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引風機振動在線監測與現場高速動平衡技術應用

摘要:介紹了振動在線監測儀表的使用和報警回路的設計方案,以及利用VT動平衡儀作現場高速動平衡的實際操作過程,解決了引風機振動在線監測和引風機作現場動平衡的問題。
關鍵詞:在線振動監測;現場動平衡;引風機

引風機軸承大幅振動會引起安裝基礎破壞、風機損壞事故。五陽熱電廠曾發生過一起引風機振動大造成風機損壞報廢事故,造成鍋爐停運。該廠采用先進的VT動平衡儀快速、有效地對引風機作高速動平衡,取得了成功,并在實際應用中不斷完善、創新。
引風機在線振動監測與報警系統的設計方案為:在引風機軸承座上安裝CD—21—S(水平)與CD—21—C(垂直)振動探頭,探頭輸出的振動信號接入LC-810現場動平衡儀中,使運行人員能在線連續監視引風機振動狀況,再將監視儀報警輸出觸點信號分別接入XXS—2A—32G微機閃光報警儀與電鈴回路中,實現了光字牌與電鈴發聲報警功能,將該系統安裝并調試好后投入使用。應用該系統后減少了運行人員工作量,提高了引風機監視質量。當引風機振動超限后,報警功能可提醒運行人員作出正確判斷,及時處理故障,保證了引風機與鍋爐的正常安全運行。
當引風機振動超限停運后,用VT動平衡儀對引風機作動平衡試驗,找出其不平衡點,經過計算后進行配重,可降低引風機振動值到正常范圍內,快速有效地解決了引風機振動超限問題,消除了安全隱患,延長了引風機運行周期。此項試驗成功后,將其推廣至鍋爐一、二次風機,也獲得了成功。

1 引風機振動在線連續監測與報警系統的應用
用LC-810現場動平衡儀在水平(X 方向)與垂直(Y 方向)兩個方向上監視軸承的徑向振動。經驗表明,引風機軸承座振動幅度最大,在風機葉輪側軸承座的水平方向與電機側軸承座的垂直方向上安裝CD—21速度傳感器,速度傳感器輸出電壓正比于振動速度值(峰—峰值),輸出電壓進入85100XY振動監視儀,經放大后驅動表頭,顯示振動速度值,供運行人員監視。

LC-810現場動平衡儀具有報警(報警1)與危險(報警2)輸出功能,當引風機振動幅值超過所設定的報警或危險值時,通過報警比較器(或危險比較器)驅動報警(或危險)繼電器工作,將報警繼電器的一組常開觸點接入XXS—2A—32G微機閃光報警儀光字牌報警回路,危險繼電器的一組常開觸點接入電鈴報警回路,實現了引風機振動超限的聲光報警,提醒運行人員在引風機振動超限時迅速作出正確判斷與操作。
這套系統投入運行后,有效地實現了引風機軸承振動在線監測與報警,減輕了工人的巡檢工作量,提高了引風機運行的安全系數。

2 應用VT動平衡儀作現場高速動平衡,處理引風機振動超限問題
質量不平衡是引發高速旋轉機械軸承振動大最常見的原因,轉子各斷面慣性主軸與轉動軸線重合是理論上的理想平衡狀態,但在實際中不可能做到。為減小質量不平衡造成的振動,現場高速動平衡是有效的常規手段。
現場高速動平衡方法已十分成熟,但在實際操作過程中,一臺具體機械動平衡加重過程和結果受人為因素影響很大。如果工作人員不能正確掌握做動平衡的方法和技巧,可能加重多次后,殘余振動仍偏大。

