)是為發(fā)電工程提供能量的裝置。風(fēng)機(jī)運(yùn)行過(guò)程中的主要問(wèn)題就是控制其振動(dòng)。風(fēng)機(jī)振動(dòng)影響電廠發(fā)電效率且容易產(chǎn)生安全事故，筆者結(jié)合該廠的風(fēng)機(jī)針對(duì)現(xiàn)象和自身工作經(jīng)驗(yàn)分析了風(fēng)機(jī)振動(dòng)的原因，并給出了具體的解決辦法。

關(guān)鍵詞：風(fēng)機(jī)振動(dòng) 原因 處理 故障分析

風(fēng)機(jī)的主要原理是將運(yùn)動(dòng)中的機(jī)械能轉(zhuǎn)為氣體，從而為發(fā)電提供條件。在發(fā)電廠，風(fēng)機(jī)是不可缺少的設(shè)備。由于運(yùn)行環(huán)境差，工程復(fù)雜，發(fā)電廠的風(fēng)機(jī)應(yīng)進(jìn)行定期檢測(cè)和維護(hù)。因此，有必要對(duì)其振動(dòng)的原因尤其是處理辦法進(jìn)行分析。

1 風(fēng)機(jī)振動(dòng)的原因

（1）葉輪不平衡引起的振動(dòng)及處理，風(fēng)機(jī)葉輪運(yùn)行過(guò)程中，由于灰塵未及時(shí)清理或者長(zhǎng)時(shí)間磨損，會(huì)出現(xiàn)不平衡現(xiàn)象。分別對(duì)兩種不同原因造成的葉輪不平衡進(jìn)行分析。首先，采用干式除塵法只能除掉系統(tǒng)中的粉塵顆粒，但對(duì)于微小的粉塵雜質(zhì)無(wú)影響。尤其是高溫的影響，將使部分粉塵隨著風(fēng)機(jī)進(jìn)入葉片，長(zhǎng)時(shí)間的工作，粉塵就會(huì)對(duì)葉輪造成摩擦，致使葉片出現(xiàn)痕跡。大量的粉塵堆積在高溫條件下極易產(chǎn)生氧化反應(yīng)，生成一種氧化膜，使葉輪表面出現(xiàn)高低不平的現(xiàn)象，影響其正常運(yùn)轉(zhuǎn)。結(jié)垢是引起風(fēng)機(jī)葉輪故障的主要原因，凈化后，煙氣的濕度增加。在上一過(guò)程中殘存的粉塵顆粒在氣體渦流的作用下會(huì)停留在葉輪非工作面上，結(jié)成粉垢。一旦在離心力或者風(fēng)速的作用下，粉塵就會(huì)振動(dòng)脫落，落在葉輪上將會(huì)引發(fā)后期的振動(dòng)。因此，要及時(shí)解決設(shè)備葉輪結(jié)垢現(xiàn)象。目前，解決方法主要有噴水法、高壓除污法等。在傳統(tǒng)的電廠發(fā)電過(guò)程中，對(duì)風(fēng)機(jī)實(shí)施水處理，但沖水需要設(shè)備停機(jī)，影響經(jīng)濟(jì)效益并且需要大量時(shí)間。隨著技術(shù)的發(fā)展，目前各大發(fā)電廠普遍可以承認(rèn)并使用高壓除垢法，無(wú)需機(jī)組停運(yùn)，利用壓力原理就可以減少風(fēng)機(jī)內(nèi)的灰塵，或者利用風(fēng)機(jī)正常停機(jī)的短暫時(shí)間內(nèi)，完成高壓輸送，利用空氣壓力降污垢解決，僅需幾十秒的時(shí)間。這種方法具有高效性，操作方便，因此，可以多次使用，使灰塵徹底清除。但此項(xiàng)處理方法對(duì)技術(shù)有一定要求，需要技術(shù)人員在工作中不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，尋找高壓氣源。目前，一些電廠采用的三點(diǎn)平衡法具有良好效果。是根據(jù)風(fēng)機(jī)的振幅找到平衡點(diǎn)，并輸送高壓氣源，解決其污垢存留問(wèn)題。

