刘宏祯 李海阳 赵一泽 叶锋 张伟
国家能源集团山西神头第二发电厂有限公司 山西 朔州 036011
［摘 要］引风机是一种低成本、大流量设备，被人们广泛的应用到工业生产中，但是由于风机内部的结构十分复杂、转动零部件角度，在处理的过程中经常会出现一些故障问题。文章结合本厂风机设备使用情况，就一些风机非停事故进行分析，并针对风机出力振动大等问题提出对应的解决对策。
［关 键 词］引风机；振动大；原因；对策
前言
本厂引风机因为振动大、风机轴窜、动叶卡涩等原因多次出现了非停事故，本文将引风机近期出现的问题进行汇总，对事故原因进行分析，并对发现的问题找出对应的解决对策，以此来提高对风机的维护水平，加强锅炉风机诊断效率，更好的满足锅炉风机运行需求，并提高运行效率。
一、设备概况及工作原理
神头二电厂四台引风机是由成都机械厂生产的 HU22644-221G型双级动调式轴流式风机，转速990转，叶轮直径3162mm，单级轮毂在装叶片数22片，双级轮毂共44片叶片，风机本体由可分离的进气箱、转子组、扩压器三部分组成，液压传动伺服阀控制电动执行同步进行，每个叶片可以围着自己的轴转动，沿着叶柄轴转动方向+45°至-20°角度，所有叶片的转动是与一个总的液压传动机构同步进行的，在风机壳体侧部安有导向装置工作位置指示器。
工作原理：由系统管道流入风机的气流经进气箱改变方向，经集流器收敛加速后流向叶轮，电动机动力通过叶轮叶片对气流作功，叶片的工作角度与叶栅距可无级调节，由此改变风量、风压，满足工况变化需求；流经叶轮后的气流为螺旋运动，经后导叶转为轴向流入扩压器，在扩压器内气体的部分动能转化成静压能，再流至系统满足运行要求，从而完成风机出力的工作过程。
转子整体结构图：
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二、异常经过及原因分析
2.1故障一：引风机振动值偏大
引风机振动值偏大，是风机最常见的故障，本厂引风机多次出现水平、垂直振动值达到4.6mm/s以上情况（设置4.6mm/s为报警值），频谱分析显示有1倍频、 2倍频，但2倍频占比大；根据频谱2倍频分析主要是中心不对中，造成不对中原因是对轮找正偏差、紧固件松动、轴承座刚性差、主轴弯曲、轴承径向游隙大、轴承外套与轴承箱配合间隙大、芯轴弯曲等原因，下面结合本厂实际，通过具体事例来进行分析：
2.1.1 #21引风机振动大
异常经过：2020年5月27日，#21引风机振动（轴承水平1、轴承垂直1，轴承水平2、轴承垂直2）最大4.08mm/s（为后轴承水平）。6月2日9:00，#2机组开始AGC性能试验试验，#21引风机前轴承垂直1最大4.61mm/s，之后逐步增大。6月5日，#21引风机振动明显增大，轴承垂直1上升至9.88mm/s，轴承水平2上升至11.45mm/s。调整无效后，汽机打闸，锅炉联动保护灭火，同时紧停#21引风机，保留#22引风机运行炉膛通风。
原因分析：#21引风机吊风壳后，检查发现一级动叶（从液压缸向电机侧）22个叶片不同步，其中10片与另外12片开度相差约10度左右。
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解体轴承箱发现：1.轴承内圈滚道上有麻坑起皮缺陷。2.动叶调节芯轴弯曲达8.5mm。
3.主轴由于轴承内圈跑套将主轴磨损，造成装配无紧力。4.一级轮毂叶柄滑块球轴承锈蚀转动卡涩。5.叶柄轴承外套滚道有锈蚀和麻坑。6.叶柄密封老化。7.主轴有隐形裂纹。
所以芯轴弯曲、轴承跑套、主轴的隐性裂纹是造成风机振动大的主要原因。
2.1.2 #12引风机振动大、轴窜
异常经过：2018年9月20日#12引风机在巡检中发现，电机轴窜达到5--6mm，风机仪表显示振动水平2.9mm/s，垂直2.8mm/s（后停机检查振动测点失灵），就地实测机壳振动水平7.5mm/s，垂直4.0mm/s，轴向最大25mm/s。电机前轴承振动水平1.0mm/s，垂直2.4mm/s，轴向8.2mm/s，电机后轴承振动水平1.3mm/s，垂直1.9mm/s，轴向6.9mm/s。风机振动值大，轴向窜动大停机，揭开风机上盖进行检查，发现驱动端4条螺栓全部断裂，非驱动端轴承座（东侧）有一道长60mm，深40mm的一道裂纹。
