磨煤機電機振動異常及異音分析、處理

韓格爾,張利馗

(華電內(nèi)蒙古能源有限公司包頭發(fā)電分公司,包頭 014013)

0 引言

發(fā)電企業(yè)檢修管理是生產(chǎn)管理的關(guān)鍵環(huán)節(jié),當(dāng)前在新能源裝機占比大幅增長的背景下,火電企業(yè)除提供穩(wěn)定的電力供應(yīng)外,還需承擔(dān)新能源消納的調(diào)峰任務(wù),進而對火電機組的安全、高效、穩(wěn)定性調(diào)峰能力提出了更高要求。汽輪機、發(fā)電機等主機設(shè)備是關(guān)鍵設(shè)備,制造技術(shù),監(jiān)測技術(shù)較成熟完善,可靠性高,但火電機組系統(tǒng)復(fù)雜,一些輔機設(shè)備往往是火電機組狀態(tài)監(jiān)測的薄弱環(huán)節(jié),也是造成機組限負(fù)荷和非停的主要原因之一。因此開展輔機狀態(tài)監(jiān)測工作,保證機組重要輔機設(shè)備健康運行是十分有意義的一項工作。如磨煤機作為火電機組重要輔機,運行狀態(tài)直接影響到鍋爐穩(wěn)定性和帶負(fù)荷能力,調(diào)峰火電機組的高效穩(wěn)定運行也對其提出了更高標(biāo)準(zhǔn)。

1 系統(tǒng)設(shè)備簡述

華電內(nèi)蒙古能源有限公司包頭分公司發(fā)電機組為2×600 MW亞臨界凝汽式燃煤機組,磨煤機為北京電力設(shè)備總廠生產(chǎn)的ZGN123G,共12臺。磨煤機電機型號YMK0600-6:電壓6 kV,電流75.4 A,功率630 kW,轉(zhuǎn)速990 r/min,驅(qū)動側(cè)軸承為FAG 6322 NU322,自由側(cè)軸承為FAG NU322。磨煤機與電機聯(lián)結(jié)方式為“O”型減震圈柱銷聯(lián)結(jié)方式。我廠#2爐B磨煤機電機運行中電機驅(qū)動側(cè)軸承異響,振動突升,驅(qū)動側(cè)軸承溫度56 ℃(正常),嚴(yán)重影響#2機組的60萬kW滿負(fù)荷穩(wěn)定運行。

2 現(xiàn)場振動、超聲、紅外圖譜測試分析

2．1 振動頻譜分析

磨煤機電機為臥式電機,電機底座通過螺栓固定在基礎(chǔ)臺板上,電機本體上部有散熱風(fēng)箱。電機驅(qū)動側(cè)軸承為6322和NU322,自由側(cè)NU322,兩個NU322承擔(dān)徑向支撐作用,一個6322起軸向定位作用。2023年4月28日運行中電機振動突然增大并伴有異音,電機驅(qū)動端水平200 μm、垂直210 μm、軸向180 μm。為進一步判斷異常原因,采集振動頻譜(圖1～圖3)。因#2機組60萬kW滿負(fù)荷運行不具備停運該電機條件,班組組織人員檢查發(fā)現(xiàn)電機自由端地腳螺栓松動,經(jīng)在設(shè)備運行工況中緊固螺栓同時調(diào)整散熱風(fēng)箱緊固螺栓,電機徑向振動值降低至水平85 μm垂直55 μm軸向50 μm,但仍有異響。用艾默生CSI分析儀分析采集振動頻譜圖1a和圖1b所示,水平通頻值4.26,垂直通頻值頻譜值5.04,轉(zhuǎn)頻及諧波豐富,以2X及為主出,判斷可能聯(lián)軸器松動或電機驅(qū)動端軸承室出現(xiàn)松動現(xiàn)象。

圖1 采集振動頻譜

電機軸向頻譜(圖1c)特征以2X為主,轉(zhuǎn)頻及諧波分量較低,分析認(rèn)為軸向中心存在不對稱分量。

電機驅(qū)動側(cè)pekavue(peakvue為1 000 Hz高通濾波沖擊信號)頻域未見軸承故障特征,見圖2。時域沖擊值6.86稍高,分析認(rèn)為由低頻振動引起的振動分量導(dǎo)致軸承與軸承室配合松動或聯(lián)軸器等轉(zhuǎn)動部件的金屬摩擦致使時域沖擊值稍大,排除軸承自身故障引起高頻振動分量因素。

圖2 高通濾波沖擊信號

2．2 超聲圖譜分析

我廠超聲檢測分析儀為SDT270,該儀器利用設(shè)備在特定的工作狀態(tài)下可以產(chǎn)生超聲波的特性,采集過程中就可以忽略現(xiàn)場各種嘈雜的有聲信號,只捕捉故障部位超聲信號,并對超聲信號分析判斷設(shè)備運行狀態(tài)。

