董吉柱

(深能合和電力〈河源〉有限公司，廣東 河源 517000)

羅茨風(fēng)機(jī)是火電廠脫硫系統(tǒng)重要的旋轉(zhuǎn)設(shè)備，在運(yùn)行過程中非常容易受到各種各樣因素的影響，進(jìn)而出現(xiàn)振動大等情況，嚴(yán)重時可能危及安全生產(chǎn)，對火電廠造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。因此，對羅茨風(fēng)機(jī)振動大的原因進(jìn)行準(zhǔn)確的分析與診斷顯得尤為重要。

1 基本情況

廣東某2×600 MW火電廠脫硫用RBS175、直聯(lián)傳動式羅茨風(fēng)機(jī)，流量8 739 Nm3/h，風(fēng)壓90 kPa，電機(jī)型號YKK450-6，電壓6 kV，功率355 kW，轉(zhuǎn)速980 r/min。

2019年8月4日，該廠脫硫用羅茨風(fēng)機(jī)齒輪側(cè)水平振動達(dá)100 μm，電機(jī)非驅(qū)動端振動達(dá)30～90 μm不穩(wěn)定波動，電機(jī)更換軸承，后單轉(zhuǎn)電機(jī)水平振動約20 μm。廠家對該羅茨風(fēng)機(jī)采集各振動參數(shù)，更換美孚VG 220潤滑油，測量轉(zhuǎn)子各間隙合格，緊固出、入口處所有連接螺栓和基礎(chǔ)地腳螺栓。再次進(jìn)行聯(lián)軸器中心校驗(yàn)時，發(fā)現(xiàn)帶負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)下各測點(diǎn)振動幅值仍偏大(見表1)。

表1 風(fēng)機(jī)檢修前振動數(shù)據(jù)實(shí)測值 μm

2 現(xiàn)場振動測試及診斷

對羅茨風(fēng)機(jī)開展現(xiàn)場振動測試，在風(fēng)機(jī)兩側(cè)的水平和垂直方向分別布置振動傳感器，如圖1所示，對風(fēng)機(jī)在空載和帶載狀態(tài)下分別進(jìn)行振動測試。

圖1 風(fēng)機(jī)及傳感器布置圖

設(shè)備在空載和帶載狀態(tài)下的振動數(shù)據(jù)如表2、表3所示，頻譜如圖2、圖3所示。在空載狀態(tài)下，風(fēng)機(jī)各測點(diǎn)振動幅值都在可接受范圍內(nèi)，測試過程振動幅值基本保持穩(wěn)定，主振頻率以3倍頻為主。而在帶載狀態(tài)下，各測點(diǎn)振動幅值大幅增加，主振頻率以3倍頻和6倍頻為主，其中3倍頻的振動分量有所增長，而6倍頻則顯著提高，即風(fēng)機(jī)帶載后振動的增長主要來自6倍頻的振動分量[1]。

表2 空載狀態(tài)下設(shè)備振動列表

表3 帶載狀態(tài)下設(shè)備振動列表

圖2 空載狀態(tài)下各測點(diǎn)振動頻譜圖

圖3 帶載狀態(tài)下各測點(diǎn)振動頻譜圖

羅茨風(fēng)機(jī)的葉輪端面和風(fēng)機(jī)前后端蓋之間，以及風(fēng)機(jī)葉輪之間始終保持微小的間隙，在同步齒輪的帶動下，風(fēng)從風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)口沿殼體內(nèi)壁輸送到排出的一側(cè)，引起吸氣-排氣呈間歇性和周期性變化，流道內(nèi)氣體呈脈動狀態(tài)。三葉羅茨風(fēng)機(jī)的一個旋轉(zhuǎn)周期有六次吸排氣過程，進(jìn)排氣腔產(chǎn)生6次流體容積變化，形成6倍頻振動。一個旋轉(zhuǎn)周期內(nèi)流量變化的差異越大，脈動現(xiàn)象越劇烈，對應(yīng)形成的振動幅值越大，振動信號中的3倍頻來自轉(zhuǎn)輪上的3個葉片與流體的相互作用[2]。

