胡月紅，周 剛，訾 娟

(1.承德石油高等?？茖W(xué)校熱能工程系，河北 承德 067000;2.內(nèi)蒙古京寧熱電責(zé)任有限責(zé)任公司，內(nèi)蒙古 烏蘭察布 012000;3.內(nèi)蒙古國華準(zhǔn)格爾發(fā)電有限責(zé)任公司，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 010300)

振動(dòng)是火電廠轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械的常見故障，對(duì)機(jī)組安全運(yùn)行危害很大。振動(dòng)同時(shí)也是設(shè)備的“體溫計(jì)”，直接反映了設(shè)備安全運(yùn)行狀況。開展好轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備振動(dòng)分析是搞好設(shè)備預(yù)知性檢修的基礎(chǔ)，解決好轉(zhuǎn)機(jī)的振動(dòng)問題是保障轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備可靠性的關(guān)鍵。目前常見的機(jī)組狀態(tài)檢修方法有振動(dòng)分析、油液分析、紅外熱成像等技術(shù)，內(nèi)蒙古國華準(zhǔn)格爾電廠(以下簡稱“國華準(zhǔn)電”)從2011年底使用離線振動(dòng)分析儀后，應(yīng)用故障診斷技術(shù)理論并結(jié)合工作經(jīng)驗(yàn)，成功分析和處理了幾種轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備異常的情況，消除了事故隱患。

1 狀態(tài)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)庫的建立

轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備的振動(dòng)監(jiān)測(cè)與分析是國華準(zhǔn)電精密點(diǎn)檢工作的重點(diǎn)，設(shè)備狀態(tài)檢修工作是以CSI2130振動(dòng)分析儀為數(shù)據(jù)采集工具，設(shè)備健康管理系統(tǒng)(AMS)為數(shù)據(jù)分析平臺(tái)展開的，AMS系統(tǒng)是基于以可靠性為基礎(chǔ)的維修理念，集成振動(dòng)分析、動(dòng)平衡試驗(yàn)、油液分析、紅外熱成像等多種技術(shù)為一體的軟件平臺(tái)［1-2］。

AMS為數(shù)據(jù)庫的建立提供了標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)據(jù)模版［3-4］，用戶只需定義數(shù)據(jù)庫所包含的設(shè)備測(cè)點(diǎn)及相關(guān)參數(shù)信息即可，振動(dòng)數(shù)據(jù)采集以及分析流程如圖1所示:

2 振動(dòng)分析在國華準(zhǔn)電的應(yīng)用實(shí)例

振動(dòng)故障和特征之間不是一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，而是多重交叉關(guān)系，而且一種故障在特征上有多方面的反映。例如轉(zhuǎn)子不平衡過大，引起的是基頻振動(dòng)過大;同樣支撐動(dòng)剛度不足，軸系連接同心度、平直度偏差等故障，也是基頻振動(dòng)過大。

在線性系統(tǒng)中，部件呈現(xiàn)的振幅與作用在部件上的激振力成正比，與它的動(dòng)剛度成反比。

2.1 一倍頻振動(dòng)大原因分析及處理

在頻譜分析中，1倍選頻大是最常見故障之一，通過對(duì)振動(dòng)頻譜中一倍頻成分的分析研究，各種典型輔機(jī)異常振動(dòng)原因分析如下:

2.1.1 3B凝結(jié)水泵電機(jī)自由端因動(dòng)不平衡引起的振動(dòng)大問題

3B凝泵電機(jī)自由端東西方向振動(dòng)自2012年8月份以來偏大，一直保持在80 μm以上，精密點(diǎn)檢人員采用CSI2130對(duì)其進(jìn)行采集和跟蹤，發(fā)現(xiàn)振動(dòng)頻譜主要是一倍頻，占通頻值的90%以上，初步診斷為質(zhì)量不平衡、基礎(chǔ)支撐剛度差、中心連接不正等原因，由于振動(dòng)儀為單通道儀器，不能進(jìn)行相位分析，隨后對(duì)凝泵電機(jī)的地腳底座進(jìn)行對(duì)比測(cè)量，沒有發(fā)現(xiàn)異常;利用周末低負(fù)荷檢修策略對(duì)凝泵的對(duì)輪中心進(jìn)行復(fù)查，亦在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi);最終判定一倍頻增大原因?yàn)橘|(zhì)量不平衡，通過對(duì)電機(jī)實(shí)施動(dòng)平衡技術(shù)，經(jīng)過200 g的配重和∠351°相位角調(diào)整，最終將振動(dòng)降低到了0.02 μm優(yōu)良范圍內(nèi)，凝泵電機(jī)振動(dòng)大問題最后劃上了圓滿的句號(hào)。

