一次风机轴承振动大原因分析及处理措施
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摘要：达拉特发电厂锅炉一次风机在运行中存在轴承振动大，振动值严重超标的重大设备问题，因一次风机运行不稳定，多次出现被迫停运抢修的不安全事件，直接影响机组的安全稳定运行。通过对一次风机运行状况的检查与分析，找到一次风机轴承振动大的根本原因：轴承箱基础台板强度偏低、轴承箱结构单薄、主轴直径偏小。提出改造方案对一次风机的基础台板、轴承箱及转子进行了改进，解决了一次风机轴承振动大的问题，保证了一次风机的稳定运行，提高了锅炉的运行可靠性和安全性。
关键词：一次风机；振动；轴承；转子；可靠性
中图分类号：F407.61 文献标识码：A文章编号：
1 设备概述
达拉特发电厂一期工程安装两台330MW机组，锅炉制粉系统采用中速磨冷一次风正压直吹式系统。一次风机是选用上海鼓风机厂生产的高压离心通风机，该风机采用前后轴承箱双支承结构，叶片形式为后弯式，叶轮与主轴为螺栓连接，采用入口静叶导流器调节；该风机具有压头高、损失小、结构简单等特点。
1.1一次风机设备规范：
2 存在的问题
一次风机轴承振动值是一次风机运转过程中的重要监视指标，轴承振动超标是威胁风机安全稳定运行的严重隐患。达拉特发电厂1#炉两台一次风机在运行中一直存在轴承振动大的问题，由于一次风机轴承振动大，导致一次风机运行相当不稳定，多次出现由于风机轴承振动居高不下，无法正常运行，风机被迫停运检修的不安全事件，严重影响着机组的安全经济运行。按规程要求，该型号风机轴承正常振动值应该小于0.063mm，而该风机在运行时，轴承振动值多点超标，尤其两台风机的前轴承水平振动值严重超标。现场测量的轴承振动值见表1，表2。
表1 #1炉A侧一次风机轴承振动值
表2 #1炉B侧一次风机轴承振动值
3原因排查
针对一次风机的振动情况，我们加强对该风机的运行监视，努力查找引起振动的原因，并结合该风机的现场实际运行状况，主要从以下几个方面对该风机的振动原因进行了分析：
3.1风机轴承损坏引起振动
该一次风机前后轴承选用的是型号为22224的滚动轴承，带H3124紧定套，无需热装，轴承为C3游隙系列，原始游隙为0.17mm—0.22mm，装配游隙应略小于该数值。滚动轴承在运行中出现烧坏、游隙超标、紧定套松动、顶部间隙过大等机械故障，均会引起轴承的振动。因此，我们利用风机停运的机会，对每台风机的轴承进行详细的检查与检修，对已损坏或游隙超标的轴承进行了更换；紧固每盘轴承的紧定套，使其与主轴及轴承的配合紧力符合规定要求；重新调整每盘轴承的顶部间隙，保证在0.03mm—0.05mm的范围内。以上工作结束后，经对每台风机的运行情况进行观察，风机的振动并无明显变化，仍然偏高。由此看出，这不是造成风机轴承振动的原因。
3.2风机转子动不平衡引起振动
离心风机叶轮磨损，叶片有积灰、污垢，叶轮变形，主轴弯曲等缺陷均会导致转子的动不平衡，引起风机轴承振动[1]。在火力发电厂的风烟系统中，因输送的介质中含有固体颗粒，使风机内部部件磨损较快，造成转子质量不平衡，引起风机轴承振动的主要有引风机和排粉风机，它们输送的介质分别为煤粉和灰尘，而在正压直吹式制粉系统中，没有排粉风机，只有一次风机，一次风机输送的介质为洁净的空气，叶轮的磨损相对较小。我们经对#1炉两台一次风机转子运行情况检查，叶轮及叶片磨损均比较轻微，也没有积灰、污垢、变形等现象。并用千分表对两台一次风机主轴的弯曲度、圆锥度、椭圆度进行了测量，测量值均小于0.03mm，符合规定要求，因此判断该一次风机转子的动平衡并没有破坏，一次风机轴承的振动并不是转子不平衡造成的。
3.3风机联轴器不同心引起轴承振动
由于联轴器中心不对中而引起风机、电机振动的现象比较多见，造成联轴器不同心的原因主要有检修工艺不好、轴承磨损、对轮螺栓及弹簧片损坏、地脚螺栓松动等。针对这一原因，我们在检查完风机的轴承后，对两台风机及电机的各部连接螺栓、地脚螺栓都进行了检查紧固，更换了损坏的对轮螺栓及弹簧片，重新校验了联轴器的同心度，使其径向及轴向的误差均小于0.1mm。另外，由于联轴器中心不对引起的振动，风机轴承及电机轴承都会产生较大振动，而该风机电机轴承振动值在规定范围内，只有风机轴承本身振动大，因此，联轴器不同心也不是造成该风机振动的主要原因。
3.机运行在不稳定工况区或风机转子的临界转速过于接近风机的运行转速引起风机轴承振动
