溫敏杰

（山西京能呂臨發(fā)電有限公司，山西 呂梁 033000）

風機振動故障是設備頻發(fā)且較難處理的一類設備障礙，由于風機各部件材質(zhì)不均、工藝誤差、轉(zhuǎn)子葉片不均勻變形、不均勻磨損或局部掉塊等因素的影響，風機轉(zhuǎn)子經(jīng)常會出現(xiàn)不平衡現(xiàn)象，轉(zhuǎn)子不平衡是風機主要的激振源。葉輪不平衡將引起轉(zhuǎn)子振動，加速軸承、軸封等部件的磨損，降低設備的使用壽命和效率，致使機組無法長周期安全穩(wěn)定運行，較為嚴重的可因振動過大造成設備事故，危及人身安全。因此，在發(fā)電廠設備出現(xiàn)故障被迫停運時或機組停備檢修期間，都需要對風機轉(zhuǎn)子進行動平衡。動平衡是通過在風機轉(zhuǎn)子上去重或加配重的方法來改變?nèi)~輪的質(zhì)量分布，使質(zhì)量偏心離心力引起的轉(zhuǎn)子振動或作用在軸承上的動載荷減小到允許范圍內(nèi)，以達到風機安全平穩(wěn)運行的目的，下面就兩點法動平衡在風機中的應用進行實踐與闡述。

1 振動原因分類及解析

1.1 自由振動

振動的系統(tǒng)在外力的作用下物體離開平衡位置后就能自行按其固有頻率振動，而不再需要外力的作用，這種不在外力的作用下的振動稱為自由振動，理想情況下的自由振動叫無阻尼自由振動，自由振動時的周期叫固有周期，自由振動時的頻率叫固有頻率，它們由振動系統(tǒng)自身條件所決定，與振幅無關。

1.2 自激振動

自激振動是一種由系統(tǒng)本身產(chǎn)生的激勵所維持的非線性振動，自激振動系統(tǒng)除具有振動元件外，還具有非振蕩性的能源、調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)和反饋環(huán)節(jié)。因此，不存在外部激勵時，它也能產(chǎn)生一種穩(wěn)定的周期性振動。維持自激振動的交變力是由運動本身產(chǎn)生的，并且由反饋和調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)所控制。運動本身一旦停止，其交變力隨之消失，自激振動也隨即停止，其振動的頻率接近系統(tǒng)的固有頻率，如油膜振蕩、汽流激振等。

1.3 強迫振動

振動系統(tǒng)在周期性的外力作用下，其所發(fā)生的振動稱為受迫振動，這個周期性的外力稱驅(qū)動力。受迫振動也稱強迫振動，在外來周期性力的持續(xù)作用下，振動系統(tǒng)發(fā)生的振動稱為受迫振動，振動的特性與激振力的大小、方向和頻率密切相關，如不平衡、軸彎曲等。

2 風機振動的危害性

火力發(fā)電廠中各風機運行的工況有所不同。尤其除塵風機、引風機等設備，葉輪長期運行在高濃度粉塵或煙塵中，受高溫有害煙氣的腐蝕，風機內(nèi)部件磨損腐蝕極為嚴重，更容易產(chǎn)生強迫振動，而且發(fā)生振動可能造成如下危害：（1）軸承烏金剝落軸瓦損壞；（2）動靜部分摩擦損壞；（3）轉(zhuǎn)軸承受大幅度交變應力設備損壞；（4）大軸彎曲；（5）聯(lián)軸器螺栓斷裂；（6）噪音。

3 兩點法動平衡的實踐與應用

3.1 動平衡實踐驗證案例一

京能呂臨發(fā)電公司啟動鍋爐房1#引風機經(jīng)長周期運行，葉輪磨損及積灰嚴重，葉輪清灰及補焊后，設備試運轉(zhuǎn)測量振動數(shù)據(jù)如表1。

表1 試運振動數(shù)據(jù) 單位：mm

根據(jù)表1振動數(shù)值可以看出，轉(zhuǎn)子的承力側(cè)水平振動值最大，葉輪進行清灰、補焊處理后，轉(zhuǎn)子質(zhì)量分布不均勻，引起振動超標。

該設備布置于啟動鍋爐除塵器后，保證鍋爐系統(tǒng)負壓運行。采用單吸離心式設計，生產(chǎn)廠家為：淄博利華通風設備有限公司，風機全壓：6000Pa，流量：67000m3/h，轉(zhuǎn)速為1450r/min，運行振動值≤0.08mm。

根據(jù)試運行后的原始振動值，我們用“兩點法”進行動平衡校驗。首先，打開檢修人孔門，在葉輪的外圓試加一質(zhì)量，根據(jù)試加質(zhì)量前后振動的變化，可以得到影響系數(shù)，依據(jù)原始振動和影響系數(shù)就可以確定校正應加質(zhì)量的大小和角度。

