电厂锅炉风机轴承座振动异常分析及处理

电厂锅炉风机轴承座振动异常分析及处理

张志海

贵州鸭溪发电有限公司    贵州省遵义市  563108

摘要：振动是衡量旋转机械运行可靠性的主要指标，它是物体运动或某种状态随时间往复变化的一种物理现象。发电厂的高速旋转机械在运行中都会出现振动，当振动超出相关标准限值时就会影响发电机组的稳定运行，超限的振动或振动的变化一般预示着旋转机械健康状态的恶化，如果不进行及时处理会造成设备或结构的失效及严重损坏。现场引起振动异常的原因很多，既有机械方面的原因，也有热和电方面的因素。有些故障的振动特征比较类似，往往造成振动故障的辨识困难。

关键词：电厂锅炉；风机轴承座；振动异常；分析

引言

近年来，随着高压直流输电的快速发展，大型同步调相机因具有响应速度快、无功补偿能力强等特点而得到广泛的应用。因此，调相机自身的安全运行对提高电网动态电压稳定性、保证高压直流输电工程的电能质量高效率输送具有重要意义。同步调相机作为大型旋转设备，由于制造工艺、安装、运行、网侧故障冲击等原因，导致气隙之间分布不均匀，称作气隙偏心故障。大量研究认为，当转子气隙偏心长度超过气隙总长度的10%时，则存在较严重的偏心故障。当调相机存在偏心故障时，会影响气隙磁场，从而加剧定转子与轴承座振动，严重时将会导致轴振超标，对调相机安全运行与高压直流输电的稳定性产生影响。

1.连接器轴承座的介绍

浮式平台的连接器是将两个半潜式平台模块连接在一起的系统结构。连接器采用铰链铰接连接方式，铰链铰接销轴由液压油缸顶伸实施连接和解脱。两个浮式平台模块连接部分横向采用凹凸形式设计，平台凹凸结构外形设计应杜绝连接时相互干涉，连接器的轴承座安装在凹凸结构内的纵向结构上。连接工作时由液压设备带动锥形销轴缓慢插入轴承座内，达到连接的目的，解脱工作时由液压设备带动锥形销轴脱离轴承座，达到解脱目的。整个连接系统设置四套连接器，布置在同一横向水平中心线，左右对称布置。由8根销轴，8个轴承座组成，轴承座两端安装密封圈，防止外界环境对内部结构的腐蚀。根据轴承座使用功能要求，轴承座采用45号钢，材料密度为7.85g/cm3。

2.轴承座振动异常原因分析

联轴器工作异常一般表现为对中不良，在转子连接处会产生附加的弯矩和剪切力，从而使轴承受力情况恶化，产生异常振动甚至造成联轴器损坏。现场常见检修中在风机与电机轴找正时对运行状态下轴承座标高变化或轴向位移补偿考虑不足，导致热态运行时不同心的现象。一般情况下单转电机时振动良好，但联接后运行时风机或电机振动会恶化。现场进行频谱测试时一般仍以基频为主，有时会出现二倍频分量明显的现象。

3.电厂锅炉风机轴承座振动异常分析及处理

3.1振动监测

富气压缩机组采用在线监测系统对机组运行进行状态监测和故障诊断，各轴承箱振动探头采用的传感器为非接触式电涡流传感器，具有结构简单、测量范围宽、灵敏度高等优点，能够测量转动设备转轴相对振动、轴心轨迹、转速和相位等振动特征量。每个振动测点安装有A、B2个振动传感器探头，2个探头分别安装在轴承两边同一平面相隔约90°，保证了振动测量数据的可靠性。富气压缩机组抢险后开车运行，在正常工况下，监测机组运行振动数据，发现汽轮机的高压端轴承振动比较大，其他轴承振动均在安全运行范围内。