原因分析：检查发现连接轴承座与机壳芯筒厚法兰紧固次序不当，根据成都电力机械厂提供的AP系统轴流式通风机使用说明书中黑体字提示：连接轴承座与机壳芯筒厚法兰时，应先紧固进气端法兰上的螺栓，其次再紧固出气端法兰螺栓，这是因风机轴向力方向是向进气侧，先紧固是保证两侧法兰紧靠，再根据轴承箱与机壳芯筒之间安装结构图知，轴承箱是镶嵌在机壳芯筒内，机壳是上下剖开式，因此轴承箱与机壳芯筒轴向配合为间隙配合，再加上机壳芯筒外介质温度在135℃，内部温度根据运行轴温判定约有60℃，机壳芯筒还会延轴向径向方向向外膨胀，这样配合间隙还会增加。因此非驱动侧芯筒法兰和连接螺栓承载很在轴向力（结果机壳连接螺栓断或机壳裂开），驱动侧芯筒上连接法兰螺栓因间隙增大致转动组存在的不稳定，从而使螺栓承受了异常交变应力（结果机壳连接螺栓断）。
2.2故障二：动叶返卡
异常经过：引风机电机电流值在动叶0-20%显示不变。根据电流值显示动叶从启动0位到20%过程中电流未变化，动叶未动作，根据动叶卡涩原因由易到难逐一排查，对伺服阀、液压缸、执行器等全部液压机构进行检查，同时对油管路吹扫后，进行试运，还是出现卡涩现象。再次对叶片与叶柄连接位置根部清理打磨并更换“O”密封，轮毂组叶柄轴承检查，发现叶柄推力轴承滚道压痕明显，更换新的叶柄轴承后，动叶动作正常。
原因分析：叶柄轴承强度低，风机转动中由于离心力作用滚动体无法正常旋转，是造成动叶无法开起的直接原因。
2.3故障三：两台风机电流偏差大
异常经过：2020年1月25日18:12分，运行通知#11引风机电流与#12引风机电流偏差大，从集控调取电流数值可以发现#11引风机电流282A，#12引风机电流为422A，两台风机电流偏差为140A，电流偏差较大，但是振动与温度正常，风机出力受影响，需要限负荷运行。
原因分析：液压缸连杆脱扣，造成液压缸有大约25%的空行程，是造成电流偏差大的主要原因，风机动叶的实际开度与集控给出的指令不吻合，给出的指令与动叶的实际开度如下表：
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从上表可以看出，就地开度与运行给出的动叶指令动叶开度相差25%，风机运行期间，集控给出的动叶开度大约在60%--70%之间，对应的实际动叶开度仅为35%--45%，远远小于风机需要的动叶开度，造成电机电流降低，与#12引风机电流偏差近一步增大，动叶开度不够，造成风机出力不够是造成电力偏差大的主要原因，并列两台风机动叶0位定位不一致是造成故障的次要原因。
2.4故障四：液压油压维持不住
异常经过：#22引风机切换为1号油泵运行后，油压4.5Mpa，动叶由29%关小到27%，油压升至4.7Mpa，动叶由27%开大到29%，油泵油压突然低至4.3Mpa，联启2号泵，#22引风机运行中，无论1号还是2号液压油泵运行，动叶开度增大，，油压就会突降并且联泵，维持动叶开度不变，则25分钟左右，油压就会逐渐下降并联泵，更换伺服阀后，油压显示正常。
原因分析：动叶不动作或动作两种状态液压油都不保压，持下降趋势。风机静态排查，运行#1或#2液压泵油压稳定回油正常无泄漏油及任何异常现象，但是当风机带负荷运行后，#1或#2液压泵油压都持下降趋势、动叶不动作或动作两种状态液压油都不保压，呈下降趋势，判定故障主要原因是伺服阀内漏，导致油压下降。
三、故障排除具体措施
3.1故障一：引风机振动值大处理
3.1.1 #21引风机
#21引风机更换损坏的轴承组、主轴、芯轴，转子动平衡试验，发现主要原因是芯轴弯曲和主轴出现裂纹，故障排查中发现一级芯轴轴端径向全跳度8.5mm，标准要求≤0.15mm，跳度值远远高于标准值。推力轴承内圈滚道有麻坑起皮缺陷、推力轴承及驱动端承力轴承均有内圈跑套痕迹。消除上述缺陷，风机整体回装试转，风机振动振动值由11.2mm/s降到5.5-6mm/s，虽然振动降幅明显但还是偏大，再次检查并对主轴进行超声波探伤检查，发现主轴内部驱动端轴承安装处存在隐形裂纹，整体更换新的轴承箱和主轴，并进行动平衡试验后振动明显降低，2倍频明显降低，1倍频基本消除。
振动值如下表：
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3.1.2 #12引风机
