前言

一次風機是火力發(fā)電廠鍋爐系統(tǒng)的重要輔機設(shè)備，對于循環(huán)流化床鍋爐，主要起流化燃料的作用，對于煤粉爐，主要起輸送燃料作用。一次風機能否穩(wěn)定運行將直接關(guān)系到鍋爐系統(tǒng)乃至整個發(fā)電廠的穩(wěn)定性。印尼BAYAH電廠是一座容量60MW的循環(huán)流化床燃煤自備電廠，采用的一次風機為離心式通風機，風機驅(qū)動電機采用的是三相繞線式異步電動機，采用的啟動方式為轉(zhuǎn)子串接電阻，配置了一套液體啟動柜。該臺一次風機在單機試車時就存在著振動值超標的問題，且風機驅(qū)動電機滑環(huán)U相在運行中發(fā)生過劇烈打火故障現(xiàn)象。以下對這兩問題的分析與處理作一介紹。

一次風機主要性能參數(shù)見表1，其驅(qū)動電機主要性能參數(shù)見表2。風機振動值出現(xiàn)超標后，風機廠家服務(wù)人員在場時采用壓鉛法調(diào)整非固定端軸承箱和軸承外圈的頂間隙和加固機殼混凝土基礎(chǔ)的方法進行了處理，風機振動有所好轉(zhuǎn)，運行中的振動值控制在標準范圍之內(nèi)且接近標準值，但并不是很理想。廠家的處理方法主要針對風機殼體采取措施，從而抑制風機殼體及軸承振動，沒有找出風機振動的根本原因(即風機轉(zhuǎn)子動平衡)，屬于治標不治本。

2018年9月，該一次風機驅(qū)動電機滑環(huán)U相(最外一環(huán))在運行中發(fā)生劇烈打火，停機檢查后發(fā)現(xiàn)U相9只碳刷已經(jīng)磨損掉3/4(見圖1)，滑環(huán)上出現(xiàn)大量麻點與劃痕。將滑環(huán)打磨處理后，裝上新碳刷重新開機，打火現(xiàn)象依然存在，且碳刷磨損速度極快，1.5h左右磨損掉1/3?；h(huán)打火問題看似電機本身問題，但卻與風機振動有著因果關(guān)系，正是因為風機的振動偏大造成驅(qū)動電機轉(zhuǎn)子尾部軸端產(chǎn)生擺動，使U相滑環(huán)摩擦不均，進而造成滑環(huán)圓度發(fā)生變化，隨著時間的推移不斷惡化。通過拆除風機聯(lián)軸節(jié)、空轉(zhuǎn)電機的方式也驗證了上面的推斷。至此，分析滑環(huán)與碳刷打火以及風機振動的原因如下：

(1)風機自身缺陷，動平衡有瑕疵；

(2)長期運行中風機轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的積灰、磨損、銹蝕等造成轉(zhuǎn)子動平衡進一步破壞；

(3)風機振動通過傳動軸傳導至電機尾部，造成電機尾部軸端產(chǎn)生徑向擺動；

(4)電機尾部軸端的徑向擺動產(chǎn)生摩擦不均，破壞了滑環(huán)圓度；

(5)滑環(huán)圓度的破壞造成碳刷與滑環(huán)的接觸不良而打火，打火會破壞滑環(huán)表面光潔度，進而會加劇碳刷的磨損，由此形成了惡性循環(huán)。當碳刷磨損至2/3以下時，碳刷的卡簧將失去下壓作用，碳刷與滑環(huán)形成“虛接”狀態(tài)，出現(xiàn)猛烈打火。

轉(zhuǎn)子不平衡是由于轉(zhuǎn)子部件質(zhì)量偏心或轉(zhuǎn)子部件出現(xiàn)缺損造成的故障，造成轉(zhuǎn)子不平衡的具體原因很多，按發(fā)生不平衡的過程可分為原始不平衡、漸發(fā)性不平衡和突發(fā)性不平衡等幾種情況。原始不平衡是由于轉(zhuǎn)子制造誤差、裝配誤差以及材質(zhì)不均勻等原因造成的，如出廠時動平衡沒有達到平衡精度要求，在投用之初，便會產(chǎn)生較大的振動。

漸發(fā)性不平衡是由于轉(zhuǎn)子上不均勻結(jié)垢，介質(zhì)中粉塵的不均勻沉積，介質(zhì)中顆粒對葉片及葉輪的不均勻磨損以及工作介質(zhì)對轉(zhuǎn)子的磨蝕等因素造成的。轉(zhuǎn)子找動平衡的目的是為了消除動不平衡，使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動平穩(wěn)，所產(chǎn)生的振動值在允許范圍之內(nèi)。為了達到這一目的，通過找動平衡的方法，確定不平衡重量的大小及所在位置。

轉(zhuǎn)子找動平衡的方法有許多，主要有：(1)畫線法，(2)畫線計算法，(3)兩點法，(4)三點法，(5)閃光測相法等。其中“三點法”具有方法簡單、經(jīng)濟適用的特點，需要用到的材料和工具有：測振儀、電焊機、臺秤、直尺、圓規(guī)、配重塊、三角板、焊條、石筆、計算器、角磨機，電腦及CAD軟件等。

