1、第章 辅助设备及系统故障 4.1 概述概述 通常把锅炉、汽轮机、发电机称为火电厂的三大主机，其余保证主机正常运行的所有设备均称辅助设备。支撑锅炉连续产出蒸汽的配套设备及系统称为锅炉辅助设备及系统。不言而喻，辅助设备及系统的安全性是十分重要的，不仅它是整个电厂安全生产的有机组成部分，更因为它种类、数量繁多、系统构成异常复杂，其事故隐患、故障出现机率很高，电厂检修消缺的大部份工作日都耗在其中，故对辅助设备及系统可能出现的故障应该充分重视。辅助设备及系统主要指送、引风机、给水泵等及相关系统 4.2 辅助设备及系统故障类别辅助设备及系统故障类别 锅炉主要辅助设备（送、引风机、给水泵）均属高速转动机械，
2、因此故障有其共性方面（大部分），也有特定设备的故障特殊性。下面进行大致的分类。一一.机械本体发生的故障机械本体发生的故障(一)振动 这是一种最普遍、最经常发生的故障形式，它的产生具有多种原因，有时是单个因素，有时是多个综合因素酿成的结果。最主要最直接原因为不平衡。任何质量不平衡均带来转动机械的振动，如引风机叶片积灰（或中空叶片进灰）、叶轮叶片冲蚀、磨损及腐蚀等。轴不对中、动静碰摩、热变形、连接螺栓或基础松动等也会引起机组振动。(二)断叶片(三)转子弯曲(四)油膜振荡(五)动叶卡涩(六)喘振与失速（风机）(七)汽蚀（泵）(八)轴封渗漏二、轴承、液力联轴器、润滑油及冷却器的故障二、轴承、液力联轴器
3、、润滑油及冷却器的故障三、电动机、汽轮机及前置泵的故障三、电动机、汽轮机及前置泵的故障四、连接管道、烟风道及相关阀门、管件的故障四、连接管道、烟风道及相关阀门、管件的故障五、热工、电气保护的故障五、热工、电气保护的故障4.3 送风机的故障送风机的故障一、转子不平衡一、转子不平衡 特征频率为1倍频，振动波形为正弦波，振动的稳定性比较好，对负荷变化不敏感。二、转子不对中二、转子不对中 特征频率为2倍频（2N），同时伴随有1倍频，振动稳定性比较好，振动随负荷变化剧烈。三、动静部分发生碰磨：三、动静部分发生碰磨：振动不稳定，振动频谱较复杂，是基频（1N），高次谐波（nN）和分数谐波的组合，时域波形有削
4、波现象。四、转动部件松动四、转动部件松动 振动稳定性较差，与负荷关系密切，特征频率为次谐波组合。五、轴承故障五、轴承故障 振动稳定性较差，与负荷无关，特征频率为1N、2N，同时伴有高次谐波。六、地脚螺钉松动六、地脚螺钉松动 特征频率为2N，同时伴随有极高频率，且随负荷增加而振幅增大 七、动叶卡涩七、动叶卡涩 轴流风机有时在运行中出现动叶调节困难或完全不能调节的现象。多数情况是不完全燃烧造成碳垢或灰尘堵塞住叶片与轮毂之间的空隙而造成动叶卡涩、调节困难，也可能因风机调节油系统故障和轮毂内部调节机构损坏等。八、焊缝质量引起送风机事故八、焊缝质量引起送风机事故 事故发生前运行情况正常，轴承振动、油温情
5、况均在安全范围。事故发生后，送风机整体变形、蜗壳多处断裂，100kg重的叶轮前盘板连带3块叶片击破蜗壳飞出，轴弯曲，后轴承盖崩飞、地脚螺栓断裂。原因分析：焊缝顶端有旧裂痕（长145mm），焊缝中间240mm长存在未焊透缺陷，尾端60mm焊缝有密集气孔，夹渣，其他焊缝也有焊接质量不良问题。九、喘振与失速九、喘振与失速(一)喘振 具有驼峰形性能曲线的轴流风机的出口风压、风量及电机电流在瞬间发生很大波动，引起剧烈的振动和噪音，这种现象称为喘振。.喘振产生原因 图4-1是典型的具有驼峰形的轴流风机的Q-P性能曲线，表示风机压力P随气体流量Q的变化关系。当风机输出风量与系统所需风量相等且等于QK时，风机
6、的压力达到最大值PK，大于或小于QK时风机压力就下降。常称K点为风机稳定工作的极限点。q 当风机在K点右侧的A点工作时，若系统因风机出口挡板关系，阻力升高，系统中需求的风量将会减小，相当于风道特性曲线变陡。q 为适应系统阻力变化，风机工作点由A点移至B点，输出风量减少、风压随之升高，与风道的工况变化相一致。风机的工作状态能够自动地与系统的工况保存平衡、稳定地工作。通常称P=f(Q)特性曲线K点右侧的区域为风机的稳定工作区。q 如果风机的运行工况越过K点左移至E点时，系统受扰动阻力突然升高，则风道中的风量将会减少。但此时风机产生的风压下降了（PENPSHr (4-3)上式可以作为汽蚀 故障诊断准