2.1.2 3B給水泵自由端因連接剛度不同引起共振問題

3B給水泵自由端軸承水平振動(dòng)在轉(zhuǎn)速達(dá)4 500 rpm至4 800 rpm，振動(dòng)均超過4.5 mm/s(ISO 10816標(biāo)準(zhǔn))，轉(zhuǎn)速達(dá)4 587 rpm時(shí)，主泵自由端水平振動(dòng)最大達(dá)10.05 mm/s(如圖2所示)，主泵振動(dòng)特點(diǎn)是振動(dòng)值由小變大、由大變小，是屬于某一轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)的振動(dòng)，轉(zhuǎn)速超過4 900 rpm以后，振動(dòng)值均在合格范圍內(nèi)。振動(dòng)頻譜以一倍頻為主，無高次諧波。同時(shí)測(cè)量發(fā)現(xiàn):同一軸承的三個(gè)振速同步變化，但垂直以及軸向振動(dòng)程度不高，給水泵同一軸上的兩個(gè)水平振動(dòng)大。振動(dòng)增大過程中的其他狀態(tài)參數(shù)(瓦溫、流量、壓力)無異常變化;在4 600轉(zhuǎn)速時(shí)測(cè)量發(fā)現(xiàn)給水泵自由端潤滑油回油管道水平振動(dòng)高達(dá)11絲，軸向振動(dòng)和垂直振動(dòng)不大(同轉(zhuǎn)速下的3A給水泵無此現(xiàn)象:3－5絲左右)，在此轉(zhuǎn)速下采用敲擊法測(cè)量是否共振，結(jié)果發(fā)現(xiàn)對(duì)潤滑油回油管道施加不均勻不同向的力時(shí)，監(jiān)測(cè)給水泵及管道振動(dòng)都有明顯變化(下降了3絲左右)，離開共振區(qū)的4 448 rpm時(shí)，管道振動(dòng)3.6絲，正常。

所以懷疑是某零部件、結(jié)構(gòu)件在外力作用下所產(chǎn)生的固有共振為自激振動(dòng)，其頻率與不同的結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)，即剛度不同引起的不同共振。建議對(duì)該管道進(jìn)行改造，由原管道改為金屬軟管連接，消除管道振動(dòng)，以及對(duì)給水泵的進(jìn)出口管道進(jìn)行支撐加固，防止其固有頻率降低至給水泵的轉(zhuǎn)速內(nèi)。

在3號(hào)機(jī)組臨修時(shí)，對(duì)給水泵的潤滑油管道加裝了補(bǔ)償器后(如圖3所示)，4 600 rpm區(qū)間時(shí)的振動(dòng)降到了0.05 mm以下，一倍頻分量隨之明顯下降，收到了滿意的效果。

2.1.3 熱網(wǎng)軟化水補(bǔ)水泵電機(jī)因地腳松動(dòng)引起的振動(dòng)大問題

軟化水泵屬于清水泵系列，臥式布置，2012年10月份熱網(wǎng)投運(yùn)后，C軟化水泵電機(jī)振動(dòng)達(dá)100 μm，測(cè)量頻譜中也是一倍選頻量占主導(dǎo)地位，同時(shí)在測(cè)量中發(fā)現(xiàn)，C泵停運(yùn)時(shí)，在電機(jī)側(cè)居然能測(cè)量到40 μm的振動(dòng)值，且越往泵側(cè)振動(dòng)越小，越往電機(jī)自由端振動(dòng)越大，所以懷疑電機(jī)側(cè)振動(dòng)從基礎(chǔ)傳來，后檢查地腳發(fā)現(xiàn)，基礎(chǔ)臺(tái)版和泵體連接的螺栓松動(dòng)。緊固電機(jī)四角的地腳螺栓后，振動(dòng)恢復(fù)正常。

