国能宁夏灵武发电有限公司 王 波

为积极响应国家环境保护战略，降低燃煤机组烟气污染物的排放，该火电厂二 期3号、4号1060MW 机组于2015年前后结合机组检修完成了锅炉风烟系统引-增合一改造工程，工程主要包括拆除原增压风机、原引风机、配套电机及部分烟道；按照设计要求对原基础改造，并安装成都电力机械厂生产的双级动叶可调轴流式引风机，型号为HU28452-22G（配型电机YKS1250-8，功率12000kw，额定转速745r/min）；对引风机出口部分烟道进行改造。投运后，引风机各部位振动相对稳定，但随着近几年工业发展速度放缓、新建电厂投产、新能源电量大发等多重因素影响下，1060MW 的机组频繁深度调峰至400MW 以下，加之空预器差压及尾部烟道风阻的影响，引风机在此状态下振动大幅波动，高负荷后振动恢复，长期有缓慢增长趋势。

引风机轴承室的DCS 径向振动值接近5mm/s时（集控室DCS 仅监测轴承室垂直和水平振动，无轴向振动数据监测），停运着色检查轴承室支撑肋板便多次出现裂纹，打磨加固后得以缓解。在电网频繁深调的响应下，焊缝再次开裂，且机壳轴向振动持续增长至危急值7.1mm/s 以上，严重影响着引风机安全和百万机组生产效能。加之该厂百万机组2018年起相继供热技改，担负长距离为银川市区大面积供热，机组设备安全运行和系统参数可靠调整尤其重要。

1 引风机主要检修经过

4号炉引风机出口烟道优化。因4号炉引风机改造后振动长期处于3.5mm/s 左右，2015年4月该公司4号机组停运检修，根据设计单位出具的优化方案，对两台引风机出口烟道进行了改造，但启动后风机振动依然偏大。2016年4月，结合#4机组检修机会，根据西安交通大学对引风机出口至吸收塔入口烟道的优化方案，对出口烟道进行了彻底优化改造，短期内风机振动稳定，监督运行。

空预器蓄热元件冲洗。鉴于引风机振动故障的频发性，加之机组修后三个月左右便存在空预器差压大，影响机组带负荷能力，空预器蓄热元件的冲洗工作如同锅炉受热面检查般逢停必冲，堵塞变形严重的进行局部更换，以减小烟气差压对机组负荷和引风机轴向振动的影响。

风机轴承室肋板加固。2017年8月，利用机组检修对振动偏大的4号炉B 引风机（轴向振动4.5mm/s，垂直水平2.5mm/s，深度调峰时波动至4mm/s，接近报警值4.6mm/s）轴承室支撑肋板打磨着色检查，并在两端主肋板焊补20mm 钢板加固[1]，启动运行后径向振动有所降幅，但轴向振动却增长至10mm/s 左右，不像3号炉B 引风机、4号炉A 引风机加固效果显著，反而引发了较大的轴向振动，鉴于DCS 径向振动稳定在3mm/s 左右，监督运行。

表1 引风机检修经过统计表

更换备用转子、机壳。换下的转子（表1）解体后主要有轴承游隙超标、配合松动、轴向移位、轴磨损、轴承端盖开了等问题；更换下机壳主要是支撑肋存在裂纹、多次打磨堆焊，局部变形，刚性明显衰减。

动平衡处理。引风机转子每次水平方向动平衡后垂直、轴向一倍频同步有较明显的降幅，二倍频有一定的降幅，但轴向振动依然显著超标（图1所示2018年9月9日4号炉B 引风机转子动平衡后，轴向振动由23.5降至18.9mm/s），鉴于DCS 径向数据稳定在3mm/s 左右，监督运行。但随着机组负荷深调时振动波动，以及机组调停风机冷态启停，在较大的轴向振动影响下，各方向振动再次增长（表2）。

