韓格爾,張利馗

(華電內(nèi)蒙古能源有限公司包頭發(fā)電分公司,包頭 014013)

0 引言

發(fā)電企業(yè)檢修管理是生產(chǎn)管理的關(guān)鍵環(huán)節(jié),當(dāng)前在新能源裝機(jī)占比大幅增長(zhǎng)的背景下,火電企業(yè)除提供穩(wěn)定的電力供應(yīng)外,還需承擔(dān)新能源消納的調(diào)峰任務(wù),進(jìn)而對(duì)火電機(jī)組的安全、高效、穩(wěn)定性調(diào)峰能力提出了更高要求。汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)等主機(jī)設(shè)備是關(guān)鍵設(shè)備,制造技術(shù),監(jiān)測(cè)技術(shù)較成熟完善,可靠性高,但火電機(jī)組系統(tǒng)復(fù)雜,一些輔機(jī)設(shè)備往往是火電機(jī)組狀態(tài)監(jiān)測(cè)的薄弱環(huán)節(jié),也是造成機(jī)組限負(fù)荷和非停的主要原因之一。因此開(kāi)展輔機(jī)狀態(tài)監(jiān)測(cè)工作,保證機(jī)組重要輔機(jī)設(shè)備健康運(yùn)行是十分有意義的一項(xiàng)工作。如磨煤機(jī)作為火電機(jī)組重要輔機(jī),運(yùn)行狀態(tài)直接影響到鍋爐穩(wěn)定性和帶負(fù)荷能力,調(diào)峰火電機(jī)組的高效穩(wěn)定運(yùn)行也對(duì)其提出了更高標(biāo)準(zhǔn)。

1 系統(tǒng)設(shè)備簡(jiǎn)述

華電內(nèi)蒙古能源有限公司包頭分公司發(fā)電機(jī)組為2×600 MW亞臨界凝汽式燃煤機(jī)組,磨煤機(jī)為北京電力設(shè)備總廠生產(chǎn)的ZGN123G,共12臺(tái)。磨煤機(jī)電機(jī)型號(hào)YMK0600-6:電壓6 kV,電流75.4 A,功率630 kW,轉(zhuǎn)速990 r/min,驅(qū)動(dòng)側(cè)軸承為FAG 6322 NU322,自由側(cè)軸承為FAG NU322。磨煤機(jī)與電機(jī)聯(lián)結(jié)方式為“O”型減震圈柱銷聯(lián)結(jié)方式。我廠#2爐B磨煤機(jī)電機(jī)運(yùn)行中電機(jī)驅(qū)動(dòng)側(cè)軸承異響,振動(dòng)突升,驅(qū)動(dòng)側(cè)軸承溫度56 ℃(正常),嚴(yán)重影響#2機(jī)組的60萬(wàn)kW滿負(fù)荷穩(wěn)定運(yùn)行。

2 現(xiàn)場(chǎng)振動(dòng)、超聲、紅外圖譜測(cè)試分析

2．1 振動(dòng)頻譜分析

磨煤機(jī)電機(jī)為臥式電機(jī),電機(jī)底座通過(guò)螺栓固定在基礎(chǔ)臺(tái)板上,電機(jī)本體上部有散熱風(fēng)箱。電機(jī)驅(qū)動(dòng)側(cè)軸承為6322和NU322,自由側(cè)NU322,兩個(gè)NU322承擔(dān)徑向支撐作用,一個(gè)6322起軸向定位作用。2023年4月28日運(yùn)行中電機(jī)振動(dòng)突然增大并伴有異音,電機(jī)驅(qū)動(dòng)端水平200 μm、垂直210 μm、軸向180 μm。為進(jìn)一步判斷異常原因,采集振動(dòng)頻譜(圖1～圖3)。因#2機(jī)組60萬(wàn)kW滿負(fù)荷運(yùn)行不具備停運(yùn)該電機(jī)條件,班組組織人員檢查發(fā)現(xiàn)電機(jī)自由端地腳螺栓松動(dòng),經(jīng)在設(shè)備運(yùn)行工況中緊固螺栓同時(shí)調(diào)整散熱風(fēng)箱緊固螺栓,電機(jī)徑向振動(dòng)值降低至水平85 μm垂直55 μm軸向50 μm,但仍有異響。用艾默生CSI分析儀分析采集振動(dòng)頻譜圖1a和圖1b所示,水平通頻值4.26,垂直通頻值頻譜值5.04,轉(zhuǎn)頻及諧波豐富,以2X及為主出,判斷可能聯(lián)軸器松動(dòng)或電機(jī)驅(qū)動(dòng)端軸承室出現(xiàn)松動(dòng)現(xiàn)象。