通過對羅茨風(fēng)機(jī)進(jìn)行振動測試發(fā)現(xiàn)，振動超標(biāo)的主要原因是設(shè)備帶載運(yùn)行過程發(fā)生流體容積、壓力脈動故障。該故障是由于兩根并聯(lián)轉(zhuǎn)子在風(fēng)機(jī)內(nèi)的空間位置不合理，造成一個周期內(nèi)的容積變化存在較大差異而產(chǎn)生的。而在羅茨風(fēng)機(jī)靜止?fàn)顟B(tài)下，現(xiàn)場測量得到的轉(zhuǎn)子各間隙數(shù)據(jù)(見表4)均在允許偏差范圍內(nèi)，因此初步判斷該羅茨風(fēng)機(jī)軸承可能存在輕微磨損，致使風(fēng)機(jī)在運(yùn)行中振動大。

表4 風(fēng)機(jī)檢修前轉(zhuǎn)子間隙現(xiàn)場實(shí)測數(shù)據(jù) mm

3 處理過程

對該羅茨風(fēng)機(jī)解體，發(fā)現(xiàn)其油箱內(nèi)側(cè)附著大量油泥、污垢，潤滑油發(fā)黑變質(zhì)且出現(xiàn)高溫碳化發(fā)黑現(xiàn)象，并存在過多雜質(zhì)。軸承表面、活塞環(huán)套等位置附著大量油泥碳化物。初步分析是潤滑油更換周期過長，油質(zhì)變差，軸承得不到良好的潤滑,導(dǎo)致軸承出現(xiàn)溫度過高，以及和軸黏結(jié)的情況。

風(fēng)機(jī)從動轉(zhuǎn)子齒端軸承和軸黏結(jié)，無法正常拆解，用氣割對軸承進(jìn)行了切割， 軸承位出現(xiàn)磨損，軸徑減小了0.01 mm，風(fēng)機(jī)從動轉(zhuǎn)子聯(lián)端軸承位跑圈，軸承位磨損,軸徑減小了0.12 mm，以上磨損位置均需要加工修復(fù)處理[3]。

為保證風(fēng)機(jī)修復(fù)質(zhì)量和安裝后運(yùn)行的穩(wěn)定性，風(fēng)機(jī)需要做轉(zhuǎn)子跳動及動平衡檢測。主動軸聯(lián)軸器位跳動實(shí)測值為0.05 mm，軸伸密封位跳動實(shí)測值為0.02 mm，齒輪位跳動實(shí)測值為0.03 mm，從動軸齒輪位跳動實(shí)測值為0.02 mm，各配合部位跳動值及動平衡結(jié)果滿足使用要求。

齒輪、轉(zhuǎn)子(葉輪)、機(jī)殼經(jīng)除銹、清洗、拋光處理后可繼續(xù)使用，可不做更換。但由于長期運(yùn)行或已經(jīng)存在的一定程度的磨損及損傷，無法完全修復(fù)，風(fēng)機(jī)在檢修完成后，現(xiàn)場運(yùn)行過程中溫升、振動、噪聲等參數(shù)值會有所增加，但均在可接受范圍內(nèi)，不影響風(fēng)機(jī)正常、安全使用。

風(fēng)機(jī)在檢修、回裝后，應(yīng)及時對機(jī)殼出入口法蘭面進(jìn)行封堵，防止異物進(jìn)入轉(zhuǎn)子腔室，進(jìn)而導(dǎo)致轉(zhuǎn)子磨損甚至在運(yùn)行中受到損傷。

風(fēng)機(jī)現(xiàn)場安裝、找正前，須確保電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向與風(fēng)機(jī)旋轉(zhuǎn)方向一致，禁止風(fēng)機(jī)反向旋轉(zhuǎn)，以免造成不必要的損失。

風(fēng)機(jī)現(xiàn)場安裝、找正完成后，須手動盤車檢查，再次確認(rèn)風(fēng)機(jī)機(jī)殼內(nèi)無雜物落入，主軸能靈活轉(zhuǎn)動，無卡滯點(diǎn)，無異音。

