鍋爐風(fēng)機(jī)故障診斷及狀態(tài)維修探討

張國(guó)林，續(xù)永康

（青海西豫有色金屬有限公司，青海 格爾木 816000）

鍋爐風(fēng)機(jī)故障診斷及狀態(tài)維修探討

張國(guó)林，續(xù)永康

（青海西豫有色金屬有限公司，青海 格爾木 816000）

鍋爐風(fēng)機(jī)分為送風(fēng)機(jī)和引風(fēng)機(jī)，對(duì)其工作狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)督和測(cè)試，定位出異常部位和風(fēng)險(xiǎn)部位，通過分析誘發(fā)原因，確定故障程度，并給出相應(yīng)的預(yù)防和處理方案，從而達(dá)到維修設(shè)備的目的。本文通過對(duì)鍋爐風(fēng)機(jī)的故障診斷及狀態(tài)維修進(jìn)行分析，以期加強(qiáng)鍋爐風(fēng)機(jī)診斷效率，更好的滿足鍋爐風(fēng)機(jī)運(yùn)行需求，并提高運(yùn)行效益。

鍋爐風(fēng)機(jī)；故障診斷；狀態(tài)維修

1 鍋爐風(fēng)機(jī)設(shè)備簡(jiǎn)介

本文以國(guó)產(chǎn)單側(cè)進(jìn)氣 Y4-73型系列鍋爐風(fēng)機(jī)為例進(jìn)行介紹，送風(fēng)機(jī)與引風(fēng)機(jī)的葉片為后向安裝機(jī)翼型，其氣動(dòng)效率相對(duì)于其他型號(hào)國(guó)產(chǎn)機(jī)型較高?；诖巳~片形狀，適合用于送風(fēng)機(jī)進(jìn)行較潔凈冷空氣的運(yùn)輸，用于引風(fēng)機(jī)時(shí)，由于其傳輸介質(zhì)為腐蝕性較強(qiáng)、含塵量較高的高溫介質(zhì)，所以細(xì)灰易于附著在葉片的背面，附著層的厚度會(huì)越來越大，最終使得葉輪受力不均衡而引發(fā)振動(dòng)。此外，單側(cè)進(jìn)氣時(shí)，會(huì)在軸向葉輪施加極大的推力，不同方向?qū)冶圯S的壓力不同，會(huì)造成兩只承力急劇增加，以上因素都是造成風(fēng)機(jī)運(yùn)行不正常、軸承磨損、溫度升高、使用壽命削減的原因。

2 故障誘因

2.1 葉片積塵和磨損

鍋爐風(fēng)機(jī)的葉輪主要是機(jī)翼型葉片，由于葉片中心是空的，如果混入灰塵的煙氣進(jìn)入風(fēng)機(jī)的葉輪中，灰塵會(huì)導(dǎo)致葉片邊緣出現(xiàn)磨損，隨著時(shí)間的增長(zhǎng)，磨損會(huì)越發(fā)嚴(yán)重，由此引發(fā)風(fēng)機(jī)葉輪質(zhì)量問題，導(dǎo)致風(fēng)機(jī)振動(dòng)越發(fā)厲害?；伊Ｔ陲L(fēng)機(jī)內(nèi)部會(huì)出現(xiàn)撞擊機(jī)體和切削現(xiàn)象，這些情況是造成風(fēng)機(jī)磨損的主要原因，嚴(yán)重時(shí)會(huì)使設(shè)備表面的材料脫落。機(jī)翼型的葉片損耗程度大且快，加上灰塵沉積造成振動(dòng)，需要進(jìn)行定期性的停機(jī)清理和維護(hù)，增加了維修工作量，停機(jī)時(shí)造成發(fā)電損失相對(duì)于停機(jī)維修的作用也較大。

2.2 軸向推力

單吸懸臂兩個(gè)軸承的受力情況不同，使軸承A和軸承B的工作狀態(tài)出現(xiàn)差異，降低了設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性。軸承A的位置緊靠葉輪，其所承受的力為平衡另一軸承的力與轉(zhuǎn)子重力之和，其受力總和比轉(zhuǎn)子本身的重力要大；軸承B的位置靠近聯(lián)軸器。其所承受的力為葉輪重力分力和巨大軸向推力之和，使其所承受的支持力加大了等同于軸向力的 3至 3.5倍，所以懸臂在設(shè)備工作時(shí)，承受的力會(huì)急劇增加，不僅削減了軸承的使用壽命，還會(huì)影響整個(gè)設(shè)備的使用壽命。

2.3 設(shè)備軸承間隙

軸承用于支撐軸系，精確的軸承間隙能夠保證軸承和設(shè)備以相對(duì)穩(wěn)定和安全的狀態(tài)工作。軸承間隙設(shè)置不精確，會(huì)造成設(shè)備的不穩(wěn)定振動(dòng)、溫度升高、軸承加速磨損，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致設(shè)備主軸變形、彎曲、軸承壓蓋損壞，進(jìn)而在短時(shí)間就造成設(shè)備損壞，包括燒毀軸承、抱軸等。