对断裂螺栓进行更换，裂纹进行打磨后进行补焊，在补焊后，检查轴承箱与机壳芯筒接触面之间径向间隙，间隙为0.40mm（标准为不大于0.05mm）,随后起吊拆叶片，吊转子查原因，发现驱动端轴承箱与机壳芯筒座接触面二者对应磨损，同时轴承箱法兰面与芯筒连接法兰面二者对应磨损，打磨清理各个对应接合面，转子就位数据复查，驱动端轴承箱与轴承座底部间隙为0.4mm（要求为底部间隙不大于0.05mm），轴肩间隙为0.1mm（要求轴肩间隙为0mm），非驱动端数据正常。重新起吊转子后，在驱动端底部加长100mm、厚0.4mm不锈钢垫片，加垫片后，底部间隙为0.03mm，轴肩间隙0mm。用压铅丝法对轴承座顶部间隙测量，将上部外壳吊装就位后中封面螺栓紧固并拆除后对铅丝进行测量，发现顶部间隙1.20mm。连接风机各部分螺栓后，对风机中心进行复查，发现风机内部连轴器下张口0.75cm，右张口0.02mm，外部上张口0.55mm，右张口0.03mm（要求内部下张口0.28mm±0.02mm，外部上张口0.28mm±0.02mm，左右张口不大于0.05mm），风机风壳间隙最小处为2.5mm，位置在5-6点方向，于是重新将转子吊起，对驱动端底部加长100mm厚0.70mm的不锈钢垫片两片，实际是底部加垫厚度为1.4mm，东侧加垫0.50mm,西侧加垫0.30mm，加垫片后，底部间隙为0.05mm插不入。中心复查外部联轴器上张口0.30mm，内部联轴器下张口0.27mm；叶片间隙：驱动端下部最小4mm，非驱动端最小4mm。#12引风机启动，动叶开度在33%--42%窜动，最大的窜动量为1mm，振动值正常，故障处理完毕。
振动值如下表1：
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3.2故障二：动叶返卡处理
叶片与叶柄连接位置根部清理打磨和更换“O”密封。 叶柄44盘推力轴承（型号HRB UI52Y20）和滑块更换，更换轴承后动叶卡涩缺陷消除。
3.3电流偏差大解决方法
将#11引风机更换液压缸连杆，对液压缸连杆易脱落处进行了点焊处理，防止其脱开。液压缸中心复查，中心为0.02mm，满足液压缸中心不大于0.05mm的要求，对液压缸0位行程调为90mm，100位行程调为22mm，测量动叶根部与轮缘距离0位25 mm（有角度盘最好用角度盘定位，范围在+24-- -45度之间）。选择基准叶片后，以其中一台风机为基准调节0--100%位置，并对行程进行重新定位，定位结束后，对另外一台风机按照同样数值进行定位，使两台风机动叶开度保持一致，缺陷消除。
3.4液压油压维持不住解决方法
更换伺服阀后，液压油压稳定，调整动叶开度，液压油压不变，缺陷消除。造成这次伺服阀损坏原因可能是在动叶范卡时，手动强行盘动执行器来操作动叶动作或液压油油压力达5.5Mpa长时间运行（标准油压在4.4-5Mpa）过程损坏伺服阀推力轴承（FAG 16008），造成油腔内供回油孔位移，在静态时无轴向力作用还能保持油压，但动态时在轴向力作用，推力轴承损坏使油腔内供回油孔不断往复运动无法保压，因此在动叶卡涩时不要轻易用力手动盘动执行器或油压提高，以免损坏伺服阀或液压缸内密封，造成内漏。
结论
以上，就是本厂近几年风机出现的常见问题，振动值大反应为2倍频大，2倍频振动并不是单一的联轴器中心问题，联轴器对中不好、支撑刚度弱、主轴弯曲或有裂纹、在前后轮毂上加重位置没选对都能引起二倍频振动。二倍频振动，如果是对轮问题通过找中可解决，有的通过动平衡把激振力减小了，把平衡块位置前后风轮位置找对了，2倍频能下降。有的2倍频与激振力无关，也不一定是对轮问题，这种问题的解决难度很大。如支撑刚度弱、风机轴弯曲，很多人不认为是引起二倍频振动的原因，往往被人忽略，致使二倍频振动不能解决。尤其是风机查轴弯曲实施难度大，这也影响该工作的进行，所以我们要加强设备基础知识的学习，学会从多方面考虑问题，把事故原因分析清楚，确保我们在以后的工作中，能得心应手。
［参 考 文 献］
[1]孙涛. 锅炉引风机振动大原因分析及防范措施[J]. 湖南电力, 2000(03):63-64.
[2]邓堃. 某电厂引风机振动大原因分析[J]. 科技视界, 2012, 000(022):293,313.