董吉柱

(深能合和電力〈河源〉有限公司，廣東 河源 517000)

羅茨風(fēng)機(jī)是火電廠脫硫系統(tǒng)重要的旋轉(zhuǎn)設(shè)備，在運(yùn)行過(guò)程中非常容易受到各種各樣因素的影響，進(jìn)而出現(xiàn)振動(dòng)大等情況，嚴(yán)重時(shí)可能危及安全生產(chǎn)，對(duì)火電廠造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。因此，對(duì)羅茨風(fēng)機(jī)振動(dòng)大的原因進(jìn)行準(zhǔn)確的分析與診斷顯得尤為重要。

1 基本情況

廣東某2×600 MW火電廠脫硫用RBS175、直聯(lián)傳動(dòng)式羅茨風(fēng)機(jī)，流量8 739 Nm3/h，風(fēng)壓90 kPa，電機(jī)型號(hào)YKK450-6，電壓6 kV，功率355 kW，轉(zhuǎn)速980 r/min。

2019年8月4日，該廠脫硫用羅茨風(fēng)機(jī)齒輪側(cè)水平振動(dòng)達(dá)100 μm，電機(jī)非驅(qū)動(dòng)端振動(dòng)達(dá)30～90 μm不穩(wěn)定波動(dòng)，電機(jī)更換軸承，后單轉(zhuǎn)電機(jī)水平振動(dòng)約20 μm。廠家對(duì)該羅茨風(fēng)機(jī)采集各振動(dòng)參數(shù)，更換美孚VG 220潤(rùn)滑油，測(cè)量轉(zhuǎn)子各間隙合格，緊固出、入口處所有連接螺栓和基礎(chǔ)地腳螺栓。再次進(jìn)行聯(lián)軸器中心校驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)帶負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)下各測(cè)點(diǎn)振動(dòng)幅值仍偏大(見(jiàn)表1)。

表1 風(fēng)機(jī)檢修前振動(dòng)數(shù)據(jù)實(shí)測(cè)值 μm

2 現(xiàn)場(chǎng)振動(dòng)測(cè)試及診斷

對(duì)羅茨風(fēng)機(jī)開(kāi)展現(xiàn)場(chǎng)振動(dòng)測(cè)試，在風(fēng)機(jī)兩側(cè)的水平和垂直方向分別布置振動(dòng)傳感器，如圖1所示，對(duì)風(fēng)機(jī)在空載和帶載狀態(tài)下分別進(jìn)行振動(dòng)測(cè)試。

圖1 風(fēng)機(jī)及傳感器布置圖

設(shè)備在空載和帶載狀態(tài)下的振動(dòng)數(shù)據(jù)如表2、表3所示，頻譜如圖2、圖3所示。在空載狀態(tài)下，風(fēng)機(jī)各測(cè)點(diǎn)振動(dòng)幅值都在可接受范圍內(nèi)，測(cè)試過(guò)程振動(dòng)幅值基本保持穩(wěn)定，主振頻率以3倍頻為主。而在帶載狀態(tài)下，各測(cè)點(diǎn)振動(dòng)幅值大幅增加，主振頻率以3倍頻和6倍頻為主，其中3倍頻的振動(dòng)分量有所增長(zhǎng)，而6倍頻則顯著提高，即風(fēng)機(jī)帶載后振動(dòng)的增長(zhǎng)主要來(lái)自6倍頻的振動(dòng)分量[1]。

表2 空載狀態(tài)下設(shè)備振動(dòng)列表

表3 帶載狀態(tài)下設(shè)備振動(dòng)列表

圖2 空載狀態(tài)下各測(cè)點(diǎn)振動(dòng)頻譜圖

圖3 帶載狀態(tài)下各測(cè)點(diǎn)振動(dòng)頻譜圖

羅茨風(fēng)機(jī)的葉輪端面和風(fēng)機(jī)前后端蓋之間，以及風(fēng)機(jī)葉輪之間始終保持微小的間隙，在同步齒輪的帶動(dòng)下，風(fēng)從風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)口沿殼體內(nèi)壁輸送到排出的一側(cè)，引起吸氣-排氣呈間歇性和周期性變化，流道內(nèi)氣體呈脈動(dòng)狀態(tài)。三葉羅茨風(fēng)機(jī)的一個(gè)旋轉(zhuǎn)周期有六次吸排氣過(guò)程，進(jìn)排氣腔產(chǎn)生6次流體容積變化，形成6倍頻振動(dòng)。一個(gè)旋轉(zhuǎn)周期內(nèi)流量變化的差異越大，脈動(dòng)現(xiàn)象越劇烈，對(duì)應(yīng)形成的振動(dòng)幅值越大，振動(dòng)信號(hào)中的3倍頻來(lái)自轉(zhuǎn)輪上的3個(gè)葉片與流體的相互作用[2]。