3 振動(dòng)產(chǎn)生原因

造成風(fēng)機(jī)振動(dòng)的原因主要有三個(gè)方面，包括氣流振動(dòng)、電磁振動(dòng)以及機(jī)械振動(dòng)。

當(dāng)旋轉(zhuǎn)速度不足以及入口處的氣流不穩(wěn)定時(shí)會(huì)引起氣流振動(dòng)，主要表現(xiàn)為轉(zhuǎn)速頻率大于特征頻率，振幅相當(dāng)不穩(wěn)定，波動(dòng)區(qū)間較大，振動(dòng)相位不穩(wěn)定，設(shè)備整體尤其是機(jī)殼處振動(dòng)最為劇烈。

氣隙不均勻是造成電磁振動(dòng)的主要原因。可通過斷電方式進(jìn)行分析實(shí)驗(yàn)，隨著轉(zhuǎn)速的降低振動(dòng)幅度會(huì)降低。斷開設(shè)備電源后，電磁振動(dòng)的振動(dòng)會(huì)立刻停止，在頻譜中不會(huì)顯示電源頻率。機(jī)械振動(dòng)產(chǎn)生的原因較多，且較為復(fù)雜，一般包括不對(duì)中、不平衡、軸承損壞、內(nèi)部設(shè)備松動(dòng)等。內(nèi)部設(shè)備松動(dòng)又分為軸承松動(dòng)、葉輪松動(dòng)、基體松動(dòng)、連接處松動(dòng)等。

4 鍋爐風(fēng)機(jī)故障維修措施

4.1 鍋爐風(fēng)機(jī)葉輪磨損與腐蝕導(dǎo)致的振動(dòng)維修

可以應(yīng)用熱噴涂技術(shù)，改變耐磨金屬及陶瓷材料，將其轉(zhuǎn)化為高溫高速的粒子流，并將其噴灑在風(fēng)機(jī)的葉輪片上，以提高風(fēng)機(jī)葉輪的抗氧性及耐磨性，以免導(dǎo)致出現(xiàn)葉輪不平衡情況，引發(fā)風(fēng)機(jī)振動(dòng)。另外，鍋爐企業(yè)應(yīng)當(dāng)做好鍋爐煙氣除塵及脫硫工作，對(duì)煙氣中的水分含量進(jìn)行嚴(yán)格控制，以減少葉輪上的灰塵聚集，避免引發(fā)振動(dòng)。

4.2 葉片非工作面積灰故障維修

在風(fēng)機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)后，要及時(shí)清除葉輪上的粉塵，減輕風(fēng)機(jī)引發(fā)的振動(dòng)。但這樣需要耗費(fèi)較長(zhǎng)的檢修時(shí)間，對(duì)此，在停機(jī)的瞬間，可以將噴嘴沖水閥門開啟，利用葉輪的慣性，對(duì)葉片的非工作面進(jìn)行清洗，并打開機(jī)殼底部的閥門將廢水排放出去，以便于清灰，從而達(dá)到處理振動(dòng)故障的目的。

4.3 鍋爐風(fēng)機(jī)軸承溫度過高維修

首先檢查是否是由于潤(rùn)滑不良導(dǎo)致的溫度過高。要保證油質(zhì)符合要求，無雜質(zhì)，沒有變質(zhì)；不能缺油，定期進(jìn)行補(bǔ)油；保證冷卻效果，可以在軸承安裝位置設(shè)置壓縮空氣，方便壓縮，如果溫度較低，則可以將壓縮空氣關(guān)閉；定期檢查軸承，排除軸承故障，以避免由于出現(xiàn)軸承斷裂，不僅導(dǎo)致風(fēng)機(jī)損壞，還影響到設(shè)備運(yùn)行。

4.4 安裝不牢固維修

對(duì)于機(jī)座應(yīng)當(dāng)進(jìn)行加固處理，并盡量的提高剛度，以滿足風(fēng)機(jī)的運(yùn)行需求。同時(shí)，定期安排維修人員對(duì)風(fēng)機(jī)運(yùn)行情況進(jìn)行檢修，確保各個(gè)零部件都安裝牢固，以避免由于安裝不牢固導(dǎo)致振動(dòng)故障。

5 診斷實(shí)驗(yàn)舉例

振動(dòng)檢測(cè)以及分析定位設(shè)備為上海華陽 HY-160單通道數(shù)據(jù)采集儀，并借助高校專業(yè)的故障定位技術(shù)、輔助軟件、計(jì)算機(jī)模擬等技術(shù)。對(duì)風(fēng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)的4個(gè)軸承位置進(jìn)行監(jiān)測(cè)和分析，任意測(cè)試點(diǎn)的測(cè)試方向均為水平H、垂直 V、軸向 A。

