＊張仕學(xué)

（甘肅宏匯能源化工有限公司 甘肅 735100）

1.前言

鍋爐引風(fēng)機(jī)將燃料燃燒后產(chǎn)生的煙氣吸入除塵器和脫硫塔煙道，使?fàn)t內(nèi)形成負(fù)壓，增加氧氣使燃料燃燒更充分，提高熱值，減少排污。引風(fēng)機(jī)一旦出現(xiàn)故障，就會造成停工，對后續(xù)工序的生產(chǎn)運(yùn)行影響很大，嚴(yán)重的會導(dǎo)致全廠生產(chǎn)停滯。然而，引風(fēng)機(jī)的振動數(shù)據(jù)在鍋爐生產(chǎn)中是重點監(jiān)控對象，研究和解決引風(fēng)機(jī)軸振動對鍋爐的安全、經(jīng)濟(jì)、穩(wěn)定運(yùn)行有著重要的意義。

2.故障現(xiàn)象

2020年3月22日宏匯公司3#鍋爐引風(fēng)機(jī)由于崗位日常點檢、設(shè)備潤滑不到位導(dǎo)致前軸承潤滑不良燒損。該引風(fēng)機(jī)型號YZH1004、風(fēng)量234324m3/h、風(fēng)壓10390Pa、電機(jī)功率1000kW、四級電機(jī)、轉(zhuǎn)速1480r/min、帶變頻器；前后軸承型號22238/22232。對軸承進(jìn)行檢修更換并重新開車后，引風(fēng)機(jī)前軸陸續(xù)出現(xiàn)間歇性信號波動。隨著提高頻率，轉(zhuǎn)速升高，引風(fēng)機(jī)前軸振動波動信號幅值也隨之增大，已達(dá)聯(lián)鎖保護(hù)閾值造成鍋爐停爐。

3.原因分析及處理

振動是生產(chǎn)運(yùn)行中常見的現(xiàn)象，只要振動在控制范圍內(nèi)，就不會造成太大的影響。但振動超標(biāo)后，可能會因振動而引發(fā)事故，因此找出振動超標(biāo)的原因，對設(shè)備維護(hù)和安全生產(chǎn)具有重要意義。分析不同故障現(xiàn)象的原因，采取適當(dāng)?shù)奶幚矸椒?，可以事半功倍?/p>

(1)原因分析

分析鍋爐引風(fēng)機(jī)軸承振動值波動異常的原因，首先要分析造成引風(fēng)機(jī)前后軸測量值異常的原因是出自引風(fēng)機(jī)自身內(nèi)部因素，或是其他因素產(chǎn)生的外部因素。這就需要我們從導(dǎo)致引風(fēng)機(jī)振動的原因進(jìn)行分析。

假設(shè)引風(fēng)機(jī)振動原因來自機(jī)械原因，可能如下：①葉輪不平衡，設(shè)計制造過程中材質(zhì)不均勻或是葉輪掛灰嚴(yán)重；②轉(zhuǎn)子制造偏差導(dǎo)致的轉(zhuǎn)子不平衡；③轉(zhuǎn)子軸承磨損或損壞，前后導(dǎo)向葉輪磨損變形；④軸承和軸承座損壞；⑤引風(fēng)機(jī)主軸與電機(jī)主軸不對中；⑥檢修質(zhì)量差；⑦建設(shè)期基礎(chǔ)不牢固，預(yù)埋地腳螺栓有松動；⑧鍋爐生產(chǎn)負(fù)荷變化，操作工對引風(fēng)機(jī)運(yùn)行調(diào)整不到位；⑨未及時根據(jù)煙氣量調(diào)整引風(fēng)機(jī)變頻速度；⑩引風(fēng)機(jī)葉輪轉(zhuǎn)速達(dá)到臨界轉(zhuǎn)速后引起的喘振，在小干擾力的作用下，可能導(dǎo)致引風(fēng)機(jī)振動。

假設(shè)引風(fēng)機(jī)振動是電氣原因，是電機(jī)振動引起的，可能如下：①電機(jī)三相電壓不平衡，三相電機(jī)缺相運(yùn)行；②定子鐵心變橢圓、偏心、松動；③滾動軸承缺油或損壞；④定子繞組斷線、接地?fù)舸⒃验g短路、接線錯誤，定子三相電流不平衡；⑤電機(jī)軸彎曲；⑥聯(lián)軸器松動；⑦安裝基礎(chǔ)不平或有缺陷等。

假設(shè)引風(fēng)機(jī)振動是振動信號傳遞和干擾引起的，則需要從以下幾個方面進(jìn)行檢查判斷：①振動探頭本身質(zhì)量故障；②導(dǎo)體是信號傳輸?shù)奈ㄒ煌ǖ?，干擾通過分布電容耦合到信號中，信號傳輸要考慮電磁屏蔽；③信號沒有得到有效隔離，隔離是抑制干擾的有效手段之一；④接地干擾；⑤信號濾波干擾。

