摘     要：針對汽輪鼓風(fēng)機(jī)組的軸瓦振動超標(biāo)的情況，通過雙通道時域波形的采集，利用頻譜分析及有關(guān)故障診斷理論，對汽輪鼓風(fēng)機(jī)組振動原因進(jìn)行了分析與反復(fù)試驗(yàn)，最后得出振動主要是由軸彎曲造成的正確結(jié)論。 
        關(guān)鍵詞：鼓風(fēng)機(jī) 振動 相位 彎曲 不平衡 

        攀鋼熱電廠2＃汽輪鼓風(fēng)機(jī)組是煉鐵廠高爐送風(fēng)系統(tǒng)重要的組成部分，其運(yùn)轉(zhuǎn)正常與否直接關(guān)系行狀態(tài)監(jiān)測和故2004年8月31日，2＃汽輪機(jī)組在開車試車過程中，當(dāng)轉(zhuǎn)速升到3800r/min時，3#推力瓦（見圖1)振動達(dá)到8.6mm/s，超過規(guī)程規(guī)定最高值6.Omm/s，被迫停機(jī)，后揭蓋檢查，只是發(fā)現(xiàn)3#推力瓦有輕微磨損。于9月2日再次試車時，當(dāng)轉(zhuǎn)速升高到3800r/min時，振動值達(dá)8.2mm/s，后打閘停機(jī)。為了減少損失，避免過剩維修，對其振動原因作了進(jìn)一步分析和診斷。

圖1 機(jī)組測點(diǎn)布置圖

        一、診斷過程 
        汽輪鼓風(fēng)機(jī)組測點(diǎn)布置見圖1。功率12000kW，工作轉(zhuǎn)速3700一4200r/min，汽輪機(jī)1階臨界2502r/min，進(jìn)汽壓力3.5MPa。鼓風(fēng)機(jī)為Z一3650一52型軸流式風(fēng)機(jī)，轉(zhuǎn)子是鼓形焊接結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)子焊接加工后車出10級動葉槽道，動葉采用扭轉(zhuǎn)葉片，材料為2Cr13，轉(zhuǎn)子重量6300kg，臨界轉(zhuǎn)速7310r/min，高于工作轉(zhuǎn)速，故轉(zhuǎn)子為剛性轉(zhuǎn)子。 
        圖2為8月31日開機(jī)時，轉(zhuǎn)速升到3800r/min（風(fēng)壓0.15MPa、風(fēng)量2600m3/min、出口風(fēng)溫160℃）時鼓風(fēng)機(jī)3#推力瓦垂直方向的頻譜圖。在譜圖中，1倍頻成分占了90%以上，并作有少量的諧波。由于在非線性系統(tǒng)中，不平衡也會激發(fā)諧波分量，初步判斷為不平衡。在9月1日解體檢修中發(fā)現(xiàn)，3＃推力瓦大墊磨損0.40mm，其他未發(fā)現(xiàn)明顯故障。處理后于9月2日再次開機(jī)。 
        圖3為9月2日開機(jī)升速到3800r/min時, 3#推力瓦垂直方向頻譜圖。在譜圖中，除了較多的1倍分量以外，還伴有2、3倍分量，且3倍分量值較大，根據(jù)振動理論推測鼓風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子存在不平衡或彎曲現(xiàn)象。由于不平衡和彎曲具有相似的頻譜，只能通過測定相位加以區(qū)分，而當(dāng)時沒有測取相位的儀器，不能定論，故決定對機(jī)組作全面的檢查修理。 
                                  

        圖2 3＃瓦垂直方向頻譜圖                                                        圖3 3＃瓦垂直方向頻譜圖
    （振動總量為8.6mm/s)                                                                     （振動總量為8.2mm/s) 