該項轉(zhuǎn)子葉輪直徑為2000mm，質(zhì)量為700kg，我們以葉輪質(zhì)量的萬分之二P=140g作為試加質(zhì)量進行試驗。

（1）在轉(zhuǎn)子的任一點試加,進行臨時固定后,啟動轉(zhuǎn)子,測得振動數(shù)據(jù)值如表2。

表2 振動數(shù)據(jù) 單位：mm

由第二次振動數(shù)據(jù)可以看出，依然是承力側(cè)水平振動值最大，其余方向在承力水平的強振影響下同步放大。

（2）取下試加質(zhì)量，在轉(zhuǎn)子上與上次試加點90°的位置再次臨時固定后，啟動轉(zhuǎn)子，振動數(shù)據(jù)如表3。

表3 振動數(shù)據(jù) 單位：mm

根據(jù)表3數(shù)值分析得出，仍然是承力側(cè)水平最大，但在第二次振動趨勢是變小的，用兩點法作圖進行分析應加的質(zhì)量及位置，進行作圖。

（3）以原始振動數(shù)值sa=0.18mm為半徑作圓(如圖1)。

圖1 第一步

（4）以圓O上的任一點O1為圓心，以第一次試加質(zhì)量P=140g后的振動值A1=0.25mm為半徑作圓（如圖2）。

圖2 第二步

（5）在圓O圓周上與O1圓心相距90°弧處取一點O2（與實際試加質(zhì)量的位置相對應），以02為圓心，第二次試加的振動數(shù)值為0.15(A2)為半徑作圓O2，圓O1與圓O2相交于C點與C1點。

（6）根據(jù)力的合成與分解趨勢可以看出靠近C點處振動值是變小的，而C1處是介于第一次與第二次試重之間的位置，因此選擇C點，連接OC并延長交OC交圓O于K點，K點即為應加重量的位置。

（7）計算不平衡質(zhì)量：

將質(zhì)量為252g的平衡塊固定于圓O2偏移角a的K點上，(對應于葉輪的相同位置)后，啟動轉(zhuǎn)子，測得數(shù)據(jù)如表4。

表4 振動數(shù)據(jù) 單位：mm

由此可見，在正確的位置加合適的質(zhì)量,轉(zhuǎn)子的振動值馬上降下來，完全達標，滿足了生產(chǎn)運行的需要。

3.2 動平衡實踐驗證案例二

某發(fā)電廠3#機組1#引風機振動超標，水平振動值0.15mm,利用當日晚上低負荷窗口期進行動平衡檢驗。該引風機為成都機械設備廠制造，靜葉可調(diào)軸流式風機，轉(zhuǎn)速960r/min，轉(zhuǎn)子質(zhì)量1870kg，停運前測量振動數(shù)值如表5。

表5 振動數(shù)據(jù) 單位：mm

（1）利用二點法進行動不平衡校驗,將試加重量P=400g試加于葉輪外圓的任一點,啟動轉(zhuǎn)子，測得振動值如表6。

（2）根據(jù)表6振動數(shù)值表明,此振動值比原始振動值有所減小，試加質(zhì)量已進入不平衡區(qū)域。第二次將同一試加塊逆轉(zhuǎn)90°，再次臨時固定于葉輪外圓處，啟動轉(zhuǎn)子，測得數(shù)值如表7。

表6 振動數(shù)據(jù) 單位：mm

表7 振動數(shù)據(jù) 單位：mm

（3）本次振動值比上一次試加略微放大，根據(jù)兩點法可以作圖（如圖3）。

圖3 兩點法作圖

（4）由圖3可以看出，圓O1與圓O2相切于C點，C點即為不平衡點，延長OC至圓O的圓周K點，K點即為不平衡質(zhì)量應加的位置，該位置介于第一次與第二次試加的位置之間，更靠近第一次試加的位置，而該位置在上二次的試加數(shù)據(jù)后已顯示為不平衡區(qū)域，圖中連線OC，得出應加質(zhì)量大于試加質(zhì)量。

（5）計算不平衡質(zhì)量：Q=400×0.15/0.11=545g將計算出的不平衡質(zhì)量固定在葉輪的K點，啟動轉(zhuǎn)子，測得數(shù)據(jù)如表8。

表8 振動數(shù)據(jù) 單位：mm

該風機振動標準值≤0.08mm，找平衡后的數(shù)據(jù)遠低于運行標準，可以安全穩(wěn)定投入系統(tǒng)運行。

4 結(jié)語

綜上所述，兩點動平衡法試驗在各風機中應用都取得了良好的效果，根據(jù)力的合成與分解，力的趨勢選擇不平衡點及位置，既科學合理又提高了找動平衡的成功率，上述兩例僅是筆者找動平衡眾多設備中的幾例，只要是質(zhì)量不均勻引起的風機振動超標，用兩點法找動平衡，均可取得良好的效果，降低了風機因轉(zhuǎn)子質(zhì)量分布不均勻而導致的振動，為系統(tǒng)設備安全、可靠、長周期運行提供了有力保障。