朱建洛

（河南省安裝集團(tuán)有限責(zé)任公司，河南洛陽 471000）

0 引言

一次風(fēng)機(jī)是鍋爐的重要輔機(jī)設(shè)備，檢修維護(hù)工作量大，有較高的技術(shù)要求。本次研究的一次風(fēng)機(jī)為1854B/1476，轉(zhuǎn)速1480 r/min，全壓力19 415 Pa，風(fēng)量143.48 m3/s。一次風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)為單吸離心式風(fēng)機(jī)，軸承是雙向滾柱軸承，外部2個(gè)軸承體雙側(cè)支撐主軸，使用單支點(diǎn)雙向固定方式固定軸承的軸向。原軸承箱底座為柔性支撐，后由于風(fēng)機(jī)穩(wěn)定性的需求，改成剛性支撐。風(fēng)機(jī)改造后的其他參數(shù)滿足使用需求，但存在軸向振動(dòng)大的問題，導(dǎo)致停運(yùn)檢修，影響正常運(yùn)行。

1 鍋爐一次風(fēng)機(jī)軸向振動(dòng)大的成因分析

1.1 主軸膨脹

經(jīng)過長期跟蹤發(fā)現(xiàn)，一次風(fēng)機(jī)正常運(yùn)行時(shí)期，軸向振動(dòng)接近標(biāo)準(zhǔn)的上限，達(dá)到（80～100）μm，如果晝夜溫差＞13 ℃，風(fēng)機(jī)軸向振動(dòng)明顯增加，尤其在晝夜溫差大的季節(jié)，止推軸承箱振動(dòng)的最大值為80 μm，支撐軸承箱的振動(dòng)幅度達(dá)到3217 μm。受一次風(fēng)機(jī)軸向振動(dòng)大的影響，出現(xiàn)多次停運(yùn)檢修的情況，影響機(jī)組的正常運(yùn)行。介質(zhì)溫度對一次風(fēng)機(jī)軸承箱的軸向溫度有明顯影響，晝夜溫差大，入口介質(zhì)的溫差也會隨之增加。當(dāng)日溫差＞13℃，入口介質(zhì)溫度達(dá)到27℃，產(chǎn)生軸向周期性振動(dòng)。溫度影響一次風(fēng)機(jī)軸向振動(dòng)，主要與主軸的膨脹有關(guān)[1-2]。軸周圍介質(zhì)的最高溫度用t表示，熱伸長值用l表示，軸承間的軸長度用L表示，軸的熱伸長值可以用公式l=1.2L（t+50）/100計(jì)算。一次風(fēng)機(jī)主軸D的2個(gè)軸承之間的軸距為4089 mm。介質(zhì)入口溫度以14℃為最低溫度，熱伸長值為3.14 mm，以27℃為最高溫度，熱伸長值為3.78 mm，有0.64 mm的膨脹差。在正常情況下，支撐軸外圈在軸承箱內(nèi)的軸向位置，隨著介質(zhì)溫度的變化，為適應(yīng)膨脹的變化會有所改變。如圖1所示，隨著環(huán)境溫度的變化，軸向振動(dòng)隨之改變，主軸熱膨脹或收縮，都不能得到有效補(bǔ)償，主軸的正常膨脹受到明顯的影響。由于熱應(yīng)力的作用，主軸出現(xiàn)臨時(shí)性的弓形彎曲，導(dǎo)致一次風(fēng)機(jī)出現(xiàn)軸向振動(dòng)。

1.2 底座變形

圖2為改造前一次風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子組結(jié)構(gòu)，支承軸承箱底座長500 mm，高1185 mm，是A3鋼焊接件，底座的剛度比較差，即便擾動(dòng)力很小，也會產(chǎn)生大的軸向振動(dòng)。軸承箱軸向水平度的安裝數(shù)據(jù)為0.02 mm，檢修后為0.55 mm，主軸水平度安裝數(shù)據(jù)0.02 mm，檢修后為0.18 mm，軸承箱和主軸的同軸度安裝數(shù)據(jù)0.03 mm，檢修后0.44 mm，主軸橫向收縮間隙安裝2.7 mm，檢修后0.7 mm。由于底座變形，軸承出現(xiàn)不對中的現(xiàn)象，導(dǎo)致明顯的轉(zhuǎn)子不平衡響應(yīng)，一次風(fēng)機(jī)出現(xiàn)軸向振動(dòng)問題。相比安裝時(shí)，主軸水平度有較大的差距，軸系角度不對中，附加軸向力產(chǎn)生，導(dǎo)致轉(zhuǎn)子的軸向振動(dòng)。

圖2 改造前風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子組結(jié)構(gòu)