（2）煙風(fēng)道系統(tǒng)振動(dòng)導(dǎo)致引風(fēng)機(jī)的振動(dòng)，在電廠設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中，煙風(fēng)通道的氣流不穩(wěn)定，容易產(chǎn)生脈動(dòng)或擾動(dòng)，從而使煙風(fēng)道發(fā)生振動(dòng)。由于煙風(fēng)道的位置，其振動(dòng)自然會(huì)影響到引風(fēng)機(jī)，使其隨之振動(dòng)。這種振動(dòng)通常來(lái)自于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上的不合理，或者運(yùn)行過(guò)程中煙風(fēng)道的支架出現(xiàn)斷裂、滑落現(xiàn)象，外力的破壞改變了氣流的方向和壓力，從而造成上述所說(shuō)的受迫振動(dòng)現(xiàn)象。由于工作中常常觀察風(fēng)機(jī)自身的振動(dòng)而忽視煙風(fēng)道的影響，因此，還需要加強(qiáng)電廠運(yùn)行安全意識(shí)，通過(guò)總結(jié)明確風(fēng)機(jī)產(chǎn)生振動(dòng)的原因，采取行之有效的處理方案，確保風(fēng)機(jī)的運(yùn)行穩(wěn)定。

（3）其他原因，風(fēng)機(jī)振動(dòng)的原因還包括軸承工作異常、轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速等。軸承為進(jìn)行及時(shí)檢查和清理，也會(huì)造成其運(yùn)行不正常，接觸磨損都會(huì)引起振動(dòng)。另外，如果軸承安裝不合理也會(huì)造成其運(yùn)動(dòng)異常，因此摩擦和振動(dòng)。轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速影響風(fēng)機(jī)的振動(dòng)，當(dāng)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速達(dá)到一定值時(shí)，通常指達(dá)到風(fēng)機(jī)振動(dòng)的轉(zhuǎn)速時(shí)，就會(huì)帶動(dòng)風(fēng)機(jī)劇烈轉(zhuǎn)動(dòng)。這一因素是可控因素，需要工作人員對(duì)工廠的風(fēng)機(jī)進(jìn)行分析，了解其運(yùn)轉(zhuǎn)頻率，并將轉(zhuǎn)子的速度調(diào)至合理的范圍，避免與風(fēng)機(jī)振動(dòng)頻率相等或接近。

2 風(fēng)機(jī)的振動(dòng)分析方法

（1）系統(tǒng)定位功能，系統(tǒng)定位功能是通過(guò)旋轉(zhuǎn)振動(dòng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)設(shè)備來(lái)完成故障的查找，安全性分析以及振動(dòng)的處理。其具體功能包括系統(tǒng)振動(dòng)診斷、遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)、振動(dòng)來(lái)源分析和振動(dòng)處理。系統(tǒng)要具有振動(dòng)監(jiān)測(cè)和系統(tǒng)診斷功能，利用這一功能可以進(jìn)行時(shí)域的波形分析、軸心軌跡分析。然后借助FFT實(shí)現(xiàn)時(shí)域信號(hào)頻域的轉(zhuǎn)換，從而得到功率譜幅值譜和相位譜。此定位系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)在于能夠分析瞬間的振動(dòng)數(shù)據(jù)，從而查找出振動(dòng)原因。同時(shí)，能夠根據(jù)振動(dòng)數(shù)據(jù)的分析自動(dòng)回執(zhí)軸心軌跡圖、動(dòng)態(tài)波形圖等多種振動(dòng)原因波形圖，方便對(duì)于機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)的分析，了解振動(dòng)產(chǎn)生的原因和提供處理方案。