7、则。有效汽蚀余量NPSHd与装置参数及液体性质（Ps、Pc、Hg、hw、Vs）有关，据此可以分析给水泵发生汽化的条件。(1)Hg几何倒灌高度减小，即若实际水位过低时，使NPSHd呈负值，泵入口将产生汽化。(2)除氧器由于机组甩负荷压力突降（Ps减小），由于给水箱容量大，温度下降滞后于压力下降，使泵入口压力瞬间等于或低于泵入口水温对应的饱和压力PsPv，NPSHd呈负值，泵入口水发生汽化。(3)前置泵入口滤网阻塞，滤网差压增大，吸入管阻力损失hw增大，使NPSHd减小，造成泵入口汽化。必需汽蚀余量NPSHr只与泵进口部分的运动参数（V0、W0）有关，而在一定转速和流量下，运动参数是由几何参数决定
8、的，即NPSHr是由泵本身的吸入室和叶轮进口部分的几何参数决定的，与外界因素无关，NPSHr越小，泵的抗汽蚀性能越好。三、给水泵振动故障诊断(一)给水泵振动故障频谱 给水泵内部存在机械和水力产生的扰动力，因此引起给水泵运转中产生振动，给水泵最常见，最重要的振动成分可以振动故障频谱曲线表示图-中。(二)给水泵振动故障类别1.低频振动 指旋转频率（工频）以下的频率分量。这类振动分量有时振幅不高，但短时间内极易被激发，具有潜在危险。（1）轴承的油膜涡动和油膜振荡（频率范围在0.450.55N）高速给水泵滑动轴承与轴颈之间存在间隙及偏心度，转轴运转中，轴颈将围绕空间某一点产生甩转（或涡动），涡动频率一
9、般接近转轮转速的一半，亦称半速涡动。若涡动频率接近转子的临界转速，其涡动振幅被共振放大，形成“油膜振荡”事故。（2）结构共振 当泵本体机械水力的扰动频率与（转子支承泵底座）弹性系统或泵组基础管路系统的某一固有振动频率相接近均可能产生结构共振，从而导致基础下沉，轴裂纹、弯曲、不对中等故障发生。给水泵多为柔性转子，其一阶固有频率低于工频，因此结构共振通常在低频情况下发生。（3）自激振动 大量实践表明，高速转动机械的密封间隙可能激发振动，多道口环密封的最大缺点是增加摩阻，因摩阻形成负阻尼力，从而引起自激振动。（4）水力引起的低频振动（015Hz）1叶轮外径与壳体间隙形成的涡流及叶轮出口的回流引起的低
10、频振动。2由于泵入口压力较低或管道中水的扰动造成的低频振动。3在低流量工作时，也可能造成低频振动。2、基频或工频振动（频率为1N）转子质量不平衡是造成一倍频振动的主要原因，基频或一倍频振动在转动机械中出现的机会最多，最普遍。主要有以下几种原因：(1)转子制造出厂时存在的残余不平衡。(2)泵叶轮运转中，由于局部磨损、腐蚀、脱落或异物堵塞等原因，均会造成不平衡。(3)热弯形或转子弯曲引起不平衡。(4)部件的偏转，尤其是环状密封和平衡活塞的偏转会形成不平衡。(5)叶片间的不平衡的水流模式和水流量造成水力不平衡。3、二倍频振动（频率为2N）不对中产生二倍频（2N）振动。不对中的两种基本形式为弯轴或不配
11、套的轴承和同一传动链上机器的轴中心偏差。较高的轴向振动是不对中的重要表现。频率为1N、2N成分振动电平之比通常作为衡量不对中程度的重要指标。此外，振动轴承或密封夹也能引起二倍频振动分量，轴承裂纹也会引起频率为1N、2N为主的振动。4、谐波成分引起的振动（频率范围为2N10N）轴承松动和其他机械松动通常会产生较大的2N、3N、4N的振动分量，另外，动静碰磨、转子裂纹会产生此频率范围的振动。5、汽蚀引起的振动 汽蚀会引起泵组剧烈振动，并伴有噪声这种振动频率高达10002000Hz。(三)给水泵振动监测诊断 1、分频段监测诊断 采用分频段监测技术，是将给水泵振动频带划分成几个分频带，每个频带区域对应
12、一种或几种故障，对故障进行分频带监测、控制。通过实验或试验得到各种典型故障的频率特征，报警频带即可选择。参考的给水泵监测频带和所对应的故障如表4-1所示.表4-1 锅炉给水泵振动分析频带和反映的主要故障 2、频带振动的控制 目前，国外已采用谱频带振动电平报警法对给水泵故障进行诊断控制。通常利用两种报警带谱：峰值带谱和功率带谱。常用的功率带谱系统要计算每个频带内所有谱峰值所引起的总能量，每一频带内计算的能量与在确定全频带时用相同的谱频带振动电平计算公式：（4-4）式中 OA频带振动电平 n频带内谱线数 Fi谱值 NBF所选窗函数的噪声带宽 选择Hanning窗，NBF=1.5，因此 （4-5）根据计算所得OA值，参照表找出可能的故障原因。21niBFiOAFN210.81651,2,niiOAFin 对测取的振动数据，运用统计分析的方法决定报警限值，进而再对报警值进行实验评估和修正。CSI公司已推出给水泵的推荐谱频带振动电平报警值，见表4-2。表4-2推荐的锅炉给水泵系统的预警和报警电平（in/s）由表4-2可见，低频段报警值约为全频段振动电平数1/21/5，根据国外相关资料介绍，当低频振动电平达到全振电平的1/31/4，应当引起充分的注意。对给水泵振动的分频段控制对于给水泵潜在故障，尤其对于低频振动提供了有效的监测诊断方法。
