吸风机高转速时振动报警原因分析及运行状态评估

吸风机高转速时振动报警原因分析及运行状态评估

张赵斐,魏俊岭,曹晓航,赵瑞

（华能国际电力江苏能源开发有限公司南通电厂，江苏 南通226003）

摘要：某电厂4A吸风机高转速变频运行时继续升速过程中发生振动快速上升异常现象。本文通过详细描述现场实测检查及故障分析推理过程，发现导致该吸风机振动异常的主要原因是转子碰擦，而不是不平衡。同时通过查阅离心风机振动标准，结合吸风机实际振动情况，给出了后续吸风机运行状态评估。

关键词：吸风机、振动异常、转子碰擦、轴承温度、电机侧、调查分析

一、设备简介

某电厂为350MW一次中间再热的亚临界自然循环锅炉。吸风机原为英国Howden Sirocco.LDd提供的Z9型双吸离心风机。为满足机组脱硝改造和电除尘改造使锅炉烟风系统的总体阻力增加的需求，于2015年9月对#4炉进行了引、增合并改造。风机为国产RJ48-DW3180F型离心风机，电动机由湘潭电机厂制造，同时配备了西门子的高压变频器。风机正常为变频运行，额定转速960rpm，振动报警值5.58mm/s（峰值）。                                                  

二、缺陷概况

2022年5月4日23点40分左右，#4机组负荷320WM，吸风机A转速由890rpm逐渐升至907rpm，风机两侧轴承振动分别由3mm/s左右，快速升至最大5.06、6.07mm/s，其中电机侧(即温度测点所指入口侧)轴承振动超过报警设定值5.58mm/s。同时，吸风机A入口轴承温度在这期间由49℃最高升至59℃，出口轴承（即振动测点所指风机侧）温度一直稳定在42℃。运行人员手动降转速后，入口侧轴承振动及温度快速下降。检修人员接通知后现场检查未见异常。

三、原因分析

3.1检查过程

为现场实测4A吸风机高转速下的振动情况，5月5日10点30分左右，检修联系运行将4A吸风机转速尽量升高，最终转速最大升至930rpm，两侧轴承振动峰值最大分别达4.52、4.39mm/s，现场使用便携式测振仪实测振动有效值最大3.0mm/s。此次4A吸风机转速较5月4日晚已明显抬升，但测得的振动较5月4日晚却明显降低，低于报警值。

5月7日17点30分左右，检修再次联系运行将4A吸风机转速转速尽量升高，最终转速最大升至920rpm，两侧轴承振动峰值最大分别达4.5、4.4mm/s，现场使用便携式测振仪实测振动有效值最大3.0mm/s。

5月5日与5月7日，两次将4A吸风机转速升至920-930rpm的高转速。相同转速下，振动值已基本一致。在转速逐渐升至920rpm以上过程中，也未再复现5月4日晚振动上升超报警值的情况。同时，在5月4日之后几天内，负荷多次达320MW，吸风机A入口轴承温度最大仅升至52℃，远低于之前突升达到的59℃，没有出现之前轴承温度突升现象。、

两次现场检查过程中，未出现振动报警现象，使用CX10振动分析仪在高转速下对电机侧轴承进行了振动监测，两次频谱图均显示振动主要为1倍频分量，是转子存在不平衡的特征。

3.2故障分析

从上述检查过程看，由于频谱图显示振动主要为1倍频分量所以确定4A吸风机存在一定的不平衡量，但不平衡引起的振动一般较为稳定，在相同转速下，振动值会复现。而5月4日，4A吸风机振动有较快速上升趋势、轴承瓦温紧随振动上升而上升。在发生此次振动报警异常之后，4A吸风机在之后更高负荷、更高转速下未再发生类似异常。因此判断转子不平衡不是引起振动快速上升的主要原因。

同时从之后未再发生类似振动异常，判断造成4A吸风机电机侧轴承振动报警的影响因素已消失或减弱。查阅sis曲线，在机组并网后的4月27日至5月4日22点期间，4A吸风机转速最大为885rpm时，振动峰值为3.6mm/s。初步判断，5月4日振动突升报警，转子不平衡只是提升了振动基础值，造成振动在900至910转时振动上升，轴瓦温度随之上升的主要原因可能为存在转子碰磨。

针对这一判断，分析如下：

4A吸风机为离心风机，采用滑动轴承，在3月份检修前，其振动正常。此次检修中对两侧轴承进行了翻瓦检查、轴瓦间隙测量、端盖轴封盘根更换。从转子动静部件组成看，可产生碰磨的部位为轴瓦与轴颈、端盖轴封与轴颈、叶轮与集气器、进气箱与轴颈。其中轴瓦间隙只会增大、叶轮间隙为厘米级，进气箱与轴颈密封处检修中未调整。产生碰磨的最大可能为轴承座端盖轴封。吸风机轴承座端盖轴封为盘根密封，此次检修中轴承端盖密封进行了更换，安装时盘根与轴颈贴合可能较为紧密。

4A吸风机在低转速时，由于滑动轴承油膜厚度薄，转子轴颈与轴封存在间隙或轻微接触，在转速升高至时，由于油膜厚度增加，转子中心抬升，轴颈与轴封发生摩擦，导致油膜失稳，振动较快速的上升，同时轴承温度也较快速上升。从入口轴承温度快速上升，且振动超报警值，而出口侧轴承温度稳定来分析，4A吸风机振动报警的振源可能在入口侧轴承轴封处。

此后，4A吸风机就未再复现此现象，相同转速907rpm时，电机侧轴承振动从6.07降至4.05mm/s。这可能为电机侧轴封密封高转速下短暂碰磨后变形，间隙增大的原因。（之后这一判断在随后的调停检查中得以确认）。 

四、运行状态评估

4A吸风机在高负荷325MW运行时，通过运行调整，吸风机转速可在870rpm以下，查阅振动峰值在3.0mm/s左右。后续随着烟气阻力增加，满负荷时转速可能提升至930rpm。从近日两次试验，930rpm转速下sis显示振动峰值约4.5mm/s，现场实际测量轴承振动有效值3.0mm/s。根据《离心风机状态检修导则标准Q/HN-1-0000.08.096-2021》中关于振动限值规定，振动有效值报警设定值为4.5mm/s，在4.5mm/s下风机一般可长期运行。同时，结合我厂离心风机为变频运行，实际转速不会持续维持高转速运行，以及930rpm下3.0mm/s的振动有效值距4.5mm/s报警仍有安全裕量，因此综合评估在现有振动状态下，风机可长期持续运行。

参考文献

[1]庄敏．某600MW燃煤机组超低排放改造技术及应用效果[J]．江苏电机工程，2015,34（3）:78-80．

[2]刘雪峰，周国芹．湿法烟气脱硫系统石灰石封闭成因及预防[J]．节能与环保，2014,8（8）:69-72．

[3]浙江省电力试验研究院．石灰石-石膏脱硫系统石灰石屏蔽现象诊断及处理方法[P]．CN201210077498.2.