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锅炉引风机调试期间振动问题分析及处理方法《资讯》

发布时间:2020-08-17 12:43:48 阅读: 来源:车轴厂家

2018-12-30 21:44:53来源:贤集网 赵媛

锅炉引风机是煤炭机械的重要装置,锅炉引风机是依靠电动机输入的机械能,提高气体压力并排送气体的机械,它是一种从动的流体机械,能将炉膛内烟气吸入脱硫塔除尘器及烟道,克服尾部烟道、除尘器、空气预热器等的压力损失。使炉膛内产生的烟气能够顺利排除,并使炉膛内维持一定的负压,增加燃烧室内的氧气含量,起到助燃的作用,使锅炉能充分燃烧,提高发热量,减少污染,从而提高经济效益。关注锅炉引风机常见的问题,并找到解决的方法,是锅炉引风机得以正常运行,并充分发挥作用的有效保证。锅炉引风机广泛用于电力生产、工厂、矿井、隧道、冷却塔、车辆、船舶和建筑物的通风、排尘和冷却;锅炉和工业炉窑的通风和引风;空气调节设备和家用电器设备中的冷却和通风;谷物的烘干和选送;风洞风源和气垫船的充气和推进等。下面贤集网小编来为大家介绍锅炉引风机调试期间振动问题分析及处理方法、锅炉引风机改造方案。

锅炉引风机调试期间振动问题分析及处理方法

1、振动特征

由于该厂两台引风机振动特征相似,本文仅以引风机A为例进行了详细分析。图给出了引风机A在首次启动过程中的振动趋势图(注:图取自DCS监测系统)。从图可以看出,该厂引风机主要具有以下振动特征:

(1)风机两个方向振动差别较大,水平方向振动较大,垂直方向振动较小;

(2)风机中速运行时振动存在一定程度的波动,高速定速过程中振动出现明显爬升;

(3)在振动异常过程中,水平方向振动变化较大,垂直方向变化较小;

(4)在停机过程中,风机振动明显高于升速过程中相同转速下的振动。

2、振动原因分析

由于风机振动始终处于较高水平,电机和液力耦合器振动较小,可以认为故障部位主要发生在风机上。对于引风机的振动问题,主要从测试、气流、电气、机械和基础等因素进行详细分析。

(1)测试误差

由于风机安装的4个相同型号加速度传感器中,仅有水平方向2个测点振动偏大,为此将现场振动数据和DCS监测系统数据进行了比较,结果表明两者相差不大,可以排除监测系统故障。

(2)转子平衡

由于风机振动和转速有较大关联,转速变化振动立即变化,说明风机转子存在一定的质量不平衡。由于风机垂直方向振动始终处于较低水平,说明风机转子原始不平衡量较小,表明风机振动和转子质量不平衡之间关联不大。

(3)轴承缺陷

如果轴承存在缺陷,将导致转子-轴承系统支撑刚度降低,在激振力不大时会产生较大的振动[1]。但当轴承存在缺陷时,轴承水平和垂直两个方向振动应同步变化,不应该仅仅在水平方向有十分明显的反应;另外,两台风机4个轴承同时存在缺陷的可能性较小,可以排除轴承存在缺陷的可能。

(4)风道影响

在引风机进、排气管道和风机壳体之间安装有膨胀节,可以有效地补偿管道受热膨胀等因素对风机壳体和振动的影响。另外,如果风机管道存在问题,那么壳体振动同样应处于较高水平,但现场测试数据显示风机壳体振动并不大,可以认为风机振动与管道无关。

(5)气流因素

当受气流因素影响较大时,风机轴承将出现较大程度的不稳定振动现象。在风机异常振动过程中,电机电流、挡板开度、风机出口压力等参数基本保持不变,现场也没有听到明显噪声,可以排除喘振和旋转失速等气流因素引起不稳定振动的可能。

(6)电气故障

在断电瞬间,风机振动大幅度降低,这似乎属于电磁振动的范畴。但如果存在电气故障,那么在电机启动瞬间,风机振动同样应处于较高水平。从现场测试情况来看,在电机启动瞬间,风机振动并不大,这与电磁振动特性不符,说明风机振动并不是由于电气故障引起的。