在找動平衡前，首先通過查閱圖紙得到一次風機轉(zhuǎn)子半徑D，通過計算得出轉(zhuǎn)子外圓周長C。C=ΠD(1)

將轉(zhuǎn)子外圓周C分成3等分，即在風機葉輪邊緣上隨機確定一點，用石筆作記號，標記為“1”，逆時針旋轉(zhuǎn)120°確定第二點標記為“2”，以第二點為基點再次逆時針旋轉(zhuǎn)確定第三點標記為“3”。

用臺秤稱重獲得三塊重量完全相同的配重塊M₁、M₂、M₃，M₁=M₂=M₃。

將配重塊M₁點焊在風機葉輪邊緣點1上，焊接量盡量少，保證風機旋轉(zhuǎn)時不脫落即可。并通過計算得到消耗掉的焊條重量Mw₁，則加在點1上的配置塊總重量為：M=M₁+Mw₁(2)

關(guān)閉檢修門啟動風機，使用測振儀快速測出風機的最大振動值V₁，停止風機，用角磨機將點1上配置塊打磨取下，并將轉(zhuǎn)子上焊疤磨平。使用相同的方法取得點2加裝配重塊時的風機最大振動值K，和點3加裝配重塊時的風機最大振動值K₃。

在紙上或是電腦上以O(shè)點為圓心，V₁、V₂、V₃為半徑畫三段圓弧，在圓弧上分別取三個點A、B、C，要求三點組成一個等邊三角形，即AB=BC=AC，等邊三角形的中心點為O’，以O(shè)’為圓心畫出等邊三角形△ABC的外接圓，連接OO’與圓O’相交于點S，點S即為應(yīng)加平衡配置塊的位置，量出∠SO’A計算出AS的弧長，按照圖紙與風機轉(zhuǎn)子的比例確定點S在轉(zhuǎn)子實物上的實際位置，畫圖及計算方法如圖2所示。平衡配置塊的重量：m=M·OO’/AO’(3)

配重塊m重量包含焊接時使用的焊條重量。

平衡配重塊焊接完成后關(guān)閉檢修門，啟動風機，測量風機振動值，重找風機轉(zhuǎn)子動平衡前后風機振動值比較見表3。

從表3中可以看出轉(zhuǎn)子找動平衡前后，風機和驅(qū)動電機的軸承振動情況得到很大改善，振動值低于規(guī)范要求。

大型繞線式異步電動機滑環(huán)的圓度和表面光滑度是滑環(huán)性能的重要指標，一般情況滑環(huán)跳動允許值要求≤0.05mm。在本次一次風機設(shè)備故障中，滑環(huán)實測跳動為0.4mm，超過標準值8倍，必須要對滑環(huán)進行修復。

傳統(tǒng)滑環(huán)修復方法是將滑環(huán)拆下，送至加工廠修復完后再重新裝配。由于滑環(huán)在電機制造廠安裝時采用的是熱套，而拆卸滑環(huán)需要使用專用工具進行冷拔，難度極大，且拆卸過程中極易損傷滑環(huán)絕緣，造成二次損傷，另外傳統(tǒng)修復方法實施周期較長，耽誤更多的生產(chǎn)時間。

經(jīng)過比較確定采用“工裝車削法”對受損滑環(huán)進行在線修復，該工法具有省時、省力、精度高的優(yōu)點，從準備工作到清理恢復碳刷可在20h內(nèi)完成，省去了拆裝滑環(huán)的繁瑣工作，加工的精度可控制在0.04mm以內(nèi)。

工裝車削式在線修復滑環(huán)的施工程序為：拆除風機聯(lián)軸節(jié)→安裝盤車電機→拆除碳刷及碳刷支架→安裝車床托板→安裝車床→安裝車刀→車削→檢驗合格→拆除工裝→結(jié)束。盤車電機的速度不宜太快，本次使用的是6級三相交流異步電機，通過皮帶與主電機連接。

安裝車床托板可充分利用電機的底座、外殼等作為支撐，通過螺栓和焊接的方式進行固定，工裝拆除后需要將設(shè)備上的焊疤打磨清理干凈。車刀選用硬質(zhì)合金刀，車刀的切削深度和走刀量由人工控制，對操作人員的技術(shù)要求較高。最終根據(jù)實際工況三相滑環(huán)車削的深度分別為0.9mm、0.7mm、0.2mm，修復后的滑環(huán)最大跳動1.5絲(0.015mm)，優(yōu)于規(guī)范要求的5絲，電機開啟后無異常現(xiàn)象。

“三點法找風機轉(zhuǎn)子動平衡”和“工裝車削在線修復電機滑環(huán)”的成功應(yīng)用，解決了一次風機振動和電機滑環(huán)打火故障，目前電廠一次風機運行穩(wěn)定。風機和電機屬于通用的機械和電氣設(shè)備，在電廠、水泥廠等工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，此類工法在處理類似問題上具有很強的實用性和經(jīng)濟性，推廣后必定能夠創(chuàng)造較大的經(jīng)濟效益。

作者：張超春，徐丙雷，李海寧

來源：《蘇州中材建設(shè)有限公司》

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