（2）風(fēng)機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能，風(fēng)機(jī)振動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是為了及時(shí)發(fā)現(xiàn)已出現(xiàn)的振動(dòng)。系統(tǒng)中具有風(fēng)機(jī)振動(dòng)分析功能，分析界面以及其他數(shù)據(jù)導(dǎo)入功能，是通過(guò)構(gòu)建電廠局域網(wǎng)而實(shí)現(xiàn)運(yùn)行狀態(tài)。在網(wǎng)頁(yè)下進(jìn)入振動(dòng)分析系統(tǒng)界面，可實(shí)現(xiàn)對(duì)葉輪的污垢、運(yùn)行監(jiān)測(cè)。啟停數(shù)據(jù)和振動(dòng)輸入可以根據(jù)提供的格式寫成二進(jìn)制文件，存儲(chǔ)于數(shù)據(jù)庫(kù)中，一旦出現(xiàn)振動(dòng)，就會(huì)給出提示。

3 風(fēng)機(jī)振動(dòng)處理

基于風(fēng)機(jī)防振動(dòng)的重要性，有必要對(duì)其針對(duì)處理方法進(jìn)行分析。在電廠設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中，應(yīng)建立實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，對(duì)其進(jìn)行監(jiān)控和處理。

（1）風(fēng)機(jī)振動(dòng)處理國(guó)外發(fā)展現(xiàn)狀，在風(fēng)機(jī)的振動(dòng)原因中，轉(zhuǎn)子的不平衡影響因素是可控因素，但具有一定的技術(shù)難度。從1982年開始，德國(guó)、美國(guó)等科學(xué)家研究了轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)頻率，利用計(jì)算的方法求出轉(zhuǎn)子不平衡的分布以及數(shù)值，這樣在設(shè)計(jì)階段就可以避免其振動(dòng)頻率與風(fēng)機(jī)同頻。但由于轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)復(fù)雜，在計(jì)算過(guò)程中存在諸多影響因素，即使是經(jīng)過(guò)周密計(jì)算的轉(zhuǎn)子，也要在運(yùn)行過(guò)程中實(shí)施監(jiān)測(cè)，一旦出現(xiàn)與風(fēng)機(jī)振動(dòng)頻率相同或者接近的現(xiàn)象，要及時(shí)處理，嚴(yán)重的要停機(jī)處理。

（2）國(guó)內(nèi)常用動(dòng)平衡方法簡(jiǎn)述，在我國(guó)，解決的辦法通常為動(dòng)平衡處理，這一方法的使用上處于理論與實(shí)際結(jié)合的階段，我們對(duì)其進(jìn)行簡(jiǎn)單分析。目前，主要應(yīng)用的方法有振動(dòng)分離法和影響系數(shù)法，但在技術(shù)上和計(jì)算方法上均存在一定的差異性，測(cè)試結(jié)果的可信度不高。測(cè)試過(guò)程一般是按某種技術(shù)要求平衡一次，未達(dá)到要求則需要再次平衡處理。動(dòng)平衡法的合理應(yīng)用還需要技術(shù)的革新以及操作人員豐富的經(jīng)驗(yàn)，以免不能查出振動(dòng)的原因反而造成設(shè)備多次啟停，影響了設(shè)備的壽命。

4 結(jié)語(yǔ)

總而言之，風(fēng)機(jī)振動(dòng)處理是電廠的主要任務(wù)。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，風(fēng)機(jī)振動(dòng)的原因有很多種，其中主要是磨損和污垢堆積造成，針對(duì)風(fēng)機(jī)振動(dòng)的處理首先要從監(jiān)控和防止污垢入手。當(dāng)然，風(fēng)機(jī)振動(dòng)處理是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，對(duì)其原因進(jìn)行逐項(xiàng)排查，減少振動(dòng)。同時(shí)設(shè)計(jì)過(guò)程中要確保支承系統(tǒng)的剛度，在檢查中，要實(shí)施即時(shí)監(jiān)控。

參考文獻(xiàn)

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