1.3 軸承間隙

根據(jù)設(shè)備的技術(shù)規(guī)定，止推軸承軸向沒有間隙，軸承外圈和軸承箱徑向有（0～0.02）mm的間隙，支承軸軸向膨脹側(cè)自由延伸，同時(shí)收縮側(cè)間隙3 mm。支承軸承徑向的預(yù)緊力的存在，對正常軸向位移產(chǎn)生影響。支承軸軸承徑向也作為游動(dòng)支承發(fā)揮作用，但位移受到阻礙，影響軸膨脹，增加了熱應(yīng)力，導(dǎo)致振動(dòng)的產(chǎn)生。

1.4 支承系統(tǒng)

通過檢查發(fā)現(xiàn)在支承軸承箱底座上，存在不合理的基礎(chǔ)臺板固定，臺板寬600 mm，實(shí)際使用的墊鐵長為120 mm，但應(yīng)該使用的墊鐵長620 mm，與相關(guān)規(guī)定不符。底盤出現(xiàn)松動(dòng)，主要是由于左前側(cè)腳螺栓剛度低，由于溫度升高和外力的作用，底盤產(chǎn)生空隙，降低了機(jī)械的阻抗能力。即使出現(xiàn)極小的不對中問題，都會導(dǎo)致大的軸向振動(dòng)，影響正常運(yùn)行。

2 改進(jìn)措施

2.1 使用鑄鐵底座

一次風(fēng)機(jī)原使用的是A3鋼焊接件支承軸承箱底座，為鋼結(jié)構(gòu)底座，為改善軸向振動(dòng)問題，使用鑄鐵底座。改變底座的幾何形狀，使用菱形更換原來的梯形。底座高度從1185 mm降為345 mm。菱形底座與腳螺栓連接，支承使用10組墊鐵，根據(jù)情況對底座位置進(jìn)行調(diào)整。通過增加底座的抵抗軸向變形能力，以及底座的減振性能，改善風(fēng)機(jī)軸向振動(dòng)大的問題。改造后的轉(zhuǎn)子組結(jié)構(gòu)見圖3。

圖3 改造后風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子組結(jié)構(gòu)

2.2 調(diào)整間隙

要保證間隙的配合，主要是在支承軸承外圈，綜合考慮調(diào)整徑向間隙，改為（-0.04～-0.02）mm，使其能夠充分考慮可能造成跑外圈的后果，徑向間隙過大對載荷去內(nèi)滾動(dòng)體數(shù)和軸承支承剛度的影響，滿足使用需求。軸向膨脹間隙依舊自由延伸，軸向收縮間隙為3 mm，保證在軸承箱內(nèi)，外圈可以隨著主軸熱伸長量的變化而自由變化，減少振動(dòng)的可能。

2.3 改造支承軸承箱基礎(chǔ)

將后軸承座以下的混凝土基礎(chǔ)和底盤全部去除，將軸承箱基礎(chǔ)尺寸線引出，沿鉆孔到作業(yè)面50 cm以下的地方，依據(jù)設(shè)計(jì)標(biāo)高植筋、配筋。清理干凈作業(yè)面，連接鋼筋和入口風(fēng)箱的基礎(chǔ)鋼筋，結(jié)合新舊混凝土，保證結(jié)合的可靠性和有效性。對混凝土進(jìn)行重新澆灌，保證底座軸向變形的減少，以及支承軸承箱底座高度的降低，使基礎(chǔ)剛度增加，減少一次風(fēng)機(jī)的軸向振動(dòng)。

3 改造效果分析

通過對鍋爐一次風(fēng)機(jī)軸向振動(dòng)大的原因分析以及相應(yīng)的技術(shù)改造，明顯降低了一次風(fēng)機(jī)支承軸承箱的軸向振動(dòng)，介質(zhì)溫度的影響明顯消除，振動(dòng)最大值為25 μm，減少了維修工作次數(shù)和工作量，保障機(jī)組的正常運(yùn)行。

風(fēng)機(jī)軸承振動(dòng)是常見的運(yùn)行故障，異常振動(dòng)會損壞風(fēng)道和機(jī)殼、引起螺栓松動(dòng)、損壞葉片和軸承等部件。風(fēng)機(jī)振動(dòng)有多種成因，如不停爐處理非工作面葉片積灰引起的問題。氣體進(jìn)入葉輪后，和旋轉(zhuǎn)葉片工作面有一定的角度，產(chǎn)生一定的漩渦，在漩渦作用下，灰粒就會在非工作面上沉積[3-4]。最容易積灰的地方是機(jī)翼型的葉片。積灰積累到一定程度，在離心力的作用下，就會將積灰甩出。積灰通常是不均勻的，甩出也是不同步的，就會導(dǎo)致葉輪質(zhì)量的不平衡分布，增加風(fēng)機(jī)的振動(dòng)。通常需要臨時(shí)停爐，進(jìn)行人工檢修，將葉輪上的積灰清除。檢修時(shí)間長，勞動(dòng)強(qiáng)度大，并且存在不安全因素，因此可以采用加裝噴嘴的方式，在機(jī)殼的喉舌處加裝不同角度的噴嘴，將其連接沖灰水泵，利用葉輪的慣性作用對非工作面進(jìn)行噴洗，解決風(fēng)機(jī)振動(dòng)問題。