根据风机理论知识可知，风机运行在不稳定工况区或风机转子的临界转速过于接近风机的运行转速确实能引起风机轴承的强烈振动[1]，但这种振动是暂时的，当风机运行在稳定工况区时，就能平稳的工作，而该一次风机的振动是连续的，只有当风机运行在不稳定工况区时，轴承振动有所加剧。另外通过查找该一次风机的设计资料，它的临界转速与工作转速是成倍数的，因此，由于转子临界转速引起风机轴承振动的可能性也是很小的。
4原因确定
以上几项都是常见的造成风机轴承振动的原因，但通过我们分析，并不是造成该一次风机振动的主要原因。该一次风机的振动比较奇怪，因此我们必须改变工作思路，从其它一些方面对风机轴承振动原因进行了分析。通过我们对该风机运行情况的进一步观察与检测，发现该风机的基础和轴承箱支座振动都比较大，可达0.08mm，因此判断风机轴承的振动是由基础引起的，风机的基础混凝土质量差、轴承箱基础支撑强度低、轴承箱结构单薄、主轴直径偏小是引起轴承振动的主要原因[2]。
为了提高一次风机运行的可靠性，在保证风机设计参数不变，保证不影响锅炉制粉系统正常运行的前提下，现场对两台一次风机进行了改进。
5.1轴承箱基础台板及地脚螺栓改进
将风机轴承箱底座下部的混凝土刨开，刨挖深度为400mm，取消原装的四组斜垫铁支撑点，将四条地脚螺栓上部切除350mm，重新加工四条长度为350mm的地脚螺栓，地脚螺栓规格由M30增加到M36，打好坡口后，按照焊接工艺要求与原混凝土基础内地脚螺栓对口并可靠焊接，同时调整好四条地脚螺栓的原始定位尺寸。另外采用40mm厚的钢板加工制作一块基础台板，安装到基础内，并将其上部四个结合面用水平仪找平，保证基础台板水平度误差小于0.05mm，找平后，将该基础台板与原基础内的桩基焊接牢固。最后，按照土建施工要求，将基础台板及地脚螺栓用混凝土浇注并可靠保养。
5.2风机转子改进。
因原风机转子主轴直径较小，与轴承配合处的直径为120mm，该风机曾经出现过主轴断裂的严重事故，考虑到主轴的强度及承载能力，本次改进重新加工制作主轴一根，将主轴与轴承配合处的直径增大到160mm，主轴与联轴器及叶轮配合处的直径保持不变，联轴器及叶轮仍使用原件，转子各部件组装好后，进行了转子静、动平衡的校验，保证了转子质量的平衡。因主轴直径增大，将原配的22224滚动轴承改型为22232双列圆锥滚子轴承，该轴承无紧定套，直接热装，在轴承箱装配过程中，按照滚动轴承装配标准，采用压铅丝法调整了轴承间隙，将轴承顶部间隙调整到0.05mm，大大的提高了轴承运行的安全可靠性[3]。
5.3轴承箱及轴承箱底座改进
原一次风机轴承箱为自然冷却式端盖密封轴承箱，冷却效果较差，轴承温度高及渗漏的问题也时有发生，本次改造综合考虑了这些方面的因素，将轴承箱改造为水冷式油挡密封轴承箱，既保证了轴承的温度又减少了渗漏点。由于轴承及轴承箱尺寸增大，但风机的中心标高没有改变，所以使轴承箱底座的高度大大降低，本次改造在保证轴承箱底座地脚螺栓孔尺寸不变的前提下，将轴承箱底座的长度、宽度各增加了100mm，并将制作轴承箱底座的钢板由原来的25mm增大到30mm，在轴承箱底座各部增加拉筋四块，有力的保证了轴承箱底座的刚度和韧性。
5.4 联轴器同心度校核
以电机为基准，利用百分表、水平仪找正了联轴器的同心度、转子主轴的水平度，采用在轴承箱底座加垫的方法，将转子主轴的水平度调整到小于0.5mm的合格范围内，联轴器找中心径向、轴向误差均小于0.1mm[3]。
6效果
将风机的所有部件回装后，经启动风机试验，两台一次风机轴承的振动明显下降，水平振动值最大为0.05mm，垂直振动值最大为0.04mm，均符合规定要求。经过6个月的长周期运行，一次风机运转平稳，振动值无明显变化，投入了正常运行。改进后测量的轴承振动值见表3，表4。
表3#1炉A侧一次风机轴承振动值
表4#1炉B侧一次风机轴承振动值
7结语
一次风机作为锅炉的重要辅机设备，发生振动大等故障将直接影响锅炉的安全稳定运行。达拉特发电厂通过对#1炉两台一次风机轴承振动的分析及处理，积累了宝贵的工作经验，并且在#1炉两台一次风机长周期运转稳定的基础上，采用同样的改进方法，对存在同样问题的#2炉两台一次风机也进行了改进，通过一年时间的不懈努力，彻底解决了#1、#2炉四台一次风机轴承振动大的问题，有力的保证了机组的安全稳定运行。
参考文献：
[1] 郭立君，何川. 泵与风机[M] .北京：中国电力出版社，2004：130-131.
[2] 刘家钰. 电站风机改造与可靠性分析[M] .北京：中国电力出版社，2002：92-138.
[3] 内蒙古电业管理局.转动机械检修技术[M] .呼和浩特：内蒙古电业管理局，1994：52.