机壳水平度调整、轴系中心调整。日常监测发现风机振动频谱中有显著的的二倍频成分，如图1中4号炉B 引风机动平衡后水平二倍频尚有3mm/s 左右，受轴系同轴度偏差影响显著[2]，导致通频振动较高。故在每次更换机壳时破除原基础400mm 左右，对机壳水平度、轴系统同轴度调整至0.050mm内进行二次灌浆，以减少轴系同轴度偏差对振动的影响。每次风机停运均对引风机联轴器中心复查，考虑热态高温烟气的热膨胀，将中心数据调整至厂家给定的上张口0.250mm 左右，但启动后风机频谱中二倍频成分依然存在。

综上所述，经过诸多检修手段，引风机径向振动能显著降低，但轴向振动问题未能彻底解决，较大的轴向振动加速着机壳支撑强度的衰减和轴承部件的磨损[3]，诱发叶片调整和润滑油系统泄漏，同时还会引发其它振动成分的增长，继而导致引风机频繁故障抢修。单台风机抢修时另侧烟道酷热刺鼻的烟气回流，工人只能身穿防烫服、头戴正压呼吸器，艰难地进行风机内部检查，存在很大的安全隐患，且检修质量不高。引风机直接决定着百万机组的生产效能，无法随时停运检修，加之该火电厂机组现已实现对银川市区冬季供热的政治重任，解决风机的轴向振动问题迫在眉睫。

表2 2018年4B 引风机机壳通频振动及检修经过

图1 引风机转子动平衡前(红)后(蓝)频谱对比图

2 方案制定及设备改进

由于引-增合一改造后风机故障频发，该厂锅炉专业于2018年3月、6月组织风机厂总经理、工程师、重庆大学、西安交通大学、华电电力科学研究院等权威人员探讨轴向问题的原因与处理方法。根据风机系统结构、运行参数和检修记录，结合机械振动原理[4]，经深入讨论最终确定导致轴向振动的主要原因如下：

风机转子自身激振力过大。根据机械振动的原理，在设备转子转动过程中，转子自身重量过重、存在明显不平衡、转子受热挠度变化或不同工况下转子偏移工作中心点引发激振力过大导致振动强烈；风机轴承室支撑阻尼不足。根据机械振动的原理，在设备转子转动过程中，风机轴承室支撑的阻尼不足以限制转子及轴承室在允许范围内振动，犹如小手抓着跳动的重物般存在抓不牢问题，即轴承室支撑强度不足。成都电力机械厂通过风机结构、设计参数、运行曲线、工况要求、叶片强度等方面反复计算论证，在该公司返修的风机备品转子和机壳做相应改造。

风机转子减重。拆除返修风机转子一二级轮毂内部叶片调整柄上的平衡锤，每块约17.8kg，单级22个平衡锤共计390kg，两级轮毂共计拆除780kg左右，以降低转子在转动过程中的转动惯量。拆除返修风机上下机壳的轴承室支撑肋板，上机壳三道、下机壳九道，原设计均采用30mm 厚度的钢板。风机厂技术人员根据风机运行曲线，保留机壳二级叶片前导叶不变，将上下机壳轴承室支撑板各增加两道(如图2中红色线条所示)，即上机壳由三道变更至五道，下机壳由九道变更为十一道，并将原30mm 钢板替换为36mm 厚度的钢板，以大幅提升对风机轴承室及转子的支撑刚度。

图2 引风机加强型机壳示意图

3 换型改造效果

3.1 4号炉B 引风机换型

首套改造完成的风机机壳和转子于2018年9月中旬到厂，4号机组利用国庆节12天的调停时段，对轴向振动严重超标的B 引风机换型改造。换型过程主要为：拆除风机叶片，拆除风机上下机壳和轴承室，破除基础400mm 左右，就位加强型下机壳，按尺寸标准要求将减重转子轴承室安装紧固在风机下机壳，调整机壳水平度、轴系同轴度，符合技术要求后对下机壳二次灌浆[5]，完全凝固后调整动调油缸伺服阀中心，回装风机叶片，安装风机上盖测量轴承室配合间隙及法兰面密封性，调整电机侧联轴器中心。

