关于锅炉送风机机壳及风道振动消除的研究

关于锅炉送风机机壳及风道振动消除的研究

李嘉盛

广东美的暖通设备有限公司 广东佛山 528311

摘要：机壳、风道运行对锅炉运行存在重要影响。送风机机壳、风道容易出现振动问题，导致风道被频繁撕裂，需要停机检修。本研究结合2例锅炉送风机振动实例，对特定型号送风机振动问题与原因进行分析，并提出消除振动的建议，希望能够为类似情况的处理提供有价值的参考。

关键词：锅炉；送风机；机壳；风道；振动消除

引言：锅炉送风机机壳与风道容易受到多种因素影响而出现振动问题，机壳与风道振动容易引起风道裂纹，威胁机组安全，且不利于锅炉正常生产运行。因此，有必要对锅炉送风机机壳、风道振动以及相关消除措施展开研究。本文通过对煤粉炉送风机振动问题进行探析，阐述相关解决方案，现作如下研究。

1锅炉送风机机壳及风道振动消除——案例1

1.1概述

某热点企业锅炉类型是WG-412/9.8-10的煤粉炉（如图1所示）。送风机是G4-75-15 15D型（如图2所示），关键参数如下：风量7350m³/h、全压5300Pa、轴数970r/min、叶轮直径2000mm。

图 1 煤粉炉

图 2 送风机

1.2问题与原因

生产运行后风机机壳与风道存在振动问题。使用不久，机壳、风道均相继出现裂纹，最长达700mm。调节挡板运转到40-60%左右时进行观测分析，观察到冷风道与外壳剧烈振动，且当调节挡板运转到特定开度时，振动愈加剧烈，且导致平台也受其影响出现颤动，持续时间约9s。机壳与风道的振动具有较大破坏性，企业需要每日检修裂纹。若不解决该问题会导致预热器安全性下降、风机运行效率下降，且处理裂纹时需要停用风机，会使得锅炉负荷增大，影响企业生产运营。

为了进一步了解机壳与风道振动原因，通过调节挡板开度对风机进行振动测试。结果表示，开度在40-60%之间时，风机出口风道振动强度最大。因为该风机选型时存在富裕量，因此，开度在60%时，锅炉就可以正常运转，此时风机为中等负荷，气流由于挡风板作用，进入风机时角度有所偏斜，在入口处变化为涡流，激起强烈压力脉动，该压力主要作用在出口处风道上，出口扩散区域以及风道上的导流板若不能消除该压力脉动，风道就会产生振动，冷风道出现共振，进而导致冷风道出现裂纹。

1.3振动消除方案

安装整流器。由于涡流是引起风道振动的原因。在挡板与叶轮间安装整流器能够起到摧毁涡流的作用，进而改变气流方向，使其有序、平稳地进入风机，最终消除压力脉动，降低对风道的作用力，实现消除振动的目的^[1]。

可以安装如下规格整流器。中心圆管直径：其大小应当低于挡板中心座外径，外径区间为（D-90）-（D-90）mm，约厚10mm，材料为无缝钢管。叶片高度：叶片高度对消振存在重要影响，高度过大会影响风机运行效率，高度过小不足以消除涡流，一般采用该公式计算高度，即h=（H+2D）/3.5-d/2。本案例选择高度为320mm。叶片锐角：一般在50-80之间取值。叶片长度：要求叶片末端距离出口存在一定预留地，结合实际需要取值，本案例取值580mm。叶片数量与叶片厚度：参照风机叶轮直径，本案例选择6片、8mm整流器。将其安装到出口风道上。采用本消除方案，至今没有发生过风道裂纹问题。

2锅炉送风机机壳及风道振动消除——案例2

2.1概述

某热点企业锅炉类型是WGZ680/13.8-5的煤粉炉。送风机是G4-73-11N 25D型，关键参数如下：风量8639m³/h、全压5500Pa、轴数1000r/min、叶轮直径2300mm。

2.2问题与原因

送风机存在机壳振动与风道振动问题，主要发生在进口与蜗壳部位，因振动剧烈经常造成风道破裂，不利安全生产。

为了明晰振动原因，对风机进行试验检测。采用速度传感器把风机运行信号传入频谱分析仪，解析信号。发现该问题与风机入口处导叶开度相关，开度不足20%时振动小，开度处于30-45%时振动最剧烈，在40%时振动达到最高值，开度超过50%时没有振动。对送风机运行状态下的情况进行试验分析，在锅炉机组运行稳定的情况下，分别进行当锅炉负荷为640、480以及380t/h时的试验，分析风机运行期间的性能参数。发现送风机阻力曲线偏离了设计轨道，全开状态下其效率才达到72.6%，远低于设计效率85%。根据上述检测、试验得出下述原因，第一，气流旋转脱流；第二，风机进口处安装不合理。二者共同引发了振动问题。

2.3振动消除方案

因为送风道是一个尺寸较大的器件，它本身频率较低，特别是本型号送风机钢板厚度较小，为3mm，风机在运行期间低频振动现象明显，一旦出现脱流，必定会引起共振。结合原因，想要根除该问题，需要采用下述方法，第一，加固冷风道，使用5mm钢板替换3mm钢板，每隔500mm装设一根#10的槽钢；第二，进口处安装整流器，改善风口气流运行情况，达到减振效果；第三，根据试验情况尽可能让风机在高效运行区运行，以有效减少因旋转而出现的气流脉动，削弱局部气流压力

^[2]。实施方案后表现如下，风机挡板开度在45%的情况下，蜗壳正面与地面的距离是1.5m振动幅度为100 ，背面轴承上部0.5m的地方，振动幅度200 ，出口扩散区域振动幅度为150 。经过本次改良，风机运行期间机壳与风道振动得到了有效消减，基本解决冷风道振动问题，有助于锅炉机组安全运行，同时节省了大量检修人力、物力资源，具有较高的经济社会效益。

结论：本文通过研究实践中出现的锅炉送风机机壳、风道振动问题，解析了出现该问题的原因，发现大多起因于挡板开度问题。而安装整流器是有效的解决方法，值得推广应用。需要注意的是，许多因素都可能引起风机机壳、风道振动，采取实际解决措施之前，需要进行试验分析，明确引起问题的原因，提高消除针对性，保障风机稳定运行。

参考文献：

[1]杜胜,崔靖雨,刘玉龙,等.田湾核电站辅助锅炉送风机振动超标故障分析[J].建筑热能通风空调,2019,38(09):71-73.

[2]蔡汝林.送风机直角转向风道振动故障的分析及处理[J].冶金能源,2019,38(04):31-32+64.