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离心引风机旋转失速的故障诊断及现场处理方法

2016-10-13 10:36:25点击:
摘要:关于锅炉离心引风机机壳及进出口管道振动剧烈的疑问,运用CSI2130振动分析仪进行了频谱分析。频谱显现0.7倍转频的幅值较大,底子符合风机旋转失速的缺点特征。依据致使旋转失速缺点的机理,将风机进口管道的人孔盖翻开后,完全处理了此疑问。
关键字:离心引风机;旋转失速;缺点确诊
中图分类号:TH432 文献标志码:A
The Malfunction Diagnosis and Effective Method on Rotating Stall of Centrifugal Fan
Abstract: Contraposing the question that the vibration was sharp on the shell and inletxoutlet pipeline of the boiler centrifugal fan, the CSI2130 vibration analyzer was applied to analyze the spectrum. The characteristic that the vibration value was extrusive in 0.7 times base frequency was consistent with rotating stall of centrifugal fan. According as the mechanism of rotating stall, the gate which was used for worker observing the fan was open, which is located in the entrance of pipeline. In this way the problem was solved completely.
Key words: centrifugal fan; rotating stall; malfunction diagnosis
0 导语
  鞍钢股份鲅鱼圈分公司75t煤气炉发电机组装机容量为2台20MW凝汽式汽轮机,锅炉是哈尔滨工业锅炉厂制造的HG75-5.3/485-MQ锅炉,配套四平鼓风机出产的Y4-73-11 23D离心引风机2台。该风机自2011年11月投入作业以来,引风机的机壳及管道一贯存在着较为剧烈的振动景象,现场点检员采用在机壳上焊接加强筋的方法并常常加固,但仍是治标不治本。2012年4月,运用CSI2130振动分析仪对引风机的各测点进行了监测,频谱显现0.7倍转频的幅值较大且振值随风门开度有明显改动,底子符合风机旋转失速的缺点特征。该风机装置于厂房内,进口管道计划走向不合理。但因厂房内部空间狭小,管道改走向的作业量较大,本着增加进气量的原则将风机进口管道的人孔盖翻开后,成功地处理了该风机的旋转失速缺点。
风机旋转失速的机理及缺点特征
  旋转失速是离心引风机的一种典型缺点,如得不到抑止,则或许进一步致使喘振。旋转失速会损坏叶轮内部流场的不均匀性,发生额定的气动载荷,严重时或许诱发叶片高应力点处的疲惫、开裂,使风机的功率下降,致使机壳本体和联接管道的剧烈振动,构成事故隐患。
  当进入叶轮的气体流量低于额定流量时,气体进入叶轮的径向速度减少,在叶片的后缘点附近发生涡流,然后致使气流从叶片背部分别,气流在叶片反面的活动恶化,升力减小,阻力却急剧增加,毕竟致使失速[1] 。此时,从固定于叶轮上的相对坐标系来看,旋转脱离团以角频率ω的角频率旋转,而从叶轮以外的必定坐标系来看,旋转脱离团是以(ωω)的角频率旋转的,方向与转子的旋转方向一样,其间ω为转子的旋转频率。因此,风机发生旋转失速缺点时,转子的失常振动将一同出现ω和(ωω)两个特征频率[2] 。由其计算公式可知,叶轮失速频率(ωω)大概在0.5~0.8转速频率ω的范围内。
  此外由旋转失速致使的设备振动不一样于其他机械缺点的振动[3] ,转子的不平衡和不对中或许使转子振幅较高,但在机壳和管道上并不一定感觉到明显的振动;归于气流激振一类的旋转失速却与此不一样,有时在转子上测得的振幅尽管不太高,然而在机壳和管道却表现出剧烈的振动。其他旋转失速所致使的振动随负荷、压力及流量的改动而改动。
2 缺点确诊进程
  该离心引风机为两头支撑,计划流量为101.25m3/s,全压为4832Pa,计划转速960r/min,电机功率710kW。
2.1 数据搜集
  两台风机的振动都较为剧烈,且1#风机的振动更大些。为准确查找缺点要素,运用CSI2130振动分析仪对2台离心引风机的电机、风机轴承座、机壳及管道都进行了监测并搜集振动数据,具体构造简图及测点安顿见图1。下面以1#引风机的振动数据进行分析。