圖1 采集振動(dòng)頻譜

電機(jī)軸向頻譜(圖1c)特征以2X為主,轉(zhuǎn)頻及諧波分量較低,分析認(rèn)為軸向中心存在不對(duì)稱分量。

電機(jī)驅(qū)動(dòng)側(cè)pekavue(peakvue為1 000 Hz高通濾波沖擊信號(hào))頻域未見(jiàn)軸承故障特征,見(jiàn)圖2。時(shí)域沖擊值6.86稍高,分析認(rèn)為由低頻振動(dòng)引起的振動(dòng)分量導(dǎo)致軸承與軸承室配合松動(dòng)或聯(lián)軸器等轉(zhuǎn)動(dòng)部件的金屬摩擦致使時(shí)域沖擊值稍大,排除軸承自身故障引起高頻振動(dòng)分量因素。

圖2 高通濾波沖擊信號(hào)

2．2 超聲圖譜分析

我廠超聲檢測(cè)分析儀為SDT270,該儀器利用設(shè)備在特定的工作狀態(tài)下可以產(chǎn)生超聲波的特性,采集過(guò)程中就可以忽略現(xiàn)場(chǎng)各種嘈雜的有聲信號(hào),只捕捉故障部位超聲信號(hào),并對(duì)超聲信號(hào)分析判斷設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)。

當(dāng)兩個(gè)物體之間尤其是金屬物體之間產(chǎn)生磨擦或碰撞時(shí),就會(huì)產(chǎn)生頻域很寬的聲波,其中包括超聲波?，F(xiàn)場(chǎng)采集異音磨煤機(jī)電機(jī)超聲圖譜(見(jiàn)圖3)動(dòng)態(tài)超聲圖譜反應(yīng)0.035 s左右會(huì)出現(xiàn)一個(gè)峰值沖擊,峰值為60 dB,依據(jù)JB/T 10061—1999A型脈沖反射式超聲探傷儀通用技術(shù)條件,電機(jī)異音故障目前進(jìn)入至較嚴(yán)重狀態(tài)。動(dòng)態(tài)超聲頻譜圖未見(jiàn)由于滾動(dòng)軸承的滾動(dòng)疲勞裂紋、點(diǎn)蝕、損傷等的發(fā)生,在軸承部件的滾動(dòng)接觸面或其表面引起的故障沖擊信號(hào)。分析認(rèn)為異音故障現(xiàn)象反映到超聲圖譜為0.035 s等間隔的不規(guī)則沖擊聲波信號(hào),對(duì)0.035 s轉(zhuǎn)換成頻率成分為1/0.035=28.58,接近于振動(dòng)頻率2X(33 Hz),其聲波幅值平均為60 dB.判斷為聯(lián)軸器不對(duì)稱造成金屬摩擦或者軸承室與軸承外圈松動(dòng)摩擦引起異音。

圖3 超聲圖譜

2．3 紅外熱成像圖譜分析

為進(jìn)一步分析故障原因,并考慮到電機(jī)運(yùn)行中拆除對(duì)輪護(hù)罩有安全風(fēng)險(xiǎn),只對(duì)電機(jī)驅(qū)動(dòng)側(cè)采集紅外熱成像,見(jiàn)圖4。圖譜反映電機(jī)驅(qū)動(dòng)側(cè)軸承最高點(diǎn)溫度為47.9 ℃,最高點(diǎn)位置為電機(jī)外小蓋靠中間位置。通過(guò)分析圖譜認(rèn)為可排除軸承室松動(dòng)的可能性,因?yàn)槿绻S承室松動(dòng),軸承與軸承外圈松動(dòng)造成的摩擦?xí)蛊錅囟仍龈?但就地實(shí)測(cè)溫度為47.9 ℃不高,其次由于松動(dòng)引起金屬表面摩擦最高點(diǎn)的位置應(yīng)該在大蓋軸承表面,而不在外小蓋上。

