董川 李燕勇
（雲南電網公司電力研究院，雲（yún）南昆明 650217）
摘 要（yào）：二（èr）次風機在變頻電機節能改造後，雖（suī）然（rán）有（yǒu）效的降低了在低負荷調峰階段（duàn）的電耗，但由（yóu）於電機（jī）轉
速的頻繁調整，使得滑動軸承在低轉速下不能有效供油（yóu），出現燒瓦事故。通過對二次風機旋轉部（bù）件的振動測試和軸承供油原理的分（fèn）析，診斷此次燒瓦的原因並（bìng）提出處理方案。
關鍵詞：變頻電機；軸承；燒瓦；振動
1 前言
二次風機作為（wéi）火力發（fā）電（diàn）廠重（chóng）要的送風設備，用來（lái）克服空氣預熱器、風道以及燃燒（shāo）器的阻力，輸入燃盡風使燃料得到充分燃燒（shāo），以維持機組的燃燒及負荷的穩定，而且風機能否正常運行不僅影響燃燒穩定性和燃燒效率（lǜ），還關係到結（jié）渣、火焰中心高度的（de）變化，爐膛出口煙溫的控製等一係列問題。因此（cǐ），二次風機的工作正（zhèng）常（cháng）與否直接（jiē）影響到機組的安全、經濟、可靠運行[1]。
目前火電企業為實現節能降耗，較多的（de）實現了對耗能較大的鍋爐輔（fǔ）機進行變頻改造，二次（cì）風機在變頻後（hòu）雖然有效地降低了機組在低負荷區的調峰（fēng）電耗，但由於變頻電機的頻繁（fán）使用，導致轉速（sù）大（dà）幅增減，而改造（zào）後係統監（jiān）控狀態的測點未能得到有效配置（如電機（jī）振（zhèn）動、瓦溫、油（yóu）溫等），使得機組在變頻運行過程中承擔著重大的安全隱患。
2 設備（bèi）規範及軸係狀態
發生燒瓦事故的二次風機電機為YKK630-4型異步電（diàn）動機（jī）。二次風機機組的軸係布置（zhì）如圖1所示，#1、#2、#3、#4軸承分別為電機自由端軸（zhóu）承、電（diàn）機（jī）對輪端軸承、風機對輪端軸承、風機自由端軸承風機傳動係統通過半撓性疊片聯軸器吸收電機轉子的軸向（xiàng）竄動，電機轉子和風機轉子分別為滑動軸承和滾珠軸承支承，軸係布置如圖1所示。
圖1 二次風機軸係布（bù）置示意圖
#7機組作為調（diào）峰機組，二（èr）次風機自變（biàn）頻改造後頻繁調整轉速以（yǐ）適應（yīng）鍋爐（lú）負荷對風量的需求。通過對同（tóng）型電機變頻改造後的故障分析和（hé）統計，在出現以（yǐ）下情況時足以造成軸承的燒毀[2]。
3.1 風機軸係振動過大
3.1.1 風機變頻轉速運行在臨界轉（zhuǎn）速區
由於二次風機電機原設計（jì）選型為（wéi）工頻電機，此次技術改造為變頻模式下運行，可能原因為電機轉速長期在臨界轉速區或鄰近臨界轉速區（qū）運行，造成電機轉子軸振過大，與（yǔ）軸承瓦（wǎ）塊發生了（le）接觸（chù）及摩擦。
為（wéi）驗證二次風機的變（biàn）頻轉速是否運行在臨界轉速區（qū），分別對單電機狀態及電機（jī）-風機連（lián）接狀態測試軸承支承係統的振動幅值、相位和頻譜，圖2、3為單電機狀態下（xià）電機（jī）軸承的振動波德圖，圖4、5為（wéi）電機-風機連接狀態下電機軸承的（de）振動波德圖。
圖2 電機軸（zhóu）承自由端（duān）垂直方向振動波德圖
圖3 電機軸承對輪端垂直方向振動（dòng）波德圖
圖4 電（diàn）機（jī）軸（zhóu）承自由端垂直方向振動波德圖
圖5 電機軸承對輪（lún）端（duān）垂直方向振動波德圖
（注：1.測試時（shí）#71二次風機為更換（huàn）後的電機，非故障電機；2.實線為振動通頻值，虛線為振動工頻值（1X）；振動數據單位均為μm；3.電機變頻狀態運行，測試過程（chéng）中反複升降轉速。）
二次風機的額定轉速為1488r/min，通過測試（更換後的）單電機狀態及電機-風機（jī）連接（jiē）狀態的振動情況（kuàng），分析其特性如下：
1）單電機狀態振動良好，電機各測點振動幅值隨轉速增加而（ér）增大，0~1488r/min電機垂直、水平（píng）方向振動均小（xiǎo）於50μｍ，測試數據（jù）如表1所示（shì）。
表1 二次風機電機振動情況
（數據（jù）為振（zhèn）動（dòng）雙峰值，單（dān）位為μm）
表2 二（èr）次風機變頻運行振動（dòng）情（qíng）況