3.2600MW机组锅炉引风机轴承异常振动处理

600MW机组配有2台成都凯凯凯电站风机有限公司生产的引风机，型号为YU27046-22G，型式为动叶可调轴流式，额定转速745r/min，动叶调节范围为-36°～20°，电机与引风机之间用半挠性联轴节连接，引风机由1个轴承支撑。其中B引风机在检修结束试运时振动良好，振动速度均在2mm/s以内，机组启动正式运行后发现振动状况逐渐恶化，2d后振动速度已爬升至约8.2mm/s，轴承振动严重超标，测试发现振动呈现振幅小，但振动速度大；基频振动小，但高频分量大的特点；高频振动以275Hz（即22倍频）为主，但该频率不是叶片、导叶的通过频率，可以排除叶片、导叶、联轴器等部件出现明显损坏或工作异常问题，基频振动小也表明转子平衡状态良好，初步分析振动原因为风机轴承异常。停运后检查发现支撑轴承滚动体上有平行于轴向的凹槽，其中驱动侧轴承有20个滚动体上有明显凹槽，非驱动侧轴承有2个滚动体上有明显凹槽，与测试分析结果基本一致。进一步梳理检修工作发现主电机接地装置存在问题，导致风机主轴承通过持续电流形成电腐蚀导致滚动体损坏所致。现场完善电机接地方式，并更换了轴承，启动后引风机振动稳定在2.7mm/s以内，轴承异常振动问题得到了彻底解决。

3.3汽轮机的检修

针对汽轮机轴承座出现的问题决定对轴承座进行常温点焊修补后，再进行镗床加工修复，在焊接修复过程中严格采用脉冲焊机连续电焊，并始终控制温度在60℃以内，防止轴承座变形。在镗床加工过程中以油封端面为基准面，采用二维坐标镗床进行加工，最后留0.02mm左右的余量进行手工研磨修复。通过修复，汽轮机高压侧轴承座与轴承接触面积达到了95%以上，同时对轴承箱与缸体接触面采用加偏垫的方法找好汽轮机本体的同心度，最后以汽轮机为基准，对整个机体重新找正。检修后对汽轮机进行试车运行，汽轮机的振动降到15μm以下。

3.4连接器轴承座镗孔控制

平台上甲板以下分段大合拢焊接结束，生活楼分段吊装到位；在连接器区域内，上甲板下的焊接工作和大规模动火作业结束，停止船上所有的强冲击性和震动性较大的其他作业施工；在连接器区域内，所有的舱室及油水舱等都应经过焊缝检验以及水密试验合格；平台上所有重量较大的设备均应吊装安装到位，在连接器安装过程中不允许有较大的物品吊进或移出船体；应提前将拉线所需的平台艏基点、艉基点投到船坞标杆上，并提供平台中心线。根据设备尺寸需要，现场开设工艺孔使左右舷铰链贯通，安装支撑轴承、镗杆及相关附件；镗杆预矫正，在连接器轴承座端口前后根据照光的轴系检验线用卡钳矫正，镗杆中间采用激光对中；预加工内孔，单边留约2mm余量，镗杆根据上步步骤再次进行矫正；依据轴承座加工图纸精加工前后轴承座；精加工前，余量约0.6mm由激光对中仪交验两根镗杆同轴度，一次报验合格后分别对8个轴承座精加工内孔、油槽以及外端面加工，拆卸工装后仅提交报验轴承座内孔尺寸；按图纸加工端面及其他。

结束语

综上所述，通过本文分析，得出以下结论：(1)正常情况下调相机轴承座只存在二倍频振动，静偏心故障导致二倍频振动幅值增大，动偏心故障导致各个倍频振动幅值均增大，并且振动幅值随着偏心故障程度的增加而增加。(2)利用振动幅度与二倍频振动诊断结果的均值计算方法能够客观的鉴别出偏心故障程度，提高鉴别精度，并且偏心故障程度越大，该方案的鉴别精度越高，鉴别误差越小。当偏心为14mm时，静偏心故障的诊断结果误差为0．43%，动偏心故障的诊断结果误差为8．5%。(3)利用该鉴定方案的静偏心故障程度诊断误差整体低于动偏心故障程度诊断误差。大型调相机偏心故障程度在线诊断方法具有诊断精度高、方法简单等优点。通过对转子偏心故障程度的诊断，以及同时采取相应的应对措施能够将故障带来的危害控制在最小的同时也对调相机的安全稳定运行有着很大的积极意义。

参考文献

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