(2)現(xiàn)場檢測

經(jīng)外部調(diào)整后，引風(fēng)機(jī)頻繁振動沒有改善，檢查基礎(chǔ)和軸承沒有發(fā)現(xiàn)問題。采用排除法對上述機(jī)械、電氣、儀表三個方面的測試數(shù)據(jù)進(jìn)行分析比較，發(fā)現(xiàn)變頻器和電機(jī)在高頻高速工作條件下可能產(chǎn)生高次諧波和電磁感應(yīng)，會向空間輻射強(qiáng)電磁干擾，電磁干擾能量會從干擾源耦合到敏感源。

(3)分析診斷

對振動探頭、振動監(jiān)控儀及專用延伸電纜進(jìn)行檢查測試，振動內(nèi)阻675Ω，線纜對地檢測有0.1-0.2mVAC電壓波動，振動監(jiān)控儀供電218VAC，接地檢測無電壓波動，設(shè)備正常。為此特重新更換一套振動檢測設(shè)備，故障依舊；對DCS至振動監(jiān)控儀信號電纜進(jìn)行檢測，絕緣良好，對地檢測有0.1-0.9mVAC電壓波動，重新敷設(shè)臨時電纜，對地檢測仍有0.1-0.5mVAC電壓波動；將振動監(jiān)控儀輸入端摘除，只對接輸出至DCS信號電纜，2h內(nèi)出現(xiàn)430rpm/min、618rpm/min信號顯示，更換臨時電纜后現(xiàn)象依舊；將振動檢測系統(tǒng)恢復(fù)，2h內(nèi)依次出現(xiàn)510rpm/min、13600rpm/min、16000rpm/min信號顯示。

綜上所述振動設(shè)備測量的信號一般為較微弱的低電平電壓信號，通過專用延伸信號電纜傳輸至振動監(jiān)控儀，由于現(xiàn)場環(huán)境及周邊設(shè)備的多變性，振動探頭不但能夠檢測到低電平電壓信號，還會檢測出一些與被測信號無關(guān)的電壓或電流疊加，致使DCS接收到虛假信號。

(4)診斷結(jié)論

由上述分析、故障處理經(jīng)驗和現(xiàn)場檢測證明，變頻器與電機(jī)在高頻高轉(zhuǎn)速工作狀態(tài)下，變頻器的功率開關(guān)的調(diào)制脈沖頻率提高時，輸出的電流中含有大量高次諧波，大量高次諧波分量造成強(qiáng)烈的電磁感應(yīng)干擾振動信號。

(5)引風(fēng)機(jī)振動的處理

①為了提高振動儀表的抗干擾能力，在低電平測量儀表中都把振動監(jiān)控儀“浮地”，也就是將振動監(jiān)控儀與地絕緣。以切斷共模干擾電壓的泄漏途徑，使干擾無法進(jìn)入；將振動監(jiān)控儀至振動探頭專用延伸電纜從電纜槽架中取出，重新隔離敷設(shè)一根單獨(dú)線管，達(dá)到對周圍的電壓、電磁感應(yīng)的雙重隔離效果，此時對地檢測無電壓信號波動；在振動監(jiān)控儀至DCS信號電纜之間加裝一臺有源信號隔離器，通過隔離器阻止干擾回路的形成來抑制干擾。

表1

②根據(jù)分析電機(jī)轉(zhuǎn)速越高，測量值波動越頻繁，且波動尖脈沖峰值從觸發(fā)到結(jié)束時長不到2s這一現(xiàn)象，因傳感器振幅降低以及頻率影響被改變或產(chǎn)生的信號不能代表風(fēng)機(jī)的真實振動，所以要求振動檢測廠家技術(shù)人員，針對振動監(jiān)控儀輸出信號電路回路進(jìn)行優(yōu)化，在信號處理階段加裝信號輸出濾波功能，只允許一定頻率范圍內(nèi)的信號成分正常輸出。通過對4-20mA的輸出電流信號進(jìn)行不間斷監(jiān)測，擇取穩(wěn)定的電流信號輸出至DCS系統(tǒng)用于監(jiān)測報警，對于受干擾波動的電流信號且波動時間小于2s的電流信號不予輸出；同時，為確保風(fēng)機(jī)振動值可靠有效，對于出現(xiàn)2s以上的波動信號，仍然保持信號輸出狀態(tài)，這樣就可確保機(jī)殼或者相對于自由空間的振動，即絕對振動值真實有效。風(fēng)機(jī)軸振動可較多傳遞到機(jī)殼上。

4.總結(jié)

對振動監(jiān)測器的過濾回路系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化后，引風(fēng)機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定，前后軸承的異常振動值也趨于穩(wěn)定，不再影響鍋爐機(jī)組的正常運(yùn)行。該故障的處理，有效的解決了近期引風(fēng)機(jī)前后軸承振動值因空間電磁干擾問題，緩解了用能壓力，且保證了鍋爐機(jī)組的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

隨著科技的不斷創(chuàng)新，工業(yè)鍋爐也將巨大的發(fā)展，引風(fēng)機(jī)作為鍋爐機(jī)組中重要組成設(shè)備，對引風(fēng)機(jī)性能和設(shè)計制造技術(shù)要求也在不斷的提高，所以由引風(fēng)機(jī)異常振動而引起的故障也將會變得越來越復(fù)雜，這就要求我們采用科學(xué)有效的技術(shù)手段，并使用更加先進(jìn)的檢測診斷儀器分析引起引風(fēng)機(jī)振動的根本原因，并且制定有效的處理方法。