10月11日风机冷态启动后两端频谱表现水平和轴向一倍频4.0mm/s（如图5中红色数据所示），判断存在显著不平衡影响，对风机转子应用双平面法进行动平衡处理[6]（表3）。动平衡处理后水平一倍频由4mm/s 降至0.15mm/s，轴向一倍频由4mm/s同步降至1.20mm/s，其他振动成分同步显著降低。DCS 水平振动1.2mm/s、垂直振动1.0mm/s，引风机轴承室DCS 径向振动首次降至2mm/s 以下，机壳径向和轴向振动均在2mm/s 以下，振动数据处于优秀状态。目前该风机已运行一年，轴向和径向振动稳定，未发生异常故障停运抢修事件。

3.2 4号炉A 引风机转子换型

鉴于B 引风机换型改造取得优异效果，拆换下的转子机壳于2019年1月改造返厂，利用2、3月份4号机组检修，对A 引风机转子进行更换（注：因该风机机壳自2017年更换后未出现开裂，且本次着色检查完好，故本次机壳不做更换处理），叶片按序回装后于3月22日启动试运，水平方向一倍频一级轮毂0.85mm/s、二级轮毂1.27mm/s，不平衡影响较小，均伴有1.5mm/s 左右的二倍频成分，轴承室的DCS 通频振动最大为水平2～2.5mm/s 波动。机壳两端轴向一倍频2.8mm/s，均伴有1mm/s 左右的二倍频成分。随着近6个月的运行监测，轴向振动在3～5mm/s 区间波动，波动成分主要为轴向一倍频成分，说明未进行更换的原机壳轴向刚度存在一定的不足问题。鉴于轴承室DCS 径向振动不高[7]，目前监测运行。

表3 引风机换型后动平衡过程数据记录表

3.3 3号炉引风机换型

3号炉B 引风机：自2018年11月5日自主完成动平衡后，风机转子一二级轮毂水平一倍频均降至0.5mm/s 左右，不平衡量影响已很小，但频谱中均伴有2.5mm/s 的二倍频成分，致使轴承室DCS 径向振动在2～2.5mm/s 波动，轴向一倍频4.5mm/s，受二倍频影响轴向通频振动6mm/s 左右。随着深调振动波动，近11个月以来轴向振动在5～8mm/s 区间波动。该风机存在较为明显的机壳刚度不足和同轴度偏差影响。

3号炉A 引风机：该风机自2015年改造以来运行稳定，机壳轴向振动稳定在4mm/s，DCS 径向振动稳定在2.5mm/s 左右。但机组在2019年4月和5月两次电网启停调峰，各方向振动缓慢增长，7月份振动突增，更换3月份4号炉A 引风机换下的转子（尚未减重），回装叶片后动平衡处理，将一二级水平一倍频分量降至0.5mm/s 左右，但仍有3.5mm/s 左右的二倍频，轴承室DCS 振动在2.8～3.5mm/s 区间波动，近两个月轴向通频振动在7～9.5mm/s 区间波动，DCS 通频振动在3～4mm/s 区间波动，偶有波动至报警值4.6mm/s 以上。

3号炉A/B 引风机换型：2019年9月份3号机组进行计划检修，对两台引风机转子和机壳返回风机厂修改，严格按照4号炉B 引风机转子减重和机壳加固的要求修改，返回后风机运行稳定，各方向振动均稳定在优良值。

4 结语

风机是火力发电厂乃至工业领域的重要转动机械，其安全稳定运行直接决定着主、辅机系统的安全可靠性，所以其健康状态至关重要。该公司风机出现频繁的振动故障，经过专业组积极与设备厂家、高校教授讨论解决之法，最终确定了风机转子减重和机壳轴承室支撑强化的方案。该厂通过一台风机换型改造取得显著效果，相继对另外三台风机改造，换型后风机振动优良，彻底解决了引风机振动顽疾，保证了百万机组生产效能和民生供暖工程的安全稳定，后续跟踪风机轴承部件寿命及油系统工作状态。