2.1.4 1B引風(fēng)機(jī)殼體因膨脹不暢引起的振動(dòng)大問題

引風(fēng)機(jī)為軸流式、成都電力機(jī)械廠生產(chǎn)的AN系列風(fēng)機(jī)，7月16日開始關(guān)注1B引風(fēng)機(jī)振動(dòng)問題，振動(dòng)與負(fù)荷呈正比例變化，水平振動(dòng)突出，軸向和垂直由于耦合效應(yīng)隨著增大、不過幅值很小，所以不平衡引起的振動(dòng)問題不是主要原因;從波形頻譜圖上看出水平振動(dòng)以一倍頻為主，但是葉片通過頻率較明顯(如圖4所示);測(cè)量地腳處振動(dòng)均在合理范圍內(nèi)，若是風(fēng)機(jī)內(nèi)部導(dǎo)環(huán)剛度差溫度引起振動(dòng)，需等停機(jī)才能進(jìn)行檢查，后查廠家說明書，按照廠家資料要求安裝時(shí)一定要注意按安裝圖仔細(xì)裝調(diào)，務(wù)使進(jìn)氣箱和擴(kuò)壓管在基礎(chǔ)上固定的同時(shí)還可在一定的外力作用下能自由滑動(dòng)一定的距離，以利設(shè)備在熱態(tài)運(yùn)行時(shí)有一定的伸縮量，為此，固定螺栓下面都設(shè)置有滑套。鍋爐專業(yè)采用“松-緊”進(jìn)氣箱的左右地腳后振動(dòng)明顯下降，通過實(shí)踐說明是螺栓太緊以致于機(jī)殼熱態(tài)無法自由膨脹引起的振動(dòng)大問題。

2.2 二倍頻振動(dòng)大原因分析及處理

2D循環(huán)泵為立式混流泵，循環(huán)泵振動(dòng)大出現(xiàn)在垂直于管道流向的徑向位置，經(jīng)頻譜分析，2D循泵的13絲振動(dòng)主要成分為2倍頻，為明顯的不對(duì)中跡象(見圖5)，所以解體后主要查找方向?yàn)槁?lián)軸器連接問題及電機(jī)氣隙均勻度問題，事實(shí)上，解體后發(fā)現(xiàn)電機(jī)自由端導(dǎo)瓦的同心度嚴(yán)重超標(biāo)引起了電機(jī)的氣隙偏差，后經(jīng)調(diào)整試轉(zhuǎn)后，再次檢查頻譜(如圖6所示)，發(fā)現(xiàn)2倍頻明顯下降，且明顯低于一倍頻，同時(shí)振動(dòng)通頻值由13絲回降到6絲，達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)。

3 結(jié)論

火電廠中轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備較多，平時(shí)缺陷、維護(hù)量最多，故障診斷是最常見、最難處理的問題之一。以往，在轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備出現(xiàn)異常時(shí)，較常用方法是采取反復(fù)拆裝、查找故障根源的情況，這樣不但增加了維修工作量而且影響機(jī)組的安全和發(fā)電量，利用CSI2130精密振動(dòng)分析儀器并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際進(jìn)行振動(dòng)研究分析工作，不僅能及時(shí)、盡早地發(fā)現(xiàn)和消除設(shè)備存在的隱患，還能收集更多的狀態(tài)信息，同時(shí)更能培養(yǎng)一批技術(shù)人才，為實(shí)施狀態(tài)檢修和優(yōu)化檢修策略打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

［1］CSI 2130分析使用手冊(cè)［S］.(Emerson Process Management).

［2］陳江，沙德生.火電廠精密點(diǎn)檢及故障診斷案例分析［M］.北京:中國電力出版社，2011.

［3］何景權(quán).關(guān)于發(fā)電廠實(shí)施設(shè)備狀態(tài)檢修的探討［J］.電站系統(tǒng)工程，2009，25(3):61－62.

［4］陳建華，段美春.振動(dòng)分析技術(shù)在火電廠轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備狀態(tài)檢修中的應(yīng)用［J］.機(jī)電工程技術(shù)，2008，37(4):87－89.