動平衡加重過程通常包括以下步驟

2.1 基本振動數據的獲取與分析
基本振動數據是指平衡前機械振動的測試記錄,包括軸振的振幅/相位,測振動的方式有人工測量記錄,計算機自動記錄或測振儀表本身的功能。VT動平衡儀集振動測量與數據分析于一身,它可測出機組振動的最大振幅和相位,即確定了轉子的不平衡程度及不平衡部位。當這種振動發生在工作轉速,且振動的振幅和相位基本穩定,即可決定做高速動平衡。
VT動平衡儀有一個光電傳感器,它采用低功耗、高亮度發光二極管作為光源,接通電源后發出可見紅光,配合反光標志可在1~40mm的距離內接收60~3000r/min的轉速信號,用來測量風機的轉速。VT動平衡儀還有一個磁電式速度傳感器,用來測量設備的絕對振動,使用時采用磁性吸盤固定在待測量點上,可測量水平與垂直振動,測量值為雙向振動值(峰—峰值)。

利用VT動平衡儀測量振動需注意以下幾點。
(1) 測量位置:測量位置應選在最能反映轉子振動的點上,一般選在軸承面上或最接近軸承位置的機器的殼體上。
(2) 測量方向:應在軸承內水平和垂直的兩個方向上進行測量,但至少要在能夠有最大振動幅度的方向上進行測量。一般情況下,經常是在水平方向上測量,在測量結果有疑問時,再在兩個方向上測量。
(3) 參考標記:為提供角度和頻率基準,參考標準應標在轉子上容易看到且角度容易測量的地方。
2.2 試加重獲取影響系數
試加重時要確定2個量值,即試加重的角度和質量。經驗表明,角度對加重后振動是否增大起主要作用,必須確保試加重的方位大體正確。試加重不與不平衡位置接近,并盡量加在同一平面與之相反的位置上(即相差180≠)。而試重塊的質量應大小適合,太大可能會造成振動增加太多,對設備造成危險,太小則會使試加重后振動量變化很小,使得計算出的影響系數準確度很低。可用下面的公式作為參考:

Mt=Mr/[Rt*(n/100)]

式中:Mt———試重塊質量,g;Mr———轉子質量,g;Rt———試加重半徑,cm;n ———轉速,r/min。
影響引風機動平衡的最主要部位是引風機葉輪質量的配置不平衡,因此試重應加在葉輪上。
實踐表明:加試重是引風機動平衡最關鍵的一個步驟,若試重加的適當,引風機振動量有明顯的變化,所獲得的影響系數準確,則可減少加重次數,提高動平衡成功率。

2.3 正式加重做動平衡
獲得影響系數后,通過計算或用VT動平衡儀計算出第一次加重的質量和相位,然后在相應部位加重,若加重后振動結果還不滿意,可進行第二次加重,直到滿意為止。如果影響系數準確,那么這種加重過程只需2~3次可完成,甚至一次即可成功。

上述加重過程是在引風機高速(工作轉速)下的動平衡。VT動平衡儀的信號分析功能可記錄引風機在低速下的振動狀況,若轉子(軸)低頻時有大幅振動。則可能是其它原因(如安裝基礎不牢固,安裝螺絲松動或軸承間配合間隙過大)引起,此時可采取相應措施消除,然后再做高速動平衡。
2.4 應用實例
五陽熱電廠1#引風機于2004年9月18日作動平衡試驗,將光電傳感器安裝在距引風機軸承1~40mm的位置上,再將光電傳感器、磁電式速度傳感器與VT動平衡儀連接起來,接通VT動平衡儀電源,開引風機,用磁電式速度傳感器在引風機軸承座上測出引風機水平方向振動的最大值及相位(以反光標志處為相位的零位)。根據經驗對引風機加試重,第二次開引風機,可測出振動的最大值及相位,按照影響系數計算出需要配重的重量及相位點,然后在引風機葉輪對應位置上焊上相應重量的配重塊,再開引風機測量其振動值與相位,一般情況下引風機振動值可降至正常值(50μm以下),若振動值仍偏大,可繼續配重直至正常為止。
3 結語
自從引風機在線監測與現場高速動平衡技術在五陽熱電廠應用以來,一直運行良好,監測到引風機超限運行10次,并及時做到了振動超限引風機的現場高速動平衡,避免了引風機事故的再次發生。通過此次改造,為引風機振動在線監測和振動超限處理問題找到了一個好的途徑。


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