1、概述

某廠為2×360 MW燃煤發(fā)電機組，每臺鍋爐配2臺排粉風(fēng)機，風(fēng)機型號為2246 B／1201，采用單吸、雙側(cè)落地式軸承座支撐離心式風(fēng)機。轉(zhuǎn)軸上裝有前后2組滾子軸承，軸承型號為Nu 22232 CC／W 33／C3，軸承采用甩油環(huán)甩油潤滑，在軸承座內(nèi)設(shè)有單獨水路通道供冷卻水對軸承室冷卻。為防止風(fēng)機靜止時反轉(zhuǎn)，在自由端裝有逆止器，葉輪由8個后彎葉片焊接組成，風(fēng)機總重16 350 kg。排粉風(fēng)機配套電機功率為630 kW，額定電壓為6．6 kV，水平布置，鼠籠式電機，電機兩端采用端蓋式軸承座支撐，驅(qū)動端軸承型號為NU 234，非驅(qū)動端軸承型號為6332。

2、振動特征

2007年大修后，該風(fēng)機水平、垂直、軸向方向的軸承振動均正常，但隨著運行時間的增長，其軸承振動開始不斷增大，特別是電機聯(lián)軸器側(cè)軸承軸向振動增加最為明顯。排粉風(fēng)機振動測點示意圖見圖1。

其風(fēng)機電機振動數(shù)據(jù)記錄見下表1

旋轉(zhuǎn)機械常用的振動烈度評定標(biāo)準(zhǔn)IS03945見表2。

對電機臨時檢查發(fā)現(xiàn)電機轉(zhuǎn)子有2根鼠籠導(dǎo)流條與壓環(huán)連接處存在裂紋，因此用備用電機替換現(xiàn)場運行的電機，更換后的振動數(shù)據(jù)見表3。

從表3可看出，振動雖有減小，但并不理想。通過調(diào)整風(fēng)機出口擋板開度對電機進行變載荷試驗，及在電機滿載時測量電機斷電前后瞬間、軸承振動變化情況，測試結(jié)果顯示，電機負(fù)載變化和電機斷電瞬間前后，其軸承振動變化不明顯。在風(fēng)機后續(xù)運行中發(fā)現(xiàn)，風(fēng)機在啟動瞬間，轉(zhuǎn)子剛轉(zhuǎn)動時，其2號、3號軸承軸向振動非常大，有時達(dá)到19—21 mm/s，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過風(fēng)機振動跳停設(shè)定值(11．00mm／s)，但啟動運行到全速后，其軸承軸向振動又會有所回落。從風(fēng)機電機運行情況和振動歷史數(shù)據(jù)分析，風(fēng)機主要振動特征表現(xiàn)為：

1)軸承振動隨著運行時間的增長表現(xiàn)為明顯增大趨勢，風(fēng)機在后期運行中，還伴隨有啟動瞬間軸承軸向振動非常大的情況。

2)4個軸承軸向振動均比水平、垂直方向的振動大，最大軸承振動發(fā)生在電機3號軸承。

3)每次啟停，振動再現(xiàn)性差，振動數(shù)據(jù)值存在明顯變化；正常運行時，在不同時間段測到的振動值不同，1號軸承軸向振動在1．8～3．6 mm／s之間波動，2號軸承軸向振動在3．7～5．8 mnds之間波動，3號軸承軸向振動在5．0～10 mm／s之間波動，4號軸承軸向振動在4．8～7．2 mm/s之間波動。

4)更換新電機后，軸承振動無明顯好轉(zhuǎn)，新電機空轉(zhuǎn)，電機軸承振動正常，最大值為0．49 mm／s，且載荷變化及電機線圈溫度變化對振動影響不明顯。因此可確定風(fēng)機電機軸承振動大的根本原因是風(fēng)機故障。

3、振動頻譜特征

啟動瞬間的振動頻譜無法測量，因此僅對全速狀態(tài)下的軸承振動進行頻譜測量，1號、2號、3號、4號軸承軸向振動頻譜分別見圖2(a)、圖2(b)、圖2(c)、圖2(d)。從振動頻譜分析，振動頻譜特征除包含基頻(16．5 Hz)分量外，其他諧波頻率成份明顯較豐富，電機4號軸承軸向基頻振動振幅比諧波頻率振幅大，其余3個軸承軸向振動振幅在諧波頻率分量上也大。

4、振動原因分析

從圖2可看出，振動諧波頻率成份較豐富，而振動主要在軸向較大，采用正向推理方法可知，引起風(fēng)機此類振動頻譜特征的主要故障有：軸承不對中；轉(zhuǎn)子彎曲；支承系統(tǒng)軸向支撐剛度；支承系統(tǒng)存在軸向共振；軸承松動及軸承部件配合不良。下面結(jié)合風(fēng)機電機運行情況，對上述涉及的故障采用逐步排除法，查找振動的根本原因。