(7)动静摩擦

①当转动部件和静止部件之间间隙消失后,动静部件将直接接触,产生摩擦振动,这种振动可以在任何转速下发生,和机组运行工况没有明显规律。从振动规律上看,风机不稳定振动很有可能是动静摩擦引起的。

②关于该厂引风机不稳定振动现象,可以作如下解释:风机中速运行时属于轻微的、不连续的局部摩擦,此时转动部件和静止部件处于时而接触、时而脱离的状态,表现为振动幅值时大时小,很不稳定。由于摩擦程度较轻,振动并没有出现明显恶化,风机高速运行时属于动静部分始终脱离不了接触的重度摩擦,由此导致振动变大,振动增大又加剧了摩擦,在振动与摩擦之间形成了恶性循环,表现为振动幅值持续上升,而且上升的速度越来越快。

③在停机过程中,振动明显高于升速过程中相同转速下的振动,说明风机转子存在一定程度的热弯曲,在引风机还未带热负荷的情况下,这种热变形只能是由摩擦引起的。由于风机垂直方向振动变化不大,说明风机转子热变形量较小,表明当时摩擦程度并不严重。由此可见,动静摩擦是导致引风机不稳定振动的主要原因,但却不是引起引风机异常振动的根本原因。

(8)基础因素

①在通常情况下,轴承座等固定部件的振动与激振力成正比,与结构动刚度成反比。在激振力一定的情况下,振动幅值取决与动刚度的大小 。由于风机侧水平方向振动较大,垂直方向振动较小,说明轴承座两个方向动刚度差别较大,在激振力相同的情况下,水平方向振动偏大只能是轴承座水平方向动刚度偏低引起的。从水平方向和垂直方向振动相差近15~20倍来看,说明风机轴承座横向支承刚度严重不足。

②在通常情况下,影响轴承座动刚度的因素主要有连接刚度、结构刚度和共振。连接刚度反映了两个部件之间的连接情况,大多数情况指轴承座与台板之间的连接刚度。轴承座外部特性试验数据表明,部件之间差别振动非常小,说明各部件之间连接情况很好,可以排除连接刚度不足引起风机振动的可能。

③在排除连接刚度不足后,分析认为基础刚度不足是导致引风机异常振动的根本原因。虽然风机基础本身不会引起任何振动,但任何转子系统都存在少量的质量不平衡,该不平衡会引起振动,在基础刚度不足的情况下,它会加剧该不平衡所引起的振动,从而导致引风机振动问题[4] 。

④从现场实际情况来看,风机基础由两根4300mm×1300mm×720mm钢筋混凝土立柱组成(图),呈明显立高状,这种结构设计使支撑系统挠度大、刚度差及承载抗扰性能差。由于引风机转子较重(16t),在目前这种支撑系统较高且相对单薄的情况下,在运行过程中非常容易产生横向刚度不足的情况,并由此导致引风机振动问题。

⑤为了进一步验证振动与基础之间的关系,现场对风机基础进行了振动测试,测试结果显示风机基础振动确实较大,从轴承座至风机基础呈逐渐增大的趋势,这说明风机支撑系统存在较大问题,并由此引起引风机振动问题,这也与前面分析得到的结论一致。

⑥由于基础刚度不足会导致转子-支承系统共振频率降低,不能排除风机在高转速运行时发生共振的可能。从振动测试情况来看,当引风机A转速由745r/min提高到775r/min后,水平方向振动由4mm/s增至7.8mm/s;由775r/min降低至745r/min后,水平方向振动由12.4mm/s迅速减小至5.6mm/s。风机转速在如此小的范围内变化,振动却出现如此大的变化,说明风机在高速运行时(775r/min附近)很有可能处于共振区域附近。

综上所述,由于基础结构设计不合理,使风机支撑系统承载抗扰性能降低,在运行过程中出现了横向刚度严重不足的情况,导致风机水平方向振动始终处于较高水平。在高转速运行时,由于水平方向振动幅值超过了转动部件和静止部件之间的间隙,产生了摩擦振动。虽然摩擦程度并不严重,但由于处于共振区附近,导致振动对激振力变化十分敏感,使得任何微小平衡状态的改变在轴承座水平方向上都得到了明显反应;由此可见,导致引风机异常振动的根本原因为基础刚度严重不足所致。

