現(xiàn)場動平衡在垃圾焚燒發(fā)電設(shè)備維護(hù)中的應(yīng)用

吳仕奎

（瀘州市興瀘環(huán)保發(fā)展有限公司，瀘州 646300）

1 現(xiàn)場動平衡技術(shù)的介紹

轉(zhuǎn)子動不平衡是轉(zhuǎn)動機(jī)械的一種常見故障，它會引起設(shè)備軸承、轉(zhuǎn)子或者其他部件壽命縮短或者損壞。而動平衡常用于處理轉(zhuǎn)機(jī)轉(zhuǎn)子動不平衡，例如，汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子、離心泵轉(zhuǎn)子及風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子在動平衡機(jī)上進(jìn)行動平衡校正，以校正轉(zhuǎn)子的動不平衡量[1]。但是，現(xiàn)場動平衡是指讓轉(zhuǎn)機(jī)在實(shí)際安裝條件和運(yùn)行狀態(tài)下，對設(shè)備展開振動測量分析并通過配重手段以消除轉(zhuǎn)機(jī)轉(zhuǎn)子動不平衡。其效果遠(yuǎn)遠(yuǎn)好于離線動平衡，減小工作量，且不破壞原始安裝精度，是解決動不平衡的不二選擇[2]。

垃圾焚燒發(fā)電行業(yè)由于其生產(chǎn)環(huán)境的特點(diǎn)，煙塵重、腐蝕大，設(shè)備轉(zhuǎn)子出現(xiàn)動不平衡的可能性很大，近年來現(xiàn)場動平衡技術(shù)逐漸在垃圾焚燒發(fā)電行業(yè)中推廣。該技術(shù)具有以下優(yōu)勢：二者工況不同，現(xiàn)場動平衡是在實(shí)際安裝條件和運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行的，精度更高，效果更好；現(xiàn)場動平衡無需外送，可以避免拆裝損傷及運(yùn)輸風(fēng)險，維持原始安裝精度；提高轉(zhuǎn)子平衡精度。

2 現(xiàn)場動平衡實(shí)例介紹

現(xiàn)以某廠鍋爐引風(fēng)機(jī)為例，介紹現(xiàn)場動平衡技術(shù)的運(yùn)用。

2.1 設(shè)備工況介紹

垃圾焚燒爐引風(fēng)機(jī)組由變頻電機(jī)、風(fēng)機(jī)串聯(lián)組成，用彈性聯(lián)軸器聯(lián)結(jié)，共用一個臺板。其作用：垃圾焚燒爐的高溫?zé)煔饨?jīng)過余熱鍋爐，余熱鍋爐回收高溫?zé)煔鉄崃浚鬅煔饨?jīng)過煙氣凈化處理系統(tǒng)由引風(fēng)機(jī)加壓，然后通過煙囪排放到大氣中，同時維持爐膛負(fù)壓運(yùn)行。經(jīng)過多年的運(yùn)行，機(jī)組的振動技術(shù)指標(biāo)逐漸劣化，無法滿足現(xiàn)場運(yùn)行要求。其振動在軸承座水平方向接近180 μm。不同的轉(zhuǎn)速下，振動差異大，但垂直方向沒什么差別。

2.2 不平衡診斷

初步判斷振動來源于引風(fēng)機(jī)，轉(zhuǎn)速下降，振動也下降。風(fēng)機(jī)運(yùn)行至今未做過動平衡，且檢修時轉(zhuǎn)子清掃不徹底，轉(zhuǎn)子不平衡可能性大[3-4]。用振動在三個測點(diǎn)每小時測一組振動數(shù)據(jù)，通過分析振動數(shù)據(jù)，筆者發(fā)現(xiàn)，三個測點(diǎn)的振動都存在很大的波，振動趨勢如圖1所示。振動數(shù)據(jù)特點(diǎn)為：振動幅值最大為平均值2倍左右；振動幅值最小約為均值的1/2。

圖1 引風(fēng)機(jī)振動趨勢

外送引風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子做動平衡要經(jīng)過拆裝、運(yùn)輸和回裝等步驟，且需承擔(dān)其中的風(fēng)險。而引風(fēng)機(jī)為系統(tǒng)關(guān)鍵設(shè)備，引風(fēng)機(jī)停運(yùn)即整個垃圾焚燒系統(tǒng)停運(yùn)，這是不可接受的。該公司特請西南交通大學(xué)技術(shù)人員來現(xiàn)場做引風(fēng)機(jī)組的振動故障分析和后續(xù)現(xiàn)場動平衡工作。其對機(jī)組的振動狀態(tài)進(jìn)行評估，振動數(shù)據(jù)如表1、表2所示。

表1 引風(fēng)機(jī)組整機(jī)振動數(shù)據(jù)（引風(fēng)機(jī)，800 r/min）

表2 引風(fēng)機(jī)組整機(jī)振動數(shù)據(jù)（電機(jī)，800 r/min）

表2數(shù)據(jù)表明，工頻振動在風(fēng)機(jī)振動頻譜中占據(jù)主要地位，判斷振動異常源于不平衡；引風(fēng)機(jī)水平振動遠(yuǎn)大于垂直振動，所以支撐強(qiáng)度水平方向低于垂直方向。

在整個機(jī)組各部件質(zhì)量比重中，引風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子比重最大?，F(xiàn)場表現(xiàn)為，引風(fēng)機(jī)振動最大，電機(jī)振動較小，證明振動從引風(fēng)機(jī)傳到電機(jī)的過程中減弱很多[5-6]。通過頻譜圖的分析可以確認(rèn)，引風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子不平衡是導(dǎo)致引風(fēng)機(jī)機(jī)組振動主要原因[7-8]。