地腳螺栓折斷會導(dǎo)致振動(dòng)，在冷卻水流通、油位、軸溫等都正常的情況下，可能由于風(fēng)機(jī)葉輪導(dǎo)致的振動(dòng)。軸承箱墊鐵下出現(xiàn)小幅度振動(dòng)，沒有滑出墊鐵的現(xiàn)象，通常有一個(gè)螺桿折斷的問題，螺母松動(dòng)，墊圈碎斷，軸承箱和轉(zhuǎn)子出現(xiàn)共振，導(dǎo)致軸承振動(dòng)問題[5-6]?？梢杂脗鹘y(tǒng)方法進(jìn)行維修，地腳螺母接地，或者綁焊螺柱，修復(fù)螺栓。

風(fēng)機(jī)軸承損壞會引起振動(dòng)，在運(yùn)行中，滾動(dòng)軸承出現(xiàn)緊定套松動(dòng)、游動(dòng)間隙超標(biāo)、燒壞等故障，都會導(dǎo)致振動(dòng)。需要詳細(xì)檢查軸承，更換游隙超標(biāo)的軸承和損壞的軸承，重新調(diào)整軸承的頂部間隙，緊固軸承的緊定套。如果檢查維修后振動(dòng)仍然較大，說明不是造成風(fēng)機(jī)軸承振動(dòng)的主要原因，需要重新檢修。

聯(lián)軸器中心不對中，常會導(dǎo)致風(fēng)機(jī)的振動(dòng)。地腳螺栓松動(dòng)、軸承磨損、檢修工藝不到位等，都會出現(xiàn)聯(lián)軸器不同心的問題。因此需要在對風(fēng)機(jī)軸承檢查后，檢查緊固地腳螺栓、各部的連接螺栓，損壞的彈簧片進(jìn)行及時(shí)更換，重新校驗(yàn)同心度，使誤差降到最低。聯(lián)軸器中心不對中不僅導(dǎo)致風(fēng)機(jī)軸承振動(dòng)大，也會導(dǎo)致電機(jī)軸承振動(dòng)大。

依據(jù)風(fēng)機(jī)理論，風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速與風(fēng)機(jī)的運(yùn)行轉(zhuǎn)速過于接近，或者運(yùn)行工況不穩(wěn)定的情況下，都會導(dǎo)致風(fēng)機(jī)暫時(shí)的嚴(yán)重振動(dòng)，在穩(wěn)定的工況區(qū)，風(fēng)機(jī)就會平穩(wěn)工作，但與一次風(fēng)機(jī)連續(xù)劇烈振動(dòng)不同。風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子動(dòng)不平衡也會引起振動(dòng)，輸送介質(zhì)含有的固體顆粒會加快風(fēng)機(jī)內(nèi)部的磨損，導(dǎo)致轉(zhuǎn)子質(zhì)量不平衡[7]。一次風(fēng)機(jī)輸送的介質(zhì)為清潔的空氣，磨損相對小，通常是排粉風(fēng)機(jī)和引風(fēng)機(jī)的問題。在實(shí)際檢修工作中，需要通過合理分析，靈活觀察和檢測，找到造成一次風(fēng)機(jī)軸承振動(dòng)大的主要原因，采取相應(yīng)的措施進(jìn)行改進(jìn)。

4 結(jié)語

作為鍋爐的重要設(shè)備之一，一次風(fēng)機(jī)出現(xiàn)故障嚴(yán)重影響鍋爐的安全運(yùn)行，對于鍋爐一次風(fēng)機(jī)軸向振動(dòng)大的問題，要加強(qiáng)分析和積累經(jīng)驗(yàn)，及時(shí)解決問題。鍋爐一次風(fēng)機(jī)通過提高支承軸承連接剛度，降低底座高度，改善過渡配合的松度等，控制剛度不足引發(fā)的軸向振動(dòng)，改造鋼結(jié)構(gòu)底座，調(diào)整支承軸承外圈和軸承箱的間隙，提高減振性能，保證機(jī)組的安全運(yùn)行。