通過(guò)對(duì)羅茨風(fēng)機(jī)進(jìn)行振動(dòng)測(cè)試發(fā)現(xiàn)，振動(dòng)超標(biāo)的主要原因是設(shè)備帶載運(yùn)行過(guò)程發(fā)生流體容積、壓力脈動(dòng)故障。該故障是由于兩根并聯(lián)轉(zhuǎn)子在風(fēng)機(jī)內(nèi)的空間位置不合理，造成一個(gè)周期內(nèi)的容積變化存在較大差異而產(chǎn)生的。而在羅茨風(fēng)機(jī)靜止?fàn)顟B(tài)下，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量得到的轉(zhuǎn)子各間隙數(shù)據(jù)(見(jiàn)表4)均在允許偏差范圍內(nèi)，因此初步判斷該羅茨風(fēng)機(jī)軸承可能存在輕微磨損，致使風(fēng)機(jī)在運(yùn)行中振動(dòng)大。

表4 風(fēng)機(jī)檢修前轉(zhuǎn)子間隙現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù) mm

3 處理過(guò)程

對(duì)該羅茨風(fēng)機(jī)解體，發(fā)現(xiàn)其油箱內(nèi)側(cè)附著大量油泥、污垢，潤(rùn)滑油發(fā)黑變質(zhì)且出現(xiàn)高溫碳化發(fā)黑現(xiàn)象，并存在過(guò)多雜質(zhì)。軸承表面、活塞環(huán)套等位置附著大量油泥碳化物。初步分析是潤(rùn)滑油更換周期過(guò)長(zhǎng)，油質(zhì)變差，軸承得不到良好的潤(rùn)滑,導(dǎo)致軸承出現(xiàn)溫度過(guò)高，以及和軸黏結(jié)的情況。

風(fēng)機(jī)從動(dòng)轉(zhuǎn)子齒端軸承和軸黏結(jié)，無(wú)法正常拆解，用氣割對(duì)軸承進(jìn)行了切割， 軸承位出現(xiàn)磨損，軸徑減小了0.01 mm，風(fēng)機(jī)從動(dòng)轉(zhuǎn)子聯(lián)端軸承位跑圈，軸承位磨損,軸徑減小了0.12 mm，以上磨損位置均需要加工修復(fù)處理[3]。

為保證風(fēng)機(jī)修復(fù)質(zhì)量和安裝后運(yùn)行的穩(wěn)定性，風(fēng)機(jī)需要做轉(zhuǎn)子跳動(dòng)及動(dòng)平衡檢測(cè)。主動(dòng)軸聯(lián)軸器位跳動(dòng)實(shí)測(cè)值為0.05 mm，軸伸密封位跳動(dòng)實(shí)測(cè)值為0.02 mm，齒輪位跳動(dòng)實(shí)測(cè)值為0.03 mm，從動(dòng)軸齒輪位跳動(dòng)實(shí)測(cè)值為0.02 mm，各配合部位跳動(dòng)值及動(dòng)平衡結(jié)果滿足使用要求。

齒輪、轉(zhuǎn)子(葉輪)、機(jī)殼經(jīng)除銹、清洗、拋光處理后可繼續(xù)使用，可不做更換。但由于長(zhǎng)期運(yùn)行或已經(jīng)存在的一定程度的磨損及損傷，無(wú)法完全修復(fù)，風(fēng)機(jī)在檢修完成后，現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行過(guò)程中溫升、振動(dòng)、噪聲等參數(shù)值會(huì)有所增加，但均在可接受范圍內(nèi)，不影響風(fēng)機(jī)正常、安全使用。

風(fēng)機(jī)在檢修、回裝后，應(yīng)及時(shí)對(duì)機(jī)殼出入口法蘭面進(jìn)行封堵，防止異物進(jìn)入轉(zhuǎn)子腔室，進(jìn)而導(dǎo)致轉(zhuǎn)子磨損甚至在運(yùn)行中受到損傷。

風(fēng)機(jī)現(xiàn)場(chǎng)安裝、找正前，須確保電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向與風(fēng)機(jī)旋轉(zhuǎn)方向一致，禁止風(fēng)機(jī)反向旋轉(zhuǎn)，以免造成不必要的損失。

風(fēng)機(jī)現(xiàn)場(chǎng)安裝、找正完成后，須手動(dòng)盤(pán)車(chē)檢查，再次確認(rèn)風(fēng)機(jī)機(jī)殼內(nèi)無(wú)雜物落入，主軸能靈活轉(zhuǎn)動(dòng)，無(wú)卡滯點(diǎn)，無(wú)異音。

