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    電廠送風機電機故障案例解析

    2020-05-05 點擊次數:
    • 摘要:本文通過分析風機電機的主要故障形式和振動機理,結合我廠14#送風機A在運行中發生的故障,經精密點檢診斷和現場分析決定安排計劃停役該設備并進行檢修,經過解體檢修最終消除了設備缺陷,保證了風煙系統正常運行。

    送風機為鍋爐“三大風機”之一,通過空預器后向爐膛內輸送燃燒時必要的熱空氣,其能否正常工作關系到鍋爐甚至整臺機組的安全運行,所以為了保證機組安全穩定運行,能否快速診斷出送風機異常振動的原因并給出相應的解決方案,對機組安全運行有著重要的意義。

    1 機械方面主要故障形式

    軸承故障形式。磨損和疲勞剝落是滾動軸承的故障形式。軸承滾動時,滾道和滾動體既相對滾動又承受載荷,在負荷變化下,在最大剪應力處會形成裂紋,從而擴展表面發生剝落,當潤滑油中含有微粒金屬粉末時會加速表面磨損。在運轉過程中軸和軸承、軸承座的振動系統產生激勵,從而傳遞至電機本體表面。當軸承故障時會產生突變的沖擊脈沖,從而激發軸承固有的振動頻率(FT/BPO/BPI),這些振動頻率是軸承診斷的重要信息。

    軸心線不對中形式。轉子不對中是指兩轉子的軸心線與軸承中心線的偏移或傾斜程度。轉子也包含聯軸器,聯軸器的不對中分為平行不對中、角不對中、復合不對中三種情況。平行不對中振動頻率為轉子工頻的兩倍,角不對中使聯軸器附加一個彎矩,軸每旋轉一周,彎矩作用方向就交替變換一次,因而增加了轉子的軸向力,使轉子在軸向產生工頻振動,復合不對中為以上兩種方式的綜合,使轉子發生徑向和軸向振動。

    機械松動。常見機械松動是指電機底座、臺板和基礎存在結構松動,一般表現振動頻譜1X分量。還有一種松動是由于部件間不合適的配合引起,松動部件受非線性影響,產生很多振動諧波及分量,如1X,2X,3X...這種松動一般由軸承端蓋里軸瓦、過大的軸承間隙引起,這種振動的相位不穩定,變化范圍也很大,振動方向還具有方向性,在松動方向上,由于約束力的下降,將引起振動幅值的加大。

    2 設備故障診斷

    2019年2月1日,精密點檢對鍋爐設備進行設備測試,當測試至送風機發現異常情況:電機自由端通頻值垂直向振幅達到8.35mm/s、水平達到4.25mm/s,嚴重超過危急值,且對比前幾次測試幅值明顯升高(圖1)。站立風機基礎平臺,除現場環境背景噪音外還能感受到明顯的“節拍振動”;其次,在振動圖譜低頻范圍分析中發現電機自由端垂直方向存在1X分量外還存在2X,特別是3X分量達6.77mm/s及高頻段豐富的諧波,在解調譜水平向也有底噪抬高的現象。在振動圖譜和解調譜中并沒有出軸承故障頻率(FT.BPI.BPO)如圖2。

    使用超聲波檢測儀進行現場數據采集及分析:從波形圖中可看出,電機自由端出現較多不規則沖擊信號且幅值較高,最高達100dB,與現場環境及設備運行狀態下的噪聲信號相比較大(信噪比),現場聲音有異常變化,存在問題。靜態趨勢圖中RMS值為21.3,MaxRMS值為42.2,按照8dB、16dB、24dB3個標準規則判斷其趨勢變化(圖3)。據此,初步判斷對轉子動態力的非線性影響,因而產生的許多振動諧波分量,圖譜中并沒有軸承故障頻率,因此判斷為軸承端蓋之間松動或者軸承間隙過大,這種松動相位不穩定變化范圍大并具有方向性,在松動垂直方向上,由于約束力下降,引起的振動幅值會進一步加大,所以在現場平臺上能明顯感受到節拍振動。

    3 故障處理及效果檢驗

    故障處理。2月1日檢修人員對電機進行了解體檢查,發現其自由端蓋內徑與軸承結合面嚴重磨損“跑圈”現象,FAG軸承外徑有明顯的高溫電灼麻點。典型C類機械松動引起的振動。建議改善方案:電機端蓋尺寸測量超標進行修理(噴涂或配內軸套),軸承外圓與軸承座孔的配合采用基軸制。FAG進口軸承座孔與軸承外座圈采用j6、j7配合。這樣不旋轉座圈就有可能產生微小的爬動,而使座圈與滾動體的接觸面不斷更換,座圈滾道磨損均勻。同時也可以消除軸因熱伸長而使FAG進口軸承中滾動體發生軸向卡煞的現象。

    效果檢驗。2月2日檢修人員對電機完成故障處理后,精密點檢人員采用CX10振動分析儀對該設備進行了振動、超聲數據復測,在振動圖譜中通頻值明顯下降至2.2mm/s,解調圖譜分析中頻率幅值已大大降低,出現1X及分量諧波也有一定幅值的降低,特別是相比故障前3倍頻的幅值更是下降至1.0mm/s,水平向底噪也同步明顯下降。藍色曲線分別為檢修后2月2日,紅色的曲線則為檢修前的2月1日(圖5)。

    4 結束語 

    研究對故障的診斷方法包括常見的故障以及振動機理是有必要的。本次送風機電機故障是精密點檢實施以來比較典型的案例,而通過CX10和超聲測試及分析已經明顯看到了設備存在的嚴重故障,解體后也完全驗證了精密點檢的相關診斷和分析,可清楚看到精密點檢在故障診斷方面較傳統方法具有的突出優勢。因此對其認真分析,很大程度上決定了對設備故障診斷的成敗。

    參考文獻

    [1]《設備故障診斷實用技術》-楊國安

    [2]《設備狀態檢測與診斷技術》-賈民平

    (此專文摘自《電力設備管理》雜志文庫,專文主創:華電江蘇分公司望亭發電分公司  高 平)

    來源:互聯網

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