3、振动处理措施

在处理因基础刚度不足导致的振动问题时,理论上可以从减小激振力和提高支承系统刚度两个方面着手。在实际处理时,受现场条件、工期等多方面因素的限制,大多是从减小激振力的角度来解决这类振动问题 。但对于该厂引风机的振动问题,仅通过减小激振力的方法并不能从根本上解决,这是因为引风机工作环境的特殊性,在运行过程中经常出现叶轮磨损和叶片积灰等情况,这使风机转子非常容易产生一定的质量不平衡,在目前这种水平刚度严重不足的情况下,会经常导致引风机振动问题,为锅炉安全稳定运行留下隐患;由此可见,动平衡只能是一种临时缓解该厂引风机振动问题的办法,并不能从根本上解决该厂引风机的振动问题;因此,要彻底解决该厂引风机目前所存在的振动问题,必须对风机基础进行现场加固。

4、振动治理效果

通过对风机基础进行加固处理后,两台风机均可以平稳升至最高工作转速。表1给出了两台风机在基础加固前后的振动数据。

5、结论

(1)根据DCS监测系统振动数据,对某电厂两台引风机在调试期间所存在的振动问题进行了详细分析,指出基础刚度不足是导致引风机异常振动的根本原因。现场通过对风机基础进行加固处理后,从根本上解决了该厂引风机的振动问题。

(2)从这两台引风机振动处理结果来看,基础结构设计非常重要,即使在各部件安装较好的情况下,如果基础结构设计不合理,那么同样会引起较大的振动。由于这种情况属于设计缺陷,在现场从根本上解决有较大难度,希望相关单位对基础结构设计能给予足够重视。

(3)从表中数据可以看出,在对风机基础进行加固处理后,两台风机振动均大幅度降低;在最高转速下,两台引风机振动均小于1.5mm/s,说明在对风机基础进行加固处理后,使得风机基础稳定性大幅度提高,从根本上解决了引风机异常振动问题。在试运过程中,风机振动始终处于较低水平,表明该厂两台引风机异常振动治理工作取得了圆满成功。

锅炉引风机改造方案

1、变频器的选型

因变频器的选择与高压变频器在锅炉引风机改造工作中所实施的方案有直接关系,考虑到锅炉设备的实际运行情况,对多种品牌的变频器进行对比分析,最终选用国产系列山东新风光电子科技发展有限公司的JD-BP37-400F型高压变频器。

2、方案实施

购置一台高压变频器,单独隔离一间变频器室并安装两台空调,其他设备随厂家一起配置。原电机供电电源电缆接至变频器切换柜两路进线高压真空断路器上口,断路器至电机电缆重新敷设,控制系统通过锅炉DCS系统远程操作。

3、变频控制方案

由于变频器控制方式在启动时优于工频,但在运行时抗干扰性却低于工频,因此改造时充分吸取工频运行的优点,采用一拖二工/变频旁路控制方案,其具体电气控制图如图2所示。

(1)所谓一拖二工/变频旁路方案,是指两台锅炉引风机共同采用一套变频调速装置,可以带其中任意一台引风机变频运行,同时采用电控的断路器和接触器,可以接受系统编程的自动控制。

(2)QF1、QF2 为两个断路器,QS1、QS2、QS3和QS4为四个高压隔离开关,KM1、KM3、KM4、KM5和KM6为高压交流接触器,其中KM3和KM5之间、KM4 和KM6之间存在完全机械互锁;QS1 和QS2 之间、QS3 和QS4 之间均存在电气闭锁和逻辑闭锁关系,防止变频器输出侧与6kV电源侧短路等严重事故。

(3)该方案既可以实现单台风机的工变频切换,又可以通过对断路器QF1、QF2进行倒闸操作实现两台引风机的变频切换,且1/2锅炉运行时均可投入变频,提高了变频设备的利用率,既节省投资又方便运行,既安全可靠又经济实用。