診斷結(jié)論：引風(fēng)機(jī)振動源于轉(zhuǎn)子不平衡。

2.3 現(xiàn)場動平衡配重

確定相位角：開機(jī)，測量原始振動值和相位角，分別為3.0 mm/s和70°。經(jīng)過分析系統(tǒng)可得，初始配重為950 g。停機(jī)，裝配配重塊。再次開機(jī)，輸入數(shù)據(jù)再次分析，確定最終配重和相位角，即500 g和135°。停機(jī)，裝配配重塊[9-10]。

此次現(xiàn)場動平衡共配重兩次。共啟停機(jī)兩次，動平衡處理后引風(fēng)機(jī)軸承座水平振動最大0.4 mm/s，垂直方向0.32 mm/s，其他部位振動亦符合技術(shù)要求，設(shè)備安全、穩(wěn)定運(yùn)行，詳細(xì)統(tǒng)計數(shù)據(jù)如表3所示[11-13]。

表3 引風(fēng)機(jī)振動數(shù)據(jù)

3 結(jié)語

通過對引風(fēng)機(jī)的現(xiàn)場診斷和現(xiàn)場平衡校驗(yàn)，現(xiàn)場動平衡這項技術(shù)在垃圾焚燒發(fā)電行業(yè)中具有非常明顯的優(yōu)勢。采用頻譜和相位分析這種方法，可以較快確定故障原因，對設(shè)備故障做正確判斷，避免延誤檢修時間，提高經(jīng)濟(jì)效益。同時，它不僅提高轉(zhuǎn)子平衡精度，且不破壞安裝原始精度，還可以規(guī)避拆裝及運(yùn)輸風(fēng)險，節(jié)約成本，提升工作效率，提高經(jīng)濟(jì)效益[14-17]。

在實(shí)際生產(chǎn)過程中，垃圾焚燒發(fā)電行業(yè)由于其特殊的工況性，一二次風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)等容易產(chǎn)生轉(zhuǎn)子不平衡，現(xiàn)場動平衡技術(shù)在其中的應(yīng)用效果非常明顯，較短時間可使設(shè)備恢復(fù)使用。設(shè)備安全、環(huán)保、穩(wěn)定、長周期運(yùn)行是垃圾焚燒發(fā)電行業(yè)取得良好效益的關(guān)鍵因素，現(xiàn)場動平衡技術(shù)可有效節(jié)約檢修時間、節(jié)約人力成本，并且提高經(jīng)濟(jì)效益。

1 楊國安.轉(zhuǎn)子動平衡實(shí)用技術(shù)[M].北京：中國石化出版社，2012.

2 安勝利，楊黎明.轉(zhuǎn)子現(xiàn)場動平衡技術(shù)[M].北京：國防工業(yè)出版社，2007.

3 任曉善.化工機(jī)械維修手冊[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004.

4 安勝利，楊黎明.轉(zhuǎn)子現(xiàn)場動平衡技術(shù)[M].北京：國防工業(yè)出版社，2007.

5 王曉紅，王 晶.某雷達(dá)天線轉(zhuǎn)子現(xiàn)場動平衡試驗(yàn)研究[J].機(jī)械與電子，2015，（7）：44-46.

6 楊青青，馬訓(xùn)鳴，張慶杰，等.基于LabVIEW的現(xiàn)場動平衡在線測試系統(tǒng)[J].機(jī)床與液壓，2017，45（13）：27-32.

7 宋金波，宋丹榮，付亞楠，等.垃圾焚燒發(fā)電BOT項目收益的系統(tǒng)動力學(xué)模型[J].管理評論，2015，27（3）：67-74.

8 李 娜.城市生活垃圾焚燒發(fā)電項目風(fēng)險分析和經(jīng)濟(jì)效益研究[D].濟(jì)南：齊魯工業(yè)大學(xué)，2015.

9 代春艷，周艷玲.基于實(shí)物期權(quán)的垃圾焚燒發(fā)電CCER項目投資價值評估研究[J].生態(tài)經(jīng)濟(jì)，2016，32（4）：123-127.

10 張彥春，鄒德劍，陳 東，等.生活垃圾焚燒發(fā)電PPP項目競價標(biāo)的設(shè)計研究[J].鐵道科學(xué)與工程學(xué)報，2017，14（2）：408-414.

11 龔是滔，許葉林.PPP垃圾焚燒發(fā)電項目風(fēng)險管理及特許定價研究綜述[J].項目管理技術(shù)，2017，15（5）：36-41.

12 郭文剛.關(guān)于垃圾焚燒發(fā)電行業(yè)現(xiàn)狀分析及發(fā)展建議[J].民營科技，2016，（1）：257-258.

13 黃業(yè)昂，魏麗蓉.我國垃圾焚燒發(fā)電行業(yè)發(fā)展前景淺析[J].大科技，2016，（14）：95-96.

14 陳 曦，廖明夫，張霞妹，等.大涵道比渦扇發(fā)動機(jī)低壓轉(zhuǎn)子現(xiàn)場動平衡技術(shù)[J].航空動力學(xué)報，2017，32（4）：808-819.

15 汪海鴻.現(xiàn)場動平衡技術(shù)在風(fēng)機(jī)檢修中的應(yīng)用探討[J].低碳世界，2015，（30）：41-42.

16 關(guān) 欣.柔性轉(zhuǎn)子現(xiàn)場動平衡技術(shù)研究[D].沈陽：沈陽理工大學(xué)，2015.

17 傅樹霞，李 寧，段志宏，等.石化生產(chǎn)中風(fēng)機(jī)現(xiàn)場動平衡技術(shù)的研究及應(yīng)用[J].山東化工，2016，45（12）：108-109.113.