5.1 送風(fēng)機(jī)不滿足基礎(chǔ)剛度要求

表1所列包括設(shè)備發(fā)生故障、故障持續(xù)、維修后運(yùn)行的相應(yīng)原始記錄。

表1 送風(fēng)機(jī)各測(cè)點(diǎn)部位的通頻幅值 mm/s

設(shè)備在被修復(fù)之前所表現(xiàn)的圖像特征如以下所列。

風(fēng)機(jī)與電動(dòng)機(jī)任意實(shí)驗(yàn)點(diǎn)的振動(dòng)頻率譜圖中，僅有 1轉(zhuǎn)速（24.2Hz）頻率具備優(yōu)勢(shì)。

任意試驗(yàn)點(diǎn)的垂直方向以及軸向的振動(dòng)值均較小，而水平方向的數(shù)值最大，且振動(dòng)的方向性非常強(qiáng)。

實(shí)域波形為正弦波，且清晰完整，不存在削波情況和波形變形情況。葉輪葉片通過頻率、故障頻率以及各類異常頻率均沒有出現(xiàn)在譜圖中，軸承運(yùn)行正常。

通過分析設(shè)備的實(shí)驗(yàn)安裝、運(yùn)轉(zhuǎn)情況以及期間產(chǎn)生的振動(dòng)現(xiàn)象，證實(shí)設(shè)備問題為機(jī)械松動(dòng)。該設(shè)備在沒有其他異常狀況的情況下可以保持長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定的運(yùn)轉(zhuǎn)；并且由于季節(jié)的原因，不允許設(shè)備較長(zhǎng)時(shí)間的關(guān)機(jī)檢修，否則會(huì)影響設(shè)備的高負(fù)荷使用要求，無法達(dá)到生產(chǎn)指標(biāo)，所以將處理時(shí)間安排在設(shè)備的年度檢修時(shí)期。期間進(jìn)行及時(shí)、定期的運(yùn)行監(jiān)測(cè)，科學(xué)監(jiān)測(cè)設(shè)備的振動(dòng)情況以及其他異常情況，確保鍋爐在穩(wěn)定工作的前提下達(dá)到預(yù)期指標(biāo)。年度大檢修期間，針對(duì)混凝土硬度不達(dá)標(biāo)情況進(jìn)行相應(yīng)的處理：重新灌漿以及基體加固。后續(xù)的測(cè)試結(jié)果顯示在故障得到處理后，設(shè)備能夠保持穩(wěn)定、安全的運(yùn)行。

5.2 引風(fēng)機(jī)的軸承松動(dòng)

從表2的所得出的數(shù)據(jù)能夠得出結(jié)論，設(shè)備 3、4試驗(yàn)點(diǎn)的振動(dòng)頻率是隨時(shí)間上升的，其軸向振動(dòng)最為顯著。根據(jù)溫度監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)來看，設(shè)備軸承的溫度也是隨時(shí)間上升的。

表2 引風(fēng)機(jī)各測(cè)點(diǎn)部位的通頻幅值

設(shè)備所有試驗(yàn)點(diǎn)譜圖的特征如下。

譜圖中含有數(shù)個(gè)轉(zhuǎn)速頻率的諧波頻率（不包括16.5Hz工頻），其中最為典型的介于 2～ 6倍頻率之間的部分，其幅值大于工頻分量的幅值。傾向的振動(dòng)類型為定向振動(dòng)，依據(jù)得到的振動(dòng)數(shù)據(jù)，靠近葉輪端的承重位置和其他位置的軸向振動(dòng)較為明顯。

階次較高的頻率分量所顯示的幅值大于轉(zhuǎn)速頻率振動(dòng)幅值的一半。

滾動(dòng)軸承未顯現(xiàn)出故障特征頻率、葉片通過頻率和其他異常頻率。

根據(jù)實(shí)驗(yàn)記錄結(jié)果以及后續(xù)的分析，認(rèn)為出現(xiàn)上述故障的原因是轉(zhuǎn)軸與軸承內(nèi)圈存在過大的間隙，導(dǎo)致了機(jī)械松動(dòng)，并且造成過盈配合失效現(xiàn)象，加劇的運(yùn)行環(huán)境的惡化，造成運(yùn)行溫度升高以及內(nèi)部器件損壞的故障。

6 結(jié)語

對(duì)設(shè)備實(shí)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)維修體現(xiàn)了極強(qiáng)的創(chuàng)新觀念。故障的監(jiān)測(cè)與診斷，是保證鍋爐正常工作、滿足生產(chǎn)要求的保證，因此重視并持續(xù)的研究鍋爐的檢修技術(shù)是刻不容緩的。

[1]楊海燕 ,陳露露 ,張蕾 . 低風(fēng)速風(fēng)電機(jī)組電刷滑環(huán)故障仿真分析研究 [J]. 機(jī)械工程師 ,2015,(10):90-91.

[2]王維友 ,楊璋 . 振動(dòng)分析在風(fēng)機(jī)軸承故障診斷中的應(yīng)用 [J]. 裝備維修技術(shù) ,2015,(02):31-35.

[3]李穎穎 ,王海琳 ,趙鑫 . 基于信號(hào)分析的異步電機(jī)故障診斷方法淺析 [J]. 新型工業(yè)化 ,2014,(02):62-66.

TK223.26

A

1671-0711（2017）07（下）-0110-02