300 MW循環(huán)流化床鍋爐雙級動(dòng)葉引風(fēng)機(jī)常見故障原因分析及建議

杜鐵峰

（開灤協(xié)鑫發(fā)電有限公司，河北唐山 063199）

0 引言

300 MW循環(huán)流化床鍋爐是發(fā)電廠中常用的關(guān)鍵設(shè)備之一，主要是以燃燒低劣質(zhì)煤為主的綜合性發(fā)電鍋爐設(shè)備，在燃燒過程中，利用靜電（袋式）除塵的方法，通過引風(fēng)機(jī)將產(chǎn)生的煙塵排入大氣。因此，300 MW循環(huán)流化床鍋爐雙級動(dòng)葉引風(fēng)機(jī)的設(shè)備工作狀態(tài)直接影響發(fā)電機(jī)組的有效運(yùn)行。

1 振動(dòng)異常分析

1.1 振動(dòng)情況

某電廠4號爐B側(cè)雙級動(dòng)葉可調(diào)軸流式引風(fēng)機(jī)為上鼓風(fēng)機(jī)廠生產(chǎn)，型號為SAF26.6-19-2，工作轉(zhuǎn)速為990 r/min、0.05 mm風(fēng)機(jī)振動(dòng)保護(hù)報(bào)警、0.10 mm風(fēng)機(jī)振動(dòng)保護(hù)跳閘。2014年底、2015年初正式運(yùn)行，2015年12月發(fā)生意外故障導(dǎo)致葉片損傷變形，停機(jī)開蓋時(shí)發(fā)現(xiàn)空心導(dǎo)葉已經(jīng)嚴(yán)重腐蝕，2017年11月振動(dòng)發(fā)生異常。經(jīng)測振儀測點(diǎn)在水平、垂直、軸向3個(gè)方向?qū)υ撘L(fēng)機(jī)的振動(dòng)情況進(jìn)行檢查與分析，發(fā)現(xiàn)引風(fēng)機(jī)的振動(dòng)幅值分別為0.091 mm、0.017 mm、0.026 mm以下，整個(gè)引風(fēng)機(jī)振動(dòng)設(shè)備的穩(wěn)定性比較差，在不同時(shí)間測得的工況振動(dòng)也存在明顯差別，水平振動(dòng)的波動(dòng)范圍達(dá)到了0.045～0.091 mm，說明該循環(huán)流化床鍋爐雙級動(dòng)葉引風(fēng)機(jī)已經(jīng)出現(xiàn)了問題，建議停機(jī)整修。

1.2 故障原因

該風(fēng)機(jī)在運(yùn)行過程中出現(xiàn)了振動(dòng)，由于該風(fēng)機(jī)在2015年12月受到了外力沖擊，造成雙級動(dòng)葉引風(fēng)機(jī)的葉片損傷變形，不僅僅導(dǎo)致葉片出現(xiàn)問題，而且引風(fēng)機(jī)的滑塊全部由于外力而變形，無法繼續(xù)使用，部分葉柄及調(diào)節(jié)桿也出現(xiàn)明顯變形，在具體工作中引起的振動(dòng)十分巨大[1]，如圖1～2所示。結(jié)合對該設(shè)備的2次振動(dòng)分析與檢測報(bào)告，同時(shí)考慮到該引風(fēng)機(jī)工作所處的惡劣環(huán)境，可以推測振動(dòng)值驟然升高現(xiàn)象產(chǎn)生的原因，可能是由于2015年12月的外力沖擊導(dǎo)致整個(gè)轉(zhuǎn)子部件都有所損傷，以及在后期的運(yùn)行過程中缺乏正確的保養(yǎng)，說明引風(fēng)機(jī)的軸承已經(jīng)出現(xiàn)問題。綜合上述問題，建議整個(gè)設(shè)備停機(jī)檢測，對引風(fēng)機(jī)的軸承箱部進(jìn)行檢測、維修，考慮到其振動(dòng)平均值有所上升，同時(shí)建議對葉輪部進(jìn)行檢查，排查是否有損壞零件，如果出現(xiàn)零部件損壞，需要重新更換，并保證所有葉片靈活轉(zhuǎn)動(dòng)，檢驗(yàn)葉輪整體的動(dòng)平衡[2]。經(jīng)檢測，該引風(fēng)機(jī)振動(dòng)值水平為0.051 mm、軸向?yàn)?.039 mm、垂直為0.01 mm，隨著動(dòng)葉開度的增大，一級葉輪（電機(jī)側(cè)）與二級葉輪（液壓缸側(cè)）振動(dòng)值有明顯的上升狀態(tài)，且一級葉輪振動(dòng)值大于二級葉輪?；诖伺_引風(fēng)機(jī)振動(dòng)值標(biāo)準(zhǔn)（水平、軸向、垂直）應(yīng)小于0.05 mm，故初步斷定此臺引風(fēng)機(jī)存在一定的問題，具體問題分析為以下幾點(diǎn)。

