一次風機作為重要的火電機組輔機設備，具有工作風量小、風壓高的特點。對于目前國內600MW 以上的機組而言，所配置的一次風機絕大部分為高轉速（1 490r/min）雙級動葉可調軸流風機。

由于雙級動調軸流風機結構復雜，同時一次風機系統(tǒng)長期處于高壓頭工作環(huán)境，目前國內火電機組動調軸流一次風機的振動及噪聲超標問題比較突出，嚴重的影響了機組的穩(wěn)定運行。

某電廠三期2×1 000MW 機組配套一次風機采用GU23836-22 型動葉可調雙級軸流風機。自投產(chǎn)以來，該風機振動情況不理想，因振動大導致設備故障頻發(fā)，對機組的安全穩(wěn)定運行造成不利影響。

檢修人員通過對5 號機組B 一次風機振動原因進行層層剖析，利用排除法查找到了導致振動異常的根本原因，制定了改造方案，進行了現(xiàn)場實施，取得良好效果。經(jīng)改造后的風機運行穩(wěn)定，振動處于正常水平，為機組的安全穩(wěn)定運行奠定了良好的基礎。

1.1 機組設備參數(shù)

某電廠三期為2×1 000MW 超超臨界機組。三期5 號、6 號機組配套鍋爐為某鍋爐廠制造的超超臨界本生滑壓運行直流鍋爐，每臺鍋爐配備兩臺雙級動葉可調軸流一次風機。5 號、6 號機組投產(chǎn)時配套設計安裝的GU23836-22型一次風機，為采用德國KK&K 技術的雙級動葉可調軸流風機（參數(shù)見表1）。

1.2 一次風機結構

GU23836-22 型軸流一次風機采用雙級葉片配置，利用液壓油系統(tǒng)通過液壓缸對兩級工作葉片進行同步調節(jié)，改變風機出力。與離心風機和靜葉調節(jié)軸流風機相比，結構相對復雜。

風機主要由定子部件、轉子部件以及稀油站構成。稀油站包括油箱、油泵裝置、雙筒過濾器、冷卻器、電加熱器、儀表、管道和閥門等，稀油站的結構為整體式；轉子部件包括葉輪轂裝配、主軸承裝配、聯(lián)軸器、傳扭軸、伺服控制裝置等；定子部件包括進氣箱、帶整流罩和后導葉的風機殼、擴壓器、膨脹節(jié)以及管路系統(tǒng)等，結構形式如圖1所示。

將5 號機組B 一次風機機殼及轉子進行了返廠檢修，一次風機返回現(xiàn)場回裝完成后，對其進行試運行時，發(fā)現(xiàn)一次風機振動值明顯偏高，其中X 向（水平）振動4.4mm/s，Y 向（垂直）振動5.7mm/s，垂直振動值已經(jīng)超過了4.6mm/s 的國家標準最大值。

隨后，先后對5 號機組B 一次風機進行了本體解體檢查、動平衡試驗以及主軸承箱解體檢查，發(fā)現(xiàn)一些問題：1）風機轉子存在動不平衡；2）中間軸半聯(lián)軸器止口部分損壞脫落，導致軸系中心出現(xiàn)偏移；3）風機軸承箱支座與外殼體之間支撐筋板存在微小裂紋；4）軸承箱內部伺服端軸承滾動體及軸承內圈存在明顯劃痕以及多個微小凹痕，部分凹痕已經(jīng)出現(xiàn)輕微剝落現(xiàn)象，其余兩套軸承滾動體及軸承內圈均有明顯劃痕；5）軸承箱軸套磨損嚴重，表面光潔度差。

在對上述缺陷進行處理并更換軸承箱內部三套軸承、兩件軸套以及軸端密封件后，5 號機組B 一次風機X向振動降低到2.8mm/s，Y 向振動降低到3.9mm/s，振動值降低至標準范圍內，但仍偏高。

對于風機振動問題，由于其影響因素比較多，在實際解決問題時，多采用排除法，依據(jù)影響振動的因素進行分類排除，直至找到最終原因。目前影響風機振動的主要因素有如下幾個。

1）由于風機本身設備問題，造成風機高速旋轉時局部部件振動或產(chǎn)生不穩(wěn)定的偏心力破壞風機動平衡。

2）風機氣動性能與系統(tǒng)不匹配，風機實際運行中發(fā)生失速問題，引發(fā)搶風或喘振等不穩(wěn)定工作狀態(tài)；

3）由于系統(tǒng)變化或者風機設備設計不合理，造成的風機本身固有頻率與系統(tǒng)氣流脈動頻率產(chǎn)生共振，增加風機設備的氣流沖擊產(chǎn)生額外受力。