正常状态时,具体运行方式如下:(以1#2#锅炉引风机为例,具体操作画面如下图3所示)

①若1#锅炉引风机变频运行:闭合切换柜中的隔离开关QS1和QS3,1#锅炉引风机即为变频方式待机状态,再闭合断路器QF1,程序自动闭合接触器KM1和KM3,接通闭合电路,1#锅炉引风机变频运行。此时,KM5被机械互锁为断开状态,工频方式作为故障备用,当变频器发生故障或者“转工频”切换指令发出时,KM1、KM3断开,KM5自动闭合,利用“飞车启动”功能将1#锅炉引风机无扰切换至工频运行状态。QS2和QS4处于断开状态,KM6接触器也处于断开状态,2#锅炉引风机工频备用。

②若2#锅炉引风机变频运行:闭合切换柜中的隔离开关QS2和QS4,2#锅炉引风机即为变频方式待机状态,再闭合断路器QF2,程序自动闭合接触器KM1和KM4,接通闭合电路,2#锅炉引风机变频运行。此时,KM6被机械互锁为断开状态,工频方式作为故障备用,当变频器发生故障或者“转工频”切换指令发出时,KM1、KM4断开,KM6自动闭合,利用“飞车启动”功能将2#锅炉引风机无扰切换至工频运行状态。QS1和QS3处于断开状态,KM5接触器也处于断开状态,1#锅炉引风机工频备用。

③当1#(2#)锅炉停运2#(1#)锅炉启动时,先将1#(2#)锅炉引风机切换至工频,2#(1#)锅炉引风机以变频方式启动。

④当变频器发生故障或因其他原因退出时,可选择均为工频启动,即将QS1、QS2、QS3和QS4断开,接触器KM1、KM3、KM4电路断开,选择“转工频”运行方式,程序自动闭合接触器QF1、KM5或接触器QF2、KM6。

4、节能分析

随机抽取改造前后日发电量大致相等的时间段进行对比(如表1所示),参见变频改造前后每天的耗汽量、耗电量及吨汽耗电量统计表,可以看

出变频改造后引风机的耗电量比工频运行时的耗电量明显减少,具有显著的节能环保效益和良好的经济效益。由于节电效果非常明显,另外两台锅炉引风机也进行了一拖二变频改造。

(1)节能率计算

从上表可以看出:改造后引风机变频运行时吨汽耗电量为3.36 kwh/t,改造前引风机工频运行时吨汽耗电量4.97kwh/t。变频吨汽耗电量节能率为47.9%。

(2)节电量计算

假定风机运行工况为24h连续运行,按锅炉产汽量70t/h计算,1#炉变频风机运行每天节约的电量为2704.8kwh。按上网电价0.46元/kwh计算,每天节约电费为1244.2元。作为主力锅炉,除去定时检修和维护检修时间外,假定引风机每年要运行330天,则每年节约的电量为892584kWh,每年节约的电费为410586元。

(3)节煤量计算

按照平均供电煤耗332g/kwh计算,1#炉每年可节约煤量为296.34t。

(4)变频器购置成本回收期限

变频器(含空调等)购置价,安装费和土建费用约为100万元,收回成本期约为2.44年,预计3年内可以收回购置成本。

上述是贤集网小编为大家讲解的锅炉引风机调试期间振动问题分析及处理方法、锅炉引风机改造方案。希望这些知识能够给大家带来帮助!不管是老客户还是新客户有些用户一直在使用锅炉引风机缺忘记去做好保养工作,一台风机保养工作很重要,如果没有保养好就会影响到锅炉引风机使用寿命。要定期对电机的电器、线路举行查抄测试;定期查抄电机的转子定子和接线柱、定期查抄电机轴承和轴承的润滑环境,定期变更润滑脂;查抄电机散热风扇的环境;定期查抄锅炉引风机传动部的轴承和油位油质,定期变更润滑油;查抄锅炉引风机的振动环境,如振动过大应查抄叶轮的动平衡;锅炉引风机型号的别的附件举行查抄(进风口、调风门、联轴器、地脚环境等)。只有这样才能够延长锅炉引风机的使用寿命。

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