        鼓風(fēng)機(jī)揭缸對轉(zhuǎn)子作動平衡校驗(yàn)，優(yōu)化調(diào)整各軸瓦和轉(zhuǎn)子中心，檢查出入口風(fēng)管道及吸入室，規(guī)范調(diào)整補(bǔ)償器拉桿尺寸。對機(jī)組縱、橫、立銷、膨脹螺栓間隙檢查調(diào)整。 
        在9月15日的開機(jī)過程中，當(dāng)轉(zhuǎn)速升到3800r/min時，振動總值為7.8 mm/s，仍然超標(biāo)，頻譜圖（圖4)中，仍是以1倍頻為主，且伴有2、3倍分量，說明轉(zhuǎn)子仍存在一定的不平衡或彎曲，由于在檢修中對轉(zhuǎn)子作了動平衡校驗(yàn)，且不平衡量在允許范圍之內(nèi)，可排除存在不平衡，故推斷轉(zhuǎn)子發(fā)生了彎曲。但有關(guān)方面認(rèn)為轉(zhuǎn)子為剛性轉(zhuǎn)子，（因其工作轉(zhuǎn)速3700一4200 r/min低于其1階臨界7310r/min)發(fā)生彎曲的可能性不大，為了進(jìn)一步驗(yàn)證轉(zhuǎn)子存在彎曲，在沒有專門相位測試儀器的情況下，通過一臺8通道振動測試儀，同時測取3#瓦、4＃瓦垂直方向的振動。

圖4 3＃瓦垂直方向頻譜圖

        （振動總量7.8mm/s) 
        圖5為3#瓦、4＃瓦垂直方向同時測試時的時域波形圖。由圖可見，3＃瓦的波谷與4#瓦的波峰相對應(yīng)，由此說明3＃瓦、4＃瓦的垂直方向的振動呈反相。根據(jù)振動理論，這正是區(qū)分轉(zhuǎn)子不平衡和彎曲的有力證據(jù)，因此判定轉(zhuǎn)子存在一定量的彎曲。通過幾次的開機(jī)試驗(yàn)，彎曲量得到一定矯正，但仍存在一定量的殘余彎曲，同時由4＃瓦的時域波形圖來看，機(jī)組還存在輕微不對中，這都是轉(zhuǎn)子彎曲的表現(xiàn)。

圖5

        二、總結(jié) 
        1．通過本次對2＃汽輪鼓風(fēng)機(jī)的診斷，說明相位在振動測試中區(qū)分不平衡和彎曲的重要性，同時說明在相位不能夠準(zhǔn)確測取的情況下，通過多通道數(shù)采器測取時域波形，也能分析判斷相位情況。 
        2．通過對送風(fēng)系統(tǒng)檢查找到了造成轉(zhuǎn)子彎曲產(chǎn)生的原因：機(jī)組檢修后（2004年8月17日）負(fù)荷試車合格，在機(jī)組備用期間(8月17日一8月31日）送風(fēng)系統(tǒng)閥門關(guān)閉不嚴(yán)，系統(tǒng)內(nèi)熱風(fēng)倒回缸體內(nèi)，導(dǎo)致鼓風(fēng)轉(zhuǎn)子受熱，而機(jī)組盤車工作又未跟上。 
        3．消除剛性轉(zhuǎn)子彎曲措施：轉(zhuǎn)子彎曲原因清楚后，采用工作轉(zhuǎn)速試運(yùn)行，強(qiáng)制對轉(zhuǎn)子高速熱校直方法。在運(yùn)行了一段時間后，振動大幅下降，通過做憋風(fēng)壓試驗(yàn)，機(jī)組各瓦振動趨于穩(wěn)定，3＃推力瓦在4300r/min的振動值降至3.3mm/s，機(jī)組運(yùn)行正常。圖6為機(jī)組運(yùn)行一段時間消除殘余彎曲后，3＃瓦垂直方向的頻譜圖（轉(zhuǎn)速4330r/min、風(fēng)壓0.3MPa、風(fēng)量3200m3 /min、出口風(fēng)溫200℃)，從圖上看2倍頻明顯的增加，說明機(jī)組轉(zhuǎn)子彎曲消除后整個軸系對中情況發(fā)生變化。

圖6 3＃瓦垂直方向頻譜圖
（振動總量8.2mm/s)