當(dāng)兩個物體之間尤其是金屬物體之間產(chǎn)生磨擦或碰撞時,就會產(chǎn)生頻域很寬的聲波,其中包括超聲波?，F(xiàn)場采集異音磨煤機電機超聲圖譜(見圖3)動態(tài)超聲圖譜反應(yīng)0.035 s左右會出現(xiàn)一個峰值沖擊,峰值為60 dB,依據(jù)JB/T 10061—1999A型脈沖反射式超聲探傷儀通用技術(shù)條件,電機異音故障目前進入至較嚴(yán)重狀態(tài)。動態(tài)超聲頻譜圖未見由于滾動軸承的滾動疲勞裂紋、點蝕、損傷等的發(fā)生,在軸承部件的滾動接觸面或其表面引起的故障沖擊信號。分析認(rèn)為異音故障現(xiàn)象反映到超聲圖譜為0.035 s等間隔的不規(guī)則沖擊聲波信號,對0.035 s轉(zhuǎn)換成頻率成分為1/0.035=28.58,接近于振動頻率2X(33 Hz),其聲波幅值平均為60 dB.判斷為聯(lián)軸器不對稱造成金屬摩擦或者軸承室與軸承外圈松動摩擦引起異音。

圖3 超聲圖譜

2．3 紅外熱成像圖譜分析

為進一步分析故障原因,并考慮到電機運行中拆除對輪護罩有安全風(fēng)險,只對電機驅(qū)動側(cè)采集紅外熱成像,見圖4。圖譜反映電機驅(qū)動側(cè)軸承最高點溫度為47.9 ℃,最高點位置為電機外小蓋靠中間位置。通過分析圖譜認(rèn)為可排除軸承室松動的可能性,因為如果軸承室松動,軸承與軸承外圈松動造成的摩擦?xí)蛊錅囟仍龈?但就地實測溫度為47.9 ℃不高,其次由于松動引起金屬表面摩擦最高點的位置應(yīng)該在大蓋軸承表面,而不在外小蓋上。

圖4 紅外熱成像

3 綜合分析及制定檢修方案

由振動頻譜、超聲譜圖、紅外熱成像綜合分析,電機振動高、異音故障原因最大的可能性是由于對輪軸器中心不正,其次才是軸承室輕微松動?，F(xiàn)階段因考慮機組60萬kW滿負(fù)荷運行,不具備停運設(shè)備檢查,加強巡檢做好防范措施。5月5日機組35萬kW負(fù)荷運行,具備停運該設(shè)備條件。依據(jù)之前判斷結(jié)果,專業(yè)維修人員制定出檢修方案:先檢查電機與磨煤機對輪銷彈性塊,發(fā)現(xiàn)9塊(共10塊)已磨爛(見圖5),更換10塊彈性塊,檢查對輪銷無磨損,重新打表找中心校正。其次檢查軸承油脂良好,從而可以判斷軸承室與軸承外圈配合良好。檢查軸承銅保持架完好無損,軸承內(nèi)外圈滾道、滾動體無腐蝕,無磨損,無凹坑。檢查并更換處理后作試運帶載,電機振動值降低至水平23 μm、垂直12 μm、軸向12 μm,異音消除,運行正常。

圖5 磨損的輪銷彈性塊

4 結(jié)論

磨煤機電機作為火電機組重要輔機,當(dāng)出現(xiàn)故障時,振動頻譜采集的是旋轉(zhuǎn)頻率和振動信號,紅外熱成像檢測的是磨煤機電機運行時的異常溫度最高點的動態(tài)特征;超聲診斷技術(shù)是磨煤機電機出現(xiàn)故障時發(fā)出的20 kHz以上人耳聽不到聲波振動頻率段和分貝。如何將以上診斷技術(shù)三位一體有效結(jié)合,通過分析復(fù)雜的故障現(xiàn)象,化難為簡作出該設(shè)備是哪種類型的故障,故障嚴(yán)重程度怎么樣,同時要做出決策該設(shè)備能不能帶“病”運行,還是要立即停運檢修。通過修前故障診斷分析與檢修專業(yè)維修全過程閉環(huán),總結(jié)分析設(shè)備運檢管理失誤在哪里,怎么重新去避免這類故障形成,從而徹底消除設(shè)備故障根源,提升機組重要輔機設(shè)備可靠性。

隨著電力體制的改革,調(diào)頻機組啟動次數(shù)不斷增加,對設(shè)備可靠性提出了更高要求。提高設(shè)備可靠性的基礎(chǔ)是首先要準(zhǔn)確判斷設(shè)備狀態(tài)和劣化趨勢,提高檢修的針對性和有效性。而故障診斷借助精密診斷儀器和技術(shù)手段,可實現(xiàn)對設(shè)備運行狀態(tài)的準(zhǔn)確判斷,為檢修工作提供技術(shù)支持,指導(dǎo)檢修人員徹底消除設(shè)備故障。