（1）葉輪振動(dòng)值過大。引風(fēng)機(jī)的一級葉輪振動(dòng)值大于二級葉輪，于此初步推測，此臺風(fēng)機(jī)每片葉片是否存在漂移現(xiàn)象；一次葉輪角度與二級葉輪之間的角度誤差偏大，正常值應(yīng)為一級葉輪角度小于二級葉輪角度（≤0.5°～1.5°）。

（2）檢查引風(fēng)機(jī)的調(diào)節(jié)桿螺絲出現(xiàn)松動(dòng)現(xiàn)象，導(dǎo)致葉片漂移，進(jìn)而引起風(fēng)機(jī)振動(dòng)。

（3）引風(fēng)機(jī)滑塊檢測。對引風(fēng)機(jī)的滑塊有無磨損進(jìn)行檢測，如果出現(xiàn)磨損，就會導(dǎo)致每片葉片間的角度誤差偏大。

（4）工作環(huán)境影響引風(fēng)機(jī)使用。由于引風(fēng)機(jī)工作環(huán)境惡劣，導(dǎo)致轉(zhuǎn)子質(zhì)量不平衡，主要原因有葉輪磨損（主要是葉片）；不均勻式腐蝕；葉片與葉輪表面積灰；葉輪上的連接件松動(dòng)；葉片根部積灰導(dǎo)致葉片卡澀，隨著負(fù)荷增大導(dǎo)致風(fēng)機(jī)振動(dòng)值上升。

（5）軸承箱內(nèi)角接觸推力軸承（7336.B.MP.UA）彈道磨損，推力間隙偏大導(dǎo)致角度增大，從而導(dǎo)致引風(fēng)機(jī)振動(dòng)值有明顯升高。

（6）軸承箱內(nèi)預(yù)緊彈簧的預(yù)緊減小，導(dǎo)致彈簧之間的角度增大，振動(dòng)值升高。

（7）NJ336與NU336軸承的滾柱體與內(nèi)套間的間隙偏大或滾柱體有金屬疲勞、銹斑、脫皮現(xiàn)象，內(nèi)外套有假性布式壓痕、微動(dòng)腐蝕等缺陷，引起風(fēng)機(jī)的水平與軸向振動(dòng)值偏大，如圖1～2所示。

圖1 風(fēng)機(jī)雙級動(dòng)葉轉(zhuǎn)子

圖2 風(fēng)機(jī)動(dòng)葉輪轂內(nèi)部

2 振動(dòng)處理建議

由于引風(fēng)機(jī)的聯(lián)軸器偏轉(zhuǎn)，在旋轉(zhuǎn)狀態(tài)以及風(fēng)葉出現(xiàn)破損、滑塊磨損等情況下，軸承對軸徑的承力中心點(diǎn)也將發(fā)生變化，隨著風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速周期性地沿軸向變化。

2.1 風(fēng)機(jī)葉形跑偏引起振動(dòng)