據此判斷，電機-風機軸係在整個變頻轉速（sù）範圍內低於共振轉速，未出現臨界轉速區；比較單電機狀態及電機-風機連接狀態振動數據，電機連接負載後振動大為增加且工（gōng）頻幅值（1X）為主要振動成分，因此在風機葉輪部位有較大失（shī）衡質量。
3.1.2 支承係統剛度（dù）變化
二（èr）次風機在變頻改造前運行多年，支承係統的結構剛度在曆（lì）次檢修中均（jun1）未發現重大問題。同時，通過對支承（chéng）係統結合（hé）麵（miàn）的振動對比測試及對相關改造（zào）資料的查閱，認為（wéi）機組（zǔ）在動態下連接部件之間的緊密程（chéng）度良好、基礎牢固，排除了在改造過程中可能出現的改變原有連接剛度的問題。
3.2 軸（zhóu）承供油係（xì）統故障（zhàng）
軸承供油係統的作用是在相互接（jiē）觸的兩滾動表麵或滑動表麵之間形（xíng）成一（yī）層油膜把兩表麵（miàn）隔開，減少接觸表麵（miàn）的摩擦和磨損，潤滑油還能帶走軸承內部的（de）大部分摩擦熱，起到有效地散熱作用[3]。機組在正常運（yùn）行時，二（èr）次（cì）風機油站及供油管路的通暢，當潤滑油濾網壓差超標均能及時予以發現（xiàn），清（qīng）掃堵塞濾網，避免了（le）因軸承係統供油不（bú）足（zú）而造（zào）成的（de）燒（shāo）瓦。
電機在變（biàn）頻投入運行後，滑動軸承會出現油膜剛度削弱甚至油膜破壞的情況，具體分析包括以下方麵：
1）由於電機支承為滑動軸承結構，在變頻至低速區（qū）運行時，伴隨軸頸旋轉帶走的潤滑油流量（liàng）下降，長時間運行（háng）會導致軸瓦溫（wēn）度升高，瓦溫上升繼而影響了油膜的厚度，形成惡性循環。
2）轉速降低也會導致（zhì）甩油環帶上來的油量減少，下（xià）瓦無法（fǎ）形成和保持一定厚度的油膜，導致軸瓦和潤滑油升溫。瓦溫、油溫升高後，潤滑油黏度下降，加劇了油膜的破壞，直至軸瓦與軸頸摩擦，溫度急劇升高。
3）風機自身的葉輪重量遠大於電機重量，且兩者的軸瓦潤（rùn）滑、冷卻形（xíng）式不同，當風機由（yóu）高速狀（zhuàng）態轉為（wéi）低速狀（zhuàng）態時，電機軸瓦的油膜厚度不夠，破壞了原來的動、靜平（píng）衡狀態，會造成軸承（chéng）運行工況惡化。
4）二（èr）次風（fēng）機變頻改造後使用較為頻繁，導（dǎo）致高速到（dào）低速的變化劇烈（liè）、頻繁、持久，形成的（de）交變應（yīng）力（lì）不（bú）斷（duàn）作用在主軸的金屬材料上，對大軸產生金屬疲勞損傷，若軸頸表麵損傷足以改變油膜形成條件，則（zé）會（huì）造成油膜破壞，軸頸軸瓦（wǎ）接觸。
通過電機變頻狀態下（xià）運行數據及軸承供油原理的分析，認為滑動（dòng）瓦在（zài）轉速變化過程中（zhōng）會發生油（yóu）膜厚度（dù）不均的現象，造成油脂不能夠及時起到潤（rùn）滑、冷卻的作用，甚至在低（dī）速時出現半幹磨擦狀態，使軸承運行不良直至燒瓦。
4 結束語
通過故障診斷分析，#7爐#1二次風機電機軸承燒瓦（wǎ）的主要原因為電機軸承潤滑油供油不足，軸與（yǔ）軸瓦發生了幹摩擦而（ér）出現的軸瓦燒毀。根（gēn）據對故障原因的分析，在現場進行以（yǐ）下（xià）調整及改造：
1）重點監測各（gè）個軸承（chéng）的運行狀態，包（bāo）括振動幅值、軸承溫（wēn）度、油溫和噪聲。
2）適當提高風機潤滑油（yóu）係統的壓力，加大供油流量；保證軸瓦的油位不低於1/2，控製油溫在25 ~45℃；保持油質良好，以提高潤滑油冷卻速度，提高潤滑效果。
3）減少使用變頻器的頻率（lǜ），同時（shí）合理設置變頻轉速範圍。在風量、煤質變化（huà）時，配合風機擋板調整（zhěng），避免鍋（guō）爐負荷大幅（fú）變動時引起變頻轉速大幅升降。
4）暫時（shí）避免電機轉速高於1350r/min（對應的輸出頻率為45Hz）運行，在具備檢（jiǎn）修及停機（jī）機會（huì）時，進行風（fēng）機動平衡試驗消除過大軸頸振動，並檢查各軸承（chéng）的工作狀況和對輪的中心連接情況。
參考文獻
[1]樊泉貴,閻維平.鍋爐原理[M].北京:中國電力出版社,2004
[2]李植汶.大（dà）型變（biàn）頻電機斷軸燒瓦原因及處理[J].電力（lì）安全技術,2011(7)
[3]葉榮學.油膜剛度變化對轉子振動特性的影響[J].汽（qì）輪（lún）機技術,2006(4)
來（lái）源：《雲南電（diàn）力技術》第41卷 2013年6月（yuè）