2.2 数据分析
  各测点的振动值计算见表1。从数据来看,风机转子各测点的振值并不大,但机壳和管道的振动幅值却非常高,并伴有明显噪声,类似于空气压缩机的声音。机组的振值随风门开度改动有改动,风门开度从0%~100%的进程中,振值改动崎岖不逾越20%。风门开度在40%支配时,各测点的振值最小。表1数据为风门开度在60%时所搜集。

表 1 各测点振动值计算表 mm/s

测点

测点 1

测点 2

测点 3

测点 4

测点 5

测点 6

方向

进 口

出口

振值

1.1

1.3

1.2

1.2

1.5

1.5

1.8

3.8

2.4

4.4

5.3

3.8

50

25

30

  选择测点4水平方向的数据进行频谱分析,振动频谱见图2。风机转频fr=14.76Hz及二倍转频的幅值非常明显,且二倍转频的幅值挨近转频幅值的2倍,有较明显的平行不对中缺点。非同步频率131.09Hz的幅值较高,计算知此频率与风机轴承SKF22232CC/W33的外圈缺点频率相吻合,一同被频率成分f=14.67Hz所调制,频谱中存在非同步频率f=10.4Hz的低频振动及其高次谐波。
  选择测点5(风机机壳)的数据,进行频谱分析,见图3。分析频率1 000Hz下的低频振动烈度已挨近50mm/s,频谱图中几乎只需频率f=10.4Hz的幅值。选择测点6(进口管道)的数据,进行频谱分析,见图4。振动烈度已挨近25mm/s,频谱图中也几乎只需频率f=10.4Hz的幅值。

2.3 确诊定论
  从上述3个测点的频谱可知,机壳及管道振动剧烈主要是出现了频率f=10.4Hz的低频振动,该频率成分f=0.7fr。在风机旋转失速的缺点特征中,应有旋转脱离团w1和(w-w1)的角频率两个成分。但迅速傅立叶转换(FFT)技能对周期性的冲击信号效果并不明显,尤其是低频的冲击,很或许淹没在噪声和其它缺点的振动特征中,频谱图中难以分辨。结合现场风机的机壳、管道振动剧烈,区分f=10.4Hz便是叶轮的失速频率[4] ,风机发生了因进气量缺少致使的旋转失速缺点。至于131.09Hz的轴承外圈缺点频率则为旋转失速发生的失常振动下降了轴承的装置精度致使的轴承外圈松动。一同,由于风机基础刚性较差,损坏了全部机组的对中精度。

3 缺点处理及验证
3.1 缺点处理

  进风口进气量缺少是致使风机发生旋转失速缺点的多见要素,依据这一思路,对现场风机的管网情况进行了认真查看,与风机联接的管道直径为1.7m支配,依据管网的计划经历,为保证气流顺畅,引风机的直管道间隔应大于管道直径的1.5倍[5] ,而现场的引风机直管道的长度仅为1.5m,该管网的计划明显违反了这一原则。由于引风机直管道长度不可,不能保证相对安稳的气流供给,致使引风机的实习气体流量在风门全开的情况下仍小于计划流量,构成了旋转失速。若要完全处理这一疑问,就需要尽或许地延伸该引风机进气直管道的长度,但受现场实习空间所限,很难对进气直管道的长度进行改善,见图5。遵从增加引风机进气量的这一处理思路,仔细查看该进气管道各部,毕竟决定将进气管道与风机联接90°弯头处的人孔盖翻开(见图6),通过直通大气来减轻进口管道的进气量缺少。
3.2 效果验证
  实施这一简单易行的方法后,引风机机壳和管道的振动明显削弱,机壳和管道的振动烈度分别下降至13mm/s和4mm/s,风机轴承座的振动也趋于平稳,各测点的振动烈度均未逾越3mm/s,引风机作业正常。

4 结束语
  离心引风机机壳和管道振动剧烈,频率为叶轮的失速频率(w-w1),轴承座的振值相对较小,频谱中旋转脱离团w1(w-w1)并未成对出现,仍可区分为风机旋转失速缺点。通过将风机进口管道90°弯头处人孔盖翻开来减轻进气量缺少这一简洁方法,为现场处理旋转失速缺点的方法拓荒了新思路。