引風(fēng)機(jī)受脫硫脫硝影響，導(dǎo)致風(fēng)機(jī)腐蝕嚴(yán)重，國內(nèi)目前運(yùn)行的機(jī)組大部分動(dòng)葉可調(diào)風(fēng)機(jī)易發(fā)生腐蝕現(xiàn)象，特別是經(jīng)過超低排放改造過的鍋爐。引風(fēng)機(jī)經(jīng)過長期使用后，在進(jìn)口端一定范圍內(nèi)“自然掛灰”的現(xiàn)象越來越嚴(yán)重，使風(fēng)機(jī)葉片根部積灰特別嚴(yán)重，葉片根部密封完全失去彈性，葉柄與葉柄襯套發(fā)生卡澀，失去密封作用，導(dǎo)致大量的灰、雜質(zhì)進(jìn)入，從而發(fā)生葉片卡死，導(dǎo)致動(dòng)葉無法調(diào)節(jié)、風(fēng)機(jī)葉片跑偏，造成風(fēng)機(jī)動(dòng)葉不同步，引起風(fēng)機(jī)振動(dòng)，嚴(yán)重會引起風(fēng)機(jī)喘振現(xiàn)象[3]。風(fēng)機(jī)葉片與煙塵中的顆粒相互摩擦，導(dǎo)致風(fēng)葉的葉片容易受到磨損，而且風(fēng)葉的葉片采用的是相同材料，在風(fēng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，化學(xué)成分、機(jī)械性能以及耐磨強(qiáng)度等在不同區(qū)域及微觀上會發(fā)生不同的變化，這種差異在運(yùn)行過程中容易出現(xiàn)多種問題，導(dǎo)致引風(fēng)機(jī)的動(dòng)平衡出現(xiàn)問題[4]。

建議：機(jī)組進(jìn)行檢修時(shí)，風(fēng)機(jī)大蓋拆除，手動(dòng)活動(dòng)葉片，葉片角度無明顯較大差別，葉片拆除，清理葉片根部積灰，打磨根部產(chǎn)生的結(jié)垢，涂抹7014后進(jìn)行回裝；風(fēng)機(jī)葉片回裝后，要求運(yùn)行部每天進(jìn)行至少3次葉片全開全關(guān)操作。

2.2 風(fēng)機(jī)推桿磨損或彎曲造成風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子振動(dòng)

引風(fēng)機(jī)在運(yùn)行中，每一次動(dòng)葉調(diào)節(jié)動(dòng)作過程，都會使連桿和推桿襯套軸向產(chǎn)生摩擦，連桿和推桿軸襯套間沒有任何潤滑介質(zhì)，處于一種干摩擦狀態(tài)，磨損的推桿軸襯套的銅粉沫作為介質(zhì)又加劇了這種磨損，以至于磨損量越來越大[5]。連桿和推桿襯套磨損后，會引起風(fēng)機(jī)第一級葉輪的推盤偏心，影響風(fēng)機(jī)平衡，同時(shí)造成風(fēng)機(jī)兩級滑塊磨損，引起風(fēng)機(jī)振動(dòng)，直至影響鍋爐安全運(yùn)行。

建議：風(fēng)機(jī)檢修時(shí)，推桿襯套進(jìn)行更換，連桿進(jìn)行校正，保證連桿與襯套的間隙不大于0.03 mm。

（1）滑塊處理

清洗檢查：滑塊磨損嚴(yán)重，已有部分磨損缺失，需要對滑塊進(jìn)行更換處理。

缺陷描述：測量滑塊，實(shí)際誤差1～3 mm，不符合工廠標(biāo)準(zhǔn)要求，說明滑塊存在嚴(yán)重問題，容易導(dǎo)致引風(fēng)機(jī)振動(dòng)，如圖3所示。

缺陷后果：如不更換，動(dòng)葉開關(guān)時(shí)會造成空行程或葉片在運(yùn)行中抖動(dòng)。

建議：更換所有滑塊，如圖4所示。

圖3 磨損滑塊

圖4 新滑塊

（2）檢查O型圈與密封墊環(huán)

清洗檢查：O型圈、密封件老化變形，容易產(chǎn)生泄流現(xiàn)象。

缺陷描述：O型圈、密封件老化變形，腐蝕嚴(yán)重，不再具備密封條件，不符合密封件標(biāo)準(zhǔn)使用要求，屬于易損件，檢修必?fù)Q，如圖5所示。