4．1不對中故障

不對中故障引起的振動主要有4個特點：①振動振幅較穩(wěn)定；②靠近聯(lián)軸器的2個軸承振動振幅較大；③不對中故障的特征頻率為2倍頻較高，常伴有基頻及其他諧波頻率成份；④振動隨轉(zhuǎn)速、負(fù)荷變化明顯。振動方向上平行不對中主要以軸向為主，角度不對中和綜合不對中時徑向、軸向均較大。

排粉風(fēng)機通過彈性柱銷聯(lián)軸器與電機相連，由表1可知，靠近聯(lián)軸器的2號、3號軸承軸向振動最大，由圖2進一步分析可知，2號軸承軸向振動振幅在7X諧波頻率上最大，占通頻振幅61％；3號軸承軸向振動振幅在5X諧波頻率上最大，占通頻振幅74．5％，而2號、3號軸承的2倍頻分別僅占通頻振幅27％和5％。同時負(fù)載對振動影響不大，基本可以排除不對中故障。對中心的復(fù)查中，其平行不對中、角度不對中的數(shù)值都小于標(biāo)準(zhǔn)要求的0．08 mm及0．05 mm。因此，風(fēng)機的振動并非由軸承的不對中引起。

4．2轉(zhuǎn)子彎曲故障

轉(zhuǎn)子彎曲在支承轉(zhuǎn)子的2個軸承上產(chǎn)生明顯的徑向基頻振動。軸彎曲會使軸兩端產(chǎn)生錐形運動，在軸向產(chǎn)生較大的基頻振動，并伴隨有2倍頻及其他高次諧波。該風(fēng)機振動最明顯的特征是軸向振動較大，從圖2(a)、圖2(b)可知，1號、2號軸承分別在5X，7X諧波頻率振幅上最高，在基頻上的振動振幅并不大，分別占通頻振幅的35％和10％。因此，風(fēng)機轉(zhuǎn)子彎曲故障也可被排除。

4．3支承系統(tǒng)軸向支撐剛度故障

當(dāng)軸頸軸承力中心在軸向不發(fā)生變化時，軸向振幅與軸承座高寬比、激振力和軸承座軸向兩端支撐剛度差成正比。轉(zhuǎn)子的支撐系統(tǒng)各部件之間如存在連接的緊密程度不夠，或存在支承結(jié)構(gòu)構(gòu)件本身質(zhì)量較差、強度不足(支撐腳高度不同及軸承座裂紋故障等)時，將引起支撐系統(tǒng)的支撐動剛度不穩(wěn)定或在軸向支撐系統(tǒng)的支撐動剛度存在較大差異，在轉(zhuǎn)子激振力的作用力下，軸承座前后振幅值存在差異，即使軸頸承受力中心在軸向不發(fā)生變化的情況下，軸承座軸向也會產(chǎn)生分量。其振動頻譜特征包含基頻分量外，還存在相當(dāng)多的2倍頻分量，有時也能激發(fā)3倍頻振動分量，或伴隨著4、5甚至6倍轉(zhuǎn)速頻率的高階次諧波頻率的振動。通過現(xiàn)場檢測可知：風(fēng)機基礎(chǔ)及臺板振動小于1mm/s．基礎(chǔ)與軸承座、軸承座墊鐵與基礎(chǔ)臺扳接觸面的連接部件的差別振動僅為2—3um．可確認(rèn)動態(tài)下軸承座各連接部件之閘的連接緊密程度良好。發(fā)生故障的排粉風(fēng)機過去一直運行正常．對軸承座檢查也未發(fā)現(xiàn)裂紋．因此．可排除風(fēng)機支撐系統(tǒng)設(shè)計或結(jié)構(gòu)構(gòu)件本身質(zhì)最較燕及軸承座存在裂紋而存在支撐剛度問題。

4． 4支承系統(tǒng)存在軸向共振故障

當(dāng)軸承座軸向自振頻率與轉(zhuǎn)子工作頻率率接近或成整數(shù)倍時，軸承產(chǎn)生軸向共振絕大部分軸承座軸向共振是以2倍頻頻率形式出現(xiàn)．一些軸向剛度特別差的軸承座會發(fā)生基頻軸向共振。從現(xiàn)場測試結(jié)果來看．該風(fēng)機振動明顯的特征是在5x、7X諧波頻率振幅I最高。此外有資料指出．當(dāng)軸承頂部振幅與基礎(chǔ)振幅之比小于1.5—2.0時．襲明支承系統(tǒng)存在共振，而現(xiàn)場排粉風(fēng)機軸承頂部振幅與基礎(chǔ)振幅之比遠(yuǎn)大于5，因此也可排除支承系統(tǒng)存在軸向共振。

