杨国强
中国大唐集团科学技术研究院有限公司华北电力试验研究院，北京 1000401
摘 要：引风机作为电厂运行的主要辅机，其运转状态直接影响锅炉的安全稳定生产，由于引风机的工作环境及其内流体介质情况较为恶劣，导致引风机振动趋势变化较快，引风机振动异常时有发生，本次引风机表现为非二倍频的轴承不对中轴向振动，与一般情况存在差异。
关键词：引风机；现场动平衡；轴向振动；频谱分析
0 引言
某厂锅炉风烟系统设置两台成都电力机械厂生产的AN37e6(V19+4) 型入口静叶可调轴流式引风机，转速750r/min，其电机采用东方电机厂生产的YKK900-10三项异步电动机，引风机轴系布置如图1所示，假轴两侧分别通过联轴器1、联轴器2连接电动机转子与引风机转子，电动机扭矩通过假轴传递给引风机转子，联轴器1及联轴器2均为膜片式联轴器。引风机作为电厂运行的主要辅机，其运转状态直接影响锅炉的安全稳定生产，由于引风机的工作环境及其内流体介质情况较为恶劣，导致引风机振动趋势变化较快，引风机振动异常时有发生，虽然其振动因素各异，但通过现场动平衡可处理90%的风机振动问题，本次处理引风机径向振动时，引发的轴向振动问题较为特别。
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该风机运行转速750r/min，动叶开度30%时，就地实测轴承振动峰峰值116μm，通过机组带负荷运行期数据可以看出引风机轴承振动与负荷存一定正相关关系，但比例较小，当前负荷下按照发电厂集团要求小于120μm，属于合格范围。但机组并网带负荷后，引风机振动可能上升至120μm以上，同时为机组再次启动后的长周期运行做准备，决定对该引风机进行振动优化处理。
2 振动处理
2.1 振动优化
根据运行时电厂DCS数据可以看出引风机#3轴承组振动数值根据负荷变化（挡板开度）有一定正相关关系，但是比例较小，基本排除由负荷变化带来的流体强迫振动。通过就地振动分析测试仪的频谱结果可以看出，风机#3轴承组的振动分量主要以一倍频为主，基本确认为质量不平衡引起的振动。
对风机进行现场动平衡处理，试配3000g∠328°。试配后振动均为负向响应，试配后振动数据如表二所示，根据所得数据通过图解法【1】计算后开展第一次配重。配重2700g∠160°后水平振动较原始振动为正响应，垂直振动响应较小，但轴向振动为负响应，且轴向振动上涨较多，达到164μm，与常规一倍频为主的质量不平衡引发的振动动平衡处理结果不符，第一次配重后振动数据详见表三。
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2.2 轴向振动现象分析
引风机动平衡处理常规情况下，一倍频为主的振动中，轴向振动会随着水平及垂直振动的下降而下降。本次引风机动平衡处理过程中，不管#3轴承组水平及垂直振动上升或是下降，风机轴向振动均上升，且上升数值较多，不符合常规由转子质量不平衡引起的轴向振动。但根据风机就地实测振动幅值及频谱分析结果：径向振动大、谐波能量集中于基频，引风机振动比较符合质量不平衡的振动特征。但动平衡处理结果又说明在风机的振动中存在多种因素共同作用，其径向振动存在较多的为质量不平衡振动，而轴向振动存在其他因素的作用。主要分析如下：
（1）电磁方面的影响：第一次配重后，就地测电机驱动端轴向振动63μm，非驱动轴向振动35μm，均小于引风机轴向振动较多，基本排除由电机电磁方面引起的引风机轴向振动。
（2）轴承刚度的影响：轴承座动刚度的因素有连接刚度、共振和结构刚度，采用就地手持测振仪测得风机地脚螺栓连接处的差别振动较小，且幅值仅为20μm。同时该引风机运行多年，基础外观完整，基本不存在基础结构刚度不够的问题，因此基本排除轴承座刚度不够和基础不牢固等因素的影响。
（3）不对中故障的影响：正常情况下轴承不对中引起的振动主要有轴向振动较大、联轴器附近的轴承振动增大及不对中故障的特征频率为一倍频和二倍频分量为主，同时常伴有三倍频分量【2】。该风机振动最明显的特征是水平及轴向振动较大，配重前都以一倍频为主详见图二引风机#3轴承组原始轴向振动频谱图，其他频谱成分很少。第一次配重后，水平振动下降至53μm，但轴向振动二倍频分量达到40μm，同时伴有12μm的三倍频分量，详见图三引风机第一次配重后#3轴承组轴向振动频谱图。比较符合轴承不对中的振动频谱情况。通过上述分析，风机在未解体检查情况下，基本确认为轴承不对中引发的#3轴承组轴向振动大的原因。由于当前机组处于停机备用状态，决定将引风机由振动优化转为解体检查检修。
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2.3 解体检查情况
通过引风机的解体检查发现，引风机#3轴承组轴承结构情况及安装情况均符合厂家要求，但是引风机的联轴器1、联轴器2两侧均存在张口较大的问题。主要表现为电机与假轴的联轴器1出现上张口39丝，引风机与假轴联轴器2出现上张口。而风机厂家要求静态安装情况下，联轴器张口应小于20丝，同时如图四所示，引风机、假轴、电动机转子冷态连接应在联轴器1处预留上张口，联轴器2处预留下张口。这一检查发现也符合两轴心相交的时，可能产生较大的轴向振动的情况。
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图四 引风机轴系转子静挠曲示意图
2.4 检修处理
（1）调整电机与假轴联轴器1的上张口小于20丝。
（2）预留引风机与假轴联轴器2下张口小于20丝。
（3）同时由于电机本身存在一定的缺陷，对电机进行返厂重新缠绕组，单独对电机做动平衡并清洗电机轴瓦。
2.5 检修后风机情况
电机到厂后，重新连接轴系，并按照2.4节进行了处理。引风机启动后引风机及电机振动如表四所示。
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如上表所示，电机通过现场动平衡处理后，水平、垂直、轴向振动均为正向响应，符合常规转子质量不平衡导致的振动现象，且处理后引风机整体振动情况达到优良水平。
3 结论及建议
（1）案例的引风机，原始轴向振动频谱以一倍频为主，二倍频分量较小，基本不存在三倍频分量，该频谱分析基本排除轴承不对中的影响。通过现场动平衡处理后，引风机#3轴承组轴向振动频谱中出现了轴承不对中的二倍频及三倍频分量。通过本次案例可以看出在复杂的振动因素下，消除一项振动因素后，另外的振动因素将可能显现出来，为设备振动优化提供指导方向。
（2）多种因素共同作用下的振动，其振动可能表现为较好的数值结果，当多种因素共同作用失衡后，设备振动数值将快速劣化。
（3）通过原始振动数据可以看出，该引风机原始振动中存在非二倍频的轴承不对中轴向振动，对于引风机的轴向振动处理，还需进一步研究。
（4）建议重要辅机设备每次启动运行前在裸轴上粘贴键相传感器反光纸，尽可能在实际运行工况下进行辅机振动测试频谱分析，同时减少辅机启停次数。
参考文献：
[1] 寇胜利.汽轮发电机组的振动及现场平衡 [M].北京:中国电力出版社，2007：175-179.
[2] 张学延，张卫军，何国安.火电厂旋转机械振动诊断及治理技术 [M].北京:中国电力出版社，2019：271-274.
作者简介：杨国强（1989.10-），男，本科，助理工程师，研究方向：汽机节能及辅机振动；