4 處理結(jié)果

風(fēng)機(jī)檢修結(jié)束后間隙狀況(見(jiàn)表5)均在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，因軸承游隙存在，測(cè)量間隙值會(huì)受風(fēng)機(jī)水平度及人為因素的影響，應(yīng)多點(diǎn)測(cè)量，綜合判斷。

表5 風(fēng)機(jī)檢修后轉(zhuǎn)子間隙現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù) mm

風(fēng)機(jī)檢修結(jié)束后，在空載狀態(tài)下原監(jiān)測(cè)點(diǎn)實(shí)測(cè)各項(xiàng)振動(dòng)數(shù)據(jù)(如表6)，均在合格范圍內(nèi)。

表6 風(fēng)機(jī)修后空載振動(dòng)數(shù)據(jù)實(shí)測(cè)值 μm

風(fēng)機(jī)檢修結(jié)束后在負(fù)載狀態(tài)下原監(jiān)測(cè)點(diǎn)實(shí)測(cè)各項(xiàng)振動(dòng)數(shù)據(jù)(見(jiàn)表7)均在合格范圍內(nèi)。

表7 風(fēng)機(jī)檢修后負(fù)載振動(dòng)數(shù)據(jù)實(shí)測(cè)值 μm

5 運(yùn)維注意事項(xiàng)

對(duì)風(fēng)機(jī)現(xiàn)場(chǎng)加注潤(rùn)滑油時(shí)，油位要求是風(fēng)機(jī)靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)的油位，加注油位在油鏡的 1/2～2/3即可，多加油或少加油均會(huì)對(duì)風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)造成影響。風(fēng)機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，由于風(fēng)機(jī)采用的是飛濺潤(rùn)滑，會(huì)出現(xiàn)油箱兩側(cè)油鏡里的油位波動(dòng)或高低不一樣，屬正常情況。定期觀察油位，應(yīng)以風(fēng)機(jī)停車(chē)、靜止?fàn)顟B(tài)下油鏡里顯示的油位為準(zhǔn)。

風(fēng)機(jī)維修后，初次運(yùn)行應(yīng)空載運(yùn)行2～4 h后，方可逐步加載運(yùn)行，累計(jì)運(yùn)行2周以后，徹底排掉舊的潤(rùn)滑油，并用新的潤(rùn)滑油手動(dòng)盤(pán)車(chē)對(duì)油箱進(jìn)行沖洗，再加注新的正確型號(hào)的潤(rùn)滑油。后期的潤(rùn)滑油更換周期可參考風(fēng)機(jī)現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行工況和潤(rùn)滑油變色、變質(zhì)情況[4]。

風(fēng)機(jī)前后端板底部各設(shè)計(jì)有一透氣螺紋孔，透氣孔下方的底座面板上偶爾會(huì)附著有油箱里排出的高壓油氣，屬正常情況。

定期檢查、清理或更換新的進(jìn)口濾芯棉，濾芯棉堵塞嚴(yán)重，會(huì)增加風(fēng)機(jī)的負(fù)荷，導(dǎo)致溫度、振動(dòng)出現(xiàn)異常。

風(fēng)機(jī)運(yùn)行過(guò)程中，須做好日常巡檢記錄，記錄風(fēng)機(jī)主要部位的溫升、振動(dòng)，出口壓力、運(yùn)行電流等數(shù)據(jù)，以便后期出現(xiàn)運(yùn)行異常時(shí)對(duì)比判斷。

現(xiàn)場(chǎng)風(fēng)機(jī)運(yùn)行的其他日常維護(hù)事項(xiàng)可參照羅茨風(fēng)機(jī)使用、維護(hù)說(shuō)明進(jìn)行。

6 結(jié)語(yǔ)

現(xiàn)代化生產(chǎn)日益向著大規(guī)模及自動(dòng)化程度發(fā)展，振動(dòng)分析與診斷技術(shù)的發(fā)展也將會(huì)得到更大的提高[5]。目前除頻譜儀能對(duì)機(jī)械設(shè)備振動(dòng)進(jìn)行分析外，國(guó)內(nèi)關(guān)于羅茨風(fēng)機(jī)振動(dòng)大的分析與診斷技術(shù)還有很大的進(jìn)步空間。羅茨風(fēng)機(jī)具備了諸多的優(yōu)點(diǎn)，在工業(yè)生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用，本文針對(duì)羅茨風(fēng)機(jī)振動(dòng)大的問(wèn)題進(jìn)行了詳細(xì)診斷，通過(guò)解體檢修驗(yàn)證診斷結(jié)論，并提出了詳細(xì)的運(yùn)維要求，以保證設(shè)備安全、穩(wěn)定、長(zhǎng)周期的運(yùn)行。