圖4 紅外熱成像

3 綜合分析及制定檢修方案

由振動(dòng)頻譜、超聲譜圖、紅外熱成像綜合分析,電機(jī)振動(dòng)高、異音故障原因最大的可能性是由于對(duì)輪軸器中心不正,其次才是軸承室輕微松動(dòng)?，F(xiàn)階段因考慮機(jī)組60萬(wàn)kW滿負(fù)荷運(yùn)行,不具備停運(yùn)設(shè)備檢查,加強(qiáng)巡檢做好防范措施。5月5日機(jī)組35萬(wàn)kW負(fù)荷運(yùn)行,具備停運(yùn)該設(shè)備條件。依據(jù)之前判斷結(jié)果,專業(yè)維修人員制定出檢修方案:先檢查電機(jī)與磨煤機(jī)對(duì)輪銷彈性塊,發(fā)現(xiàn)9塊(共10塊)已磨爛(見(jiàn)圖5),更換10塊彈性塊,檢查對(duì)輪銷無(wú)磨損,重新打表找中心校正。其次檢查軸承油脂良好,從而可以判斷軸承室與軸承外圈配合良好。檢查軸承銅保持架完好無(wú)損,軸承內(nèi)外圈滾道、滾動(dòng)體無(wú)腐蝕,無(wú)磨損,無(wú)凹坑。檢查并更換處理后作試運(yùn)帶載,電機(jī)振動(dòng)值降低至水平23 μm、垂直12 μm、軸向12 μm,異音消除,運(yùn)行正常。

圖5 磨損的輪銷彈性塊

4 結(jié)論

磨煤機(jī)電機(jī)作為火電機(jī)組重要輔機(jī),當(dāng)出現(xiàn)故障時(shí),振動(dòng)頻譜采集的是旋轉(zhuǎn)頻率和振動(dòng)信號(hào),紅外熱成像檢測(cè)的是磨煤機(jī)電機(jī)運(yùn)行時(shí)的異常溫度最高點(diǎn)的動(dòng)態(tài)特征;超聲診斷技術(shù)是磨煤機(jī)電機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)發(fā)出的20 kHz以上人耳聽(tīng)不到聲波振動(dòng)頻率段和分貝。如何將以上診斷技術(shù)三位一體有效結(jié)合,通過(guò)分析復(fù)雜的故障現(xiàn)象,化難為簡(jiǎn)作出該設(shè)備是哪種類型的故障,故障嚴(yán)重程度怎么樣,同時(shí)要做出決策該設(shè)備能不能帶“病”運(yùn)行,還是要立即停運(yùn)檢修。通過(guò)修前故障診斷分析與檢修專業(yè)維修全過(guò)程閉環(huán),總結(jié)分析設(shè)備運(yùn)檢管理失誤在哪里,怎么重新去避免這類故障形成,從而徹底消除設(shè)備故障根源,提升機(jī)組重要輔機(jī)設(shè)備可靠性。

隨著電力體制的改革,調(diào)頻機(jī)組啟動(dòng)次數(shù)不斷增加,對(duì)設(shè)備可靠性提出了更高要求。提高設(shè)備可靠性的基礎(chǔ)是首先要準(zhǔn)確判斷設(shè)備狀態(tài)和劣化趨勢(shì),提高檢修的針對(duì)性和有效性。而故障診斷借助精密診斷儀器和技術(shù)手段,可實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的準(zhǔn)確判斷,為檢修工作提供技術(shù)支持,指導(dǎo)檢修人員徹底消除設(shè)備故障。