4． 5軸承松動及軸承部件配合不良故障

該風(fēng)機采用雙列球而滾予軸承．滾動軸承松動故障包括軸承內(nèi)圈與軸領(lǐng)之同產(chǎn)生的松動、軸承外圈與箱體孔之間產(chǎn)生的松動或同時存在軸承內(nèi)外圈松動和過大的軸承內(nèi)部游隙。軸承部件配合不良包括聞軸頸或軸肩臺加丁不良(晃度、橢園度等超標(biāo))、軸頸彎曲、軸承安裝傾斜、軸承內(nèi)圈裝配后造成與軸心線不重臺、滾動軸承的固定圓螺母松動等造成配合不良。其振動特征為：松動部件對來自轉(zhuǎn)于動態(tài)力的非線性響應(yīng)．頻i昔也顯示出出非線性的特征，通頻比基頓數(shù)值大許多．頻譜除基頻外．遷有很太的諧波分最．特別是出現(xiàn)3～10倍頻．有時還有可能出現(xiàn)20倍頻成分，嚴(yán)重的松動還會產(chǎn)生分次諧波分最；振動不穩(wěn)定，工作轉(zhuǎn)速達(dá)到某一閥值時．振幅突然增大或減?。駝臃较蛞运蓜臃较驗樽畲螅?/p>

由圖2看出．風(fēng)機振動頻譜的通頻比基額數(shù)值大許多，在1號軸承軸向振動的5倍頻振動幅值分量占通頻幅值的51％；2號軸承軸向振動幅值分量占通頻幅值的61％．諧波頻率成分明顯較大。顯然滾動軸承松動故障不能被排除。在解體檢修中．發(fā)現(xiàn)2號軸承內(nèi)圈出現(xiàn)松動并存在過跑內(nèi)圈，與之配合處的軸頸出現(xiàn)不均勻磨出，造成2號軸頸中間軸徑大、兩側(cè)軸徑?。瑫r軸頸內(nèi)側(cè)軸凸肩也被磨去了1 mm左右．風(fēng)機2號軸頸及測點位置見圖3．其測量數(shù)據(jù)見表4。

由此可確定．引起風(fēng)機軸向振動故障的主要原因是風(fēng)機在運行中2號軸承的軸承內(nèi)圈與軸頸 配合出現(xiàn)松動．軸承內(nèi)圈與軸頸存在相對運動．造成 軸頸和軸凸肩都同時存在磨損(軸頸內(nèi)側(cè)軸凸肩磨損最為為嚴(yán)重)．振動隨著運行時問的延長．軸承內(nèi)圈與軸徑磨損增大，這也是造成風(fēng)機啟動瞬間軸向振動嚴(yán)重超標(biāo)的主要原因。

5、處理方案及結(jié)果

由于工期較緊，對排粉風(fēng)機轉(zhuǎn)軸、軸承進行了整體更換。復(fù)裝后試轉(zhuǎn)排粉風(fēng)機．各軸承振動數(shù)據(jù)見表5．從表5數(shù)據(jù)可看各軸承振動均已達(dá)標(biāo)

6、建議

1)從這次處理振動過程中可知，由于電機采用端蓋式支撐軸承座，與風(fēng)機落地式軸承相比．其剛度相對較?。L(fēng)機出現(xiàn)故障時．電機振動明屁比風(fēng)機振動大。這種現(xiàn)象往往容易誤導(dǎo)檢修，建議在以后處理類似振動故障時．對端蓋式支撐軸承座剛度相對低的問題以高度重視。

2)運行中的軸承如內(nèi)圈與軸頸的緊力變小或消失．使軸承跑內(nèi)圈帶來部件磨損，造成風(fēng)機軸承內(nèi)圈與軸顫配合發(fā)生明顯松動時．建議在檢修中不要過分打磨軸徑．以防止改變軸承內(nèi)群與軸頸的配臺。

3)在風(fēng)機啟動前以及運行中，應(yīng)注意檢查軸承冷卻水系統(tǒng)和油系統(tǒng)是否正常。通常轉(zhuǎn)子的熱容遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于軸承熱容，當(dāng)冷卻水系統(tǒng)及油系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，很容易造成軸承溫升過快．軸頸與軸承溫差過大．使軸承內(nèi)圈與軸頸峨力消失造成跑內(nèi)圈。