缺陷后果：如不更換，將影響密封性，造成進(jìn)灰塵、潤滑油流失，降低防塵效果，導(dǎo)致葉柄軸承失效。

建議：更換所有損壞的O型圈與密封墊環(huán)，如圖6所示。

圖5 舊密封

圖6 新密封

（3）檢查調(diào)節(jié)桿螺栓

清洗檢查：調(diào)節(jié)桿螺栓銹蝕、牙紋變形，是引起振動(dòng)的主要原因之一。

缺陷描述：由于工作環(huán)境惡劣，調(diào)節(jié)桿螺栓表面疲勞，部分牙紋變形，不符合緊固件標(biāo)準(zhǔn)要求[6]。

建議：在具體處理過程中需要更換調(diào)節(jié)桿螺栓。

2.3 風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡偏差大導(dǎo)致引風(fēng)機(jī)振動(dòng)

風(fēng)機(jī)電機(jī)聯(lián)軸器中心不正，動(dòng)調(diào)裝置中心不正，風(fēng)機(jī)中間軸彎曲及兩端法蘭面不同心，風(fēng)機(jī)中間軸動(dòng)平衡偏差大，風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡偏差大，導(dǎo)致風(fēng)機(jī)振動(dòng)。

（1）風(fēng)機(jī)運(yùn)行一定周期后，風(fēng)機(jī)和電機(jī)聯(lián)軸器中心可能發(fā)生偏移，由于軸流引風(fēng)機(jī)使用的是撓性聯(lián)軸器，引風(fēng)機(jī)運(yùn)行溫度在120°～150°，電機(jī)中心如果偏差過大，也會導(dǎo)致風(fēng)機(jī)振動(dòng)[7]。

（2）雙級引風(fēng)機(jī)電機(jī)與風(fēng)機(jī)連接是靠中間軸連接（中間軸是一根空心軸），由于運(yùn)行一定周期后，中間軸極易發(fā)生彎曲，兩端法蘭面不同心，動(dòng)平衡極易受到影響，導(dǎo)致風(fēng)機(jī)振動(dòng)，如圖7所示。

圖7 中間連接軸

（3）動(dòng)葉調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)（液壓缸），由于液壓缸推動(dòng)葉輪內(nèi)推盤，由推盤帶動(dòng)調(diào)節(jié)柄、調(diào)節(jié)柄帶動(dòng)葉柄而產(chǎn)生動(dòng)葉可調(diào)效果，液壓缸中心校驗(yàn)，使風(fēng)機(jī)液壓缸主軸中心為風(fēng)機(jī)主軸的中心線延長線上，如果液壓缸中心不正，極易產(chǎn)生風(fēng)機(jī)振動(dòng)。

建議：風(fēng)機(jī)每次檢修時(shí)，液壓缸進(jìn)行找正，保證液壓缸的中心度不大于0.05 mm，如圖8所示。

圖8 液壓缸

（4）校驗(yàn)葉片開度，調(diào)節(jié)桿夾緊螺栓擰緊力矩474 N·m。主要要保證設(shè)備到現(xiàn)場后，進(jìn)行葉片安裝，葉片螺釘擰緊力矩為452 N·m，根據(jù)螺栓的拆裝次數(shù)，建議提高力矩大小，保證螺釘?shù)木o力。

（5）靜態(tài)動(dòng)態(tài)葉片調(diào)節(jié)正常，包括全關(guān)、中間位置、全開位置，反復(fù)5次，繼而在全行程范圍任意位置能鎖定，無漂移，反饋一致，如圖9所示。

圖9 靜態(tài)動(dòng)態(tài)葉片調(diào)節(jié)演示

（6）風(fēng)機(jī)運(yùn)行一定周期后，葉片及輪轂受煙氣中灰塵磨損及腐蝕，導(dǎo)致動(dòng)平衡影響，建議在風(fēng)機(jī)停運(yùn)后現(xiàn)場進(jìn)行動(dòng)平衡處理，增加合適配重塊[8]。