4 處理結(jié)果

風(fēng)機(jī)檢修結(jié)束后間隙狀況(見表5)均在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，因軸承游隙存在，測量間隙值會受風(fēng)機(jī)水平度及人為因素的影響，應(yīng)多點(diǎn)測量，綜合判斷。

表5 風(fēng)機(jī)檢修后轉(zhuǎn)子間隙現(xiàn)場實(shí)測數(shù)據(jù) mm

風(fēng)機(jī)檢修結(jié)束后，在空載狀態(tài)下原監(jiān)測點(diǎn)實(shí)測各項(xiàng)振動數(shù)據(jù)(如表6)，均在合格范圍內(nèi)。

表6 風(fēng)機(jī)修后空載振動數(shù)據(jù)實(shí)測值 μm

風(fēng)機(jī)檢修結(jié)束后在負(fù)載狀態(tài)下原監(jiān)測點(diǎn)實(shí)測各項(xiàng)振動數(shù)據(jù)(見表7)均在合格范圍內(nèi)。

表7 風(fēng)機(jī)檢修后負(fù)載振動數(shù)據(jù)實(shí)測值 μm

5 運(yùn)維注意事項(xiàng)

對風(fēng)機(jī)現(xiàn)場加注潤滑油時，油位要求是風(fēng)機(jī)靜止?fàn)顟B(tài)時的油位，加注油位在油鏡的 1/2～2/3即可，多加油或少加油均會對風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)造成影響。風(fēng)機(jī)正常運(yùn)行時，由于風(fēng)機(jī)采用的是飛濺潤滑，會出現(xiàn)油箱兩側(cè)油鏡里的油位波動或高低不一樣，屬正常情況。定期觀察油位，應(yīng)以風(fēng)機(jī)停車、靜止?fàn)顟B(tài)下油鏡里顯示的油位為準(zhǔn)。

風(fēng)機(jī)維修后，初次運(yùn)行應(yīng)空載運(yùn)行2～4 h后，方可逐步加載運(yùn)行，累計運(yùn)行2周以后，徹底排掉舊的潤滑油，并用新的潤滑油手動盤車對油箱進(jìn)行沖洗，再加注新的正確型號的潤滑油。后期的潤滑油更換周期可參考風(fēng)機(jī)現(xiàn)場運(yùn)行工況和潤滑油變色、變質(zhì)情況[4]。

風(fēng)機(jī)前后端板底部各設(shè)計有一透氣螺紋孔，透氣孔下方的底座面板上偶爾會附著有油箱里排出的高壓油氣，屬正常情況。

定期檢查、清理或更換新的進(jìn)口濾芯棉，濾芯棉堵塞嚴(yán)重，會增加風(fēng)機(jī)的負(fù)荷，導(dǎo)致溫度、振動出現(xiàn)異常。

風(fēng)機(jī)運(yùn)行過程中，須做好日常巡檢記錄，記錄風(fēng)機(jī)主要部位的溫升、振動，出口壓力、運(yùn)行電流等數(shù)據(jù)，以便后期出現(xiàn)運(yùn)行異常時對比判斷。

現(xiàn)場風(fēng)機(jī)運(yùn)行的其他日常維護(hù)事項(xiàng)可參照羅茨風(fēng)機(jī)使用、維護(hù)說明進(jìn)行。

6 結(jié)語

現(xiàn)代化生產(chǎn)日益向著大規(guī)模及自動化程度發(fā)展，振動分析與診斷技術(shù)的發(fā)展也將會得到更大的提高[5]。目前除頻譜儀能對機(jī)械設(shè)備振動進(jìn)行分析外，國內(nèi)關(guān)于羅茨風(fēng)機(jī)振動大的分析與診斷技術(shù)還有很大的進(jìn)步空間。羅茨風(fēng)機(jī)具備了諸多的優(yōu)點(diǎn)，在工業(yè)生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用，本文針對羅茨風(fēng)機(jī)振動大的問題進(jìn)行了詳細(xì)診斷，通過解體檢修驗(yàn)證診斷結(jié)論，并提出了詳細(xì)的運(yùn)維要求，以保證設(shè)備安全、穩(wěn)定、長周期的運(yùn)行。