1）如前節(jié)所述5 號機組B 一次風機機殼及轉子已經(jīng)進行了返廠檢修，并在現(xiàn)場進行了本體及主軸承箱的解體檢修和動平衡試驗調整。經(jīng)過以上檢修工作后，一次風機振動值有一定下降，但仍偏高，這說明對于5 號機組B 一次風機而言，動不平衡和風機軸承故障是導致風機振動超標的原因之一，但一次風機振動還有其他問題有待解決。

2）5 號機組B 一次風機檢修期間，為保證風機基礎牢固，檢修中對風機基礎二次灌漿進行破除，更換了基礎底板及下部墊鐵。風機基礎的制作與安裝過程嚴格按照相關規(guī)定進行施工與驗收。機組啟動后，測量風機基礎振動小于10μm，基本可以排除基礎問題。

3）通過PI 系統(tǒng)對風機運行參數(shù)進行統(tǒng)計分析，5號機組運行中兩側一次風機電流基本一致，電流與壓力沒有出現(xiàn)大幅度脈動情況，同時就地觀察風機進、出口管道也沒有出現(xiàn)劇烈振動現(xiàn)象，且風機失速報警裝置未動作，說明一次風機運行中未發(fā)生失速問題。

通過對風機進行全面的解體檢修及細致的動平衡工作，振動情況有所改善，能維持運行但仍未達到良好的振動水平，這說明通過常規(guī)的分析及處理，不能徹底解決該型風機的振動問題，必須查找深層原因。

為了進一步深入分析振動原因，風機運行期間使用實時頻譜分析儀對風機進行了振動頻譜測試（見圖2），由圖2 可以看出，風機的振動除1 倍頻分量外，22 倍頻分量也較高。對22 倍頻分量進行分析，22 倍頻為該風機的葉片通過頻率，造成其分量較高的原因主要有：葉片角度不一致或葉片損傷；轉子支撐剛度不足產(chǎn)生擾動、氣流引起的葉片共振；管網(wǎng)特性曲線與風機工作特性曲線不匹配等。

結合5 號機組B 一次風機前期整改情況以及本次頻譜分析數(shù)據(jù)，可確定目前風機振動值較高的原因為機殼結構剛性不足，尤其是軸承箱支撐厚法蘭處剛性差，導致運行中轉子擾動，將振動傳遞至葉輪處，振動被放大引起葉片通過頻率分量較大。

借鑒本次5 號機組B 一次風機振動故障的處理經(jīng)驗，使用實時頻譜分析儀對三期其余三臺一次風機振動頻譜進行了采集，發(fā)現(xiàn)22 倍頻振動分量較高是一個共性問題。由此，可確定該型風機存在設計缺陷，其機殼結構剛性不足是導致振動異常的根源。

4.1 處理方案

對目前一次風機的機殼進行改進，主要增加軸承箱支撐厚法蘭的剛性，同時對殼體其他部位進行適度加強，提高殼體整體的結構剛性，同時改變機殼本身固有頻率。通過與設備廠家的多次溝通，最終確定了機殼的改進方案（見圖3）。結合現(xiàn)場實際，將新型機殼配裝在6號機組B 一次風機。

4.2 改善效果

6 號機組B 一次風機機殼更換后，運行狀態(tài)穩(wěn)定。風機在正常運行、啟動以及負荷調峰時，其振動值基本保持在1.0～1.5mm/s 之間。與修前振動值（X 向振動2.7、Y 向振動4.0）相比，振動情況明顯改善，為三期同類型風機最優(yōu)，處于國內同類風機正常水平。

1）雙級動調一次風機由于其風機本身結構復雜，風機局部設備的損壞會對風機穩(wěn)定運行特別是振動產(chǎn)生很大的負面影響，建議做好風機的日常維護工作，同時針對風機異常情況及時進行相關檢修工作。

2）由于一次風系統(tǒng)風壓較大，一次風機在設計制作時，不僅應注意風機本體轉動部分（如葉片輪轂）的頻率共振問題，而且還要注意靜子部分（如機殼、支腿、進氣箱等）的剛性強度，避免在氣流脈動的作用下，產(chǎn)生額外的擾動，影響風機振動。

3）一次風機振動問題是影響火電機組穩(wěn)定運行的主要因素之一，雙級動葉可調軸流一次風機由于其結構復雜，可能會有多種因素共同作用，因此在實際解決問題過程中，應對振動原因進行逐一排查，最終找到導致振動的根源，方能徹底解決。