2.4 液壓缸零部件

液壓缸拆卸、檢查主要依據(jù)檢查標(biāo)準(zhǔn)，嚴(yán)格處理每一個(gè)布置，液壓缸拆檢，檢測工作行程為100 mm，如圖10所示。

圖10 液壓缸

（1）檢查密封件

清洗檢查：對整體密封件進(jìn)行清洗檢查，如果密封件出現(xiàn)老化變形，也會引起風(fēng)機(jī)振動(dòng)。

缺陷描述：密封件老化變形，屬于易損件，不符合液壓密封件標(biāo)準(zhǔn)使用要求，需更換，如圖11所示。

缺陷后果：如不更換，將嚴(yán)重影響密封性，導(dǎo)致液壓缸漏油，影響整個(gè)風(fēng)機(jī)運(yùn)行，產(chǎn)生更大振動(dòng)。

建議：在處理時(shí)，需要整體更換密封件。

圖11 密封件更換檢查

（2）檢查骨架油封

清洗檢查：檢查骨架油封是否存在老化現(xiàn)象。

缺陷描述：骨架油封無彈性、變硬，容易出現(xiàn)漏油現(xiàn)象，不符合密封件標(biāo)準(zhǔn)使用要求，檢修必?fù)Q，如圖12所示。

缺陷后果：如不更換，容易失去密封性，造成進(jìn)灰塵，引起風(fēng)機(jī)振動(dòng)，影響液壓缸使用壽命。

建議：更換所有骨架油封。

（3）檢查軸承

清洗檢查：對所有軸承零部件進(jìn)行清洗檢查，發(fā)現(xiàn)軸承磨損。

缺陷描述：檢查軸承每套共計(jì)3件，分別為2件6209、1件3200軸承，軸承內(nèi)部生銹，軸承滾道摩擦，內(nèi)外側(cè)有明顯銹痕、劃痕。不符合軸承使用手冊中關(guān)于軸承滾道、保持架、滾動(dòng)體不得有磨損、銹蝕、脫皮的要求。

缺陷后果：影響液壓缸主軸的行程及反饋桿的調(diào)節(jié)。

建議：全部更換損壞的軸承，共計(jì)6盤，如圖13所示。

圖13 軸承零部件更換清洗

（4）檢查伺服閥

清洗檢查：檢查液壓缸伺服閥系統(tǒng)是否存在損壞現(xiàn)象。

缺陷描述：伺服閥已腐蝕、松動(dòng)，配合間隙超出標(biāo)準(zhǔn)，不符合插裝液壓閥標(biāo)準(zhǔn)要求，如圖14所示。

缺陷后果：如不更換，將嚴(yán)重影響液壓缸運(yùn)行，引起風(fēng)機(jī)振動(dòng)。

建議：更換新的伺服閥系統(tǒng)，使配合間隙符合標(biāo)準(zhǔn)。

圖14 液壓缸伺服閥系統(tǒng)

（5）檢查銅套

清洗檢查：液壓缸銅套，檢查是否存在問題。

圖15 液壓缸銅套更換

缺陷描述：銅套與主軸配合部位磨損嚴(yán)重，間隙過大，不符合元件規(guī)范要求。

缺陷后果：如不更換，與主軸的間隙增大，會造成漏油。

建議：更換新的銅套，保證系統(tǒng)能夠符合要求，如圖15所示。

3 結(jié)束語

300 MW循環(huán)流化床鍋爐雙級動(dòng)葉引風(fēng)機(jī)的故障對引風(fēng)機(jī)的損壞十分巨大，引風(fēng)機(jī)聯(lián)軸器的偏轉(zhuǎn)、軸承磨損、油封損壞、軸承問題、油膜失穩(wěn)和軸的撓曲變形等都會引起引風(fēng)機(jī)的振動(dòng)。本文對300 MW循環(huán)流化床鍋爐雙級動(dòng)葉引風(fēng)機(jī)故障的原因進(jìn)行分析，并結(jié)合鍋爐引風(fēng)機(jī)在工作中的常見問題，詳細(xì)分析了不同問題導(dǎo)致引風(fēng)機(jī)振動(dòng)的原因，并提出了有效的解決策略。