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風(fēng)機選型與安裝
負壓風(fēng)機廠風(fēng)機運行中常見故障原因分析及其處理可靠編碼器和測速
風(fēng)機是一種將原動機的機械能轉(zhuǎn)換為輸送氣體、給予氣體能量的機械，它是火電廠中不可少的機械設(shè)備，主要有送風(fēng)機、引風(fēng)機、一次風(fēng)機、密封風(fēng)機和排粉機等，消耗電能約占發(fā)電廠發(fā)電量的1．5％～3．0％。在火電廠的實際運行中，風(fēng)機，特別是引風(fēng)機由于運行條件較惡劣，故障率較高，據(jù)有關(guān)統(tǒng)計資料，引風(fēng)機平均每年發(fā)生故障為2次，送風(fēng)機平均每年發(fā)生故障為0．4次，從而導(dǎo)致機組非計劃停運或減負荷運行。因此，迅速判斷風(fēng)機運行中故障產(chǎn)生的原因，采取得力措施解決是發(fā)電廠連續(xù)安全運行的保障。雖然風(fēng)機的故障類型繁多，原因也很復(fù)雜，但根據(jù)調(diào)查電廠實際運行中風(fēng)機故障較多的是：軸承振動、軸承溫度高、動葉卡澀、保護裝置誤動。
1 風(fēng)機軸承振動超標
風(fēng)機軸承振動是運行中常見的故障，風(fēng)機的振動會引起軸承和葉片損壞、螺栓松動、機殼和風(fēng)道損壞等故障，嚴重危及風(fēng)機的安全運行。風(fēng)機軸承振動超標的原因較多，如能針對不同的現(xiàn)象分析原因采取恰當?shù)奶幚磙k法，往往能起到事半功倍的效果。
1．1 不停爐處理葉片非工作面積灰引起風(fēng)機振動
這類缺陷常見于鍋爐引風(fēng)機，現(xiàn)象主要表現(xiàn)為風(fēng)機在運行中振動突然上升。這是因為當氣體進入葉輪時，與旋轉(zhuǎn)的葉片工作面存在一定的角度，根據(jù)流體力學(xué)原理，氣體在葉片的非工作面一定有旋渦產(chǎn)生，于是氣體中的灰粒由于旋渦作用會慢慢地沉積在非工作面上。機翼型的葉片最易積灰。當積灰達到一定的重量時由于葉輪旋轉(zhuǎn)離心力的作用將一部分大塊的積灰甩出葉輪。由于各葉片上的積灰不可能完全均勻一致，聚集或可甩走的灰塊時間不一定同步，結(jié)果因為葉片的積灰不均勻?qū)е氯~輪質(zhì)量分布不平衡，從而使風(fēng)機振動增大。
在這種情況下，通常只需把葉片上的積灰鏟除，葉輪又將重新達到平衡，從而減少風(fēng)機的振動。在實際工作中，通常的處理方法是臨時停爐后打開風(fēng)機機殼的人孔門，檢修人員進入機殼內(nèi)清除葉輪上的積灰。這樣不僅環(huán)境惡劣，存在不安全因素，而且造成機組的非計劃停運，檢修時間長，勞動強度大。經(jīng)過研究，提出了一個經(jīng)實際證明行之有效的處理方法。如圖1所示，在機殼喉舌處（A點，徑向?qū)χ~輪）加裝一排噴嘴（4～5個），將噴嘴調(diào)成不同角度。噴嘴與沖灰水泵相連，將沖灰水作為沖洗積灰的動力介質(zhì)，降低負荷后停單側(cè)風(fēng)機，在停風(fēng)機的瞬間迅速打開閥門，利用葉輪的慣性作用噴洗葉片上的非工作面，打開在機殼底部加裝的閥門將沖灰水排走。這樣就實現(xiàn)了不停爐而處理風(fēng)機振動的目的。用沖灰水作清灰的介質(zhì)，和用蒸汽和壓縮空氣相比，具有對噴嘴結(jié)構(gòu)要求低、清灰范圍大、效果好、對葉片磨損小等優(yōu)點。
1．2 不停爐處理葉片磨損引起的振動
磨損是風(fēng)機中最常見的現(xiàn)象，風(fēng)機在運行中振動緩慢上升，一般是由于葉片磨損，平衡破壞后造成的。此時處理風(fēng)機振動的問題一般是在停爐后做動平衡。根據(jù)風(fēng)機的特點，經(jīng)過多次實踐，總結(jié)了以下可在不停爐的情況下對風(fēng)機進行動平衡試驗工作。
1）在機殼喉舌徑向?qū)χ~輪處（如圖1）加裝一個手孔門，因為此處離葉輪外圓邊緣距離最近，只有200 mm多，人站在風(fēng)機外面，用手可以進行內(nèi)部操 作。風(fēng)機正常運行的情況下手孔門關(guān)閉。
2）振動發(fā)生后將風(fēng)機停下（單側(cè)停風(fēng)機），將手孔門打開，在機殼外對葉輪進行試加重量。
3）找完平衡后，計算應(yīng)加的重量和位置，對葉輪進行焊接工作。
在實際工作中，用三點法找動平衡較為簡單方便。試加重量的計算公式為
P＜＝250×A0×G／D（3000／n）2（g）
為了盡快找到應(yīng)加的重量和位置，應(yīng)根據(jù)平時的數(shù)據(jù)多總結(jié)經(jīng)驗。根據(jù)經(jīng)驗，Y4－73－11－22D的風(fēng)機振動0．10 mm時不平衡重量為2 000 g；M5－29－11－18D的排粉機振動0．10 mm時不平衡重量120 g；軸流ASN2125／1250型引風(fēng)機振動為0．10 mm時不平衡重量只有80 g左右。為了達到不停爐處理葉片磨損引起的振動問題的目的，平時須加強對風(fēng)門擋板的維護，減少風(fēng)門擋板的漏風(fēng)，在單側(cè)風(fēng)機停運時能防止熱風(fēng)從停運的送風(fēng)機處漏出以維持良好的工作環(huán)境。
1．3 空預(yù)器的腐蝕導(dǎo)致風(fēng)機振動間斷性超標
這種情況通常發(fā)生在燃油鍋爐上。燃油鍋爐引風(fēng)機前一般沒有電除塵，煙、風(fēng)道較短，空預(yù)器的波紋板和定位板由于低溫腐蝕，波紋板腐蝕成小薄鋼片，小薄鋼片隨煙氣一起直接打擊在風(fēng)機葉片上，一方面造成風(fēng)機的受迫振動，另一方面一些小薄鋼片鑲嵌在葉片上，由于葉片的動不平衡使風(fēng)機振動。這種現(xiàn)象是筆者在長期的實際生產(chǎn)中觀察到的結(jié)果。處理方法是及時更換腐蝕的波紋板，采用方法防止空預(yù)器的低溫腐蝕，提高排煙溫度和進風(fēng)溫度（一般應(yīng)高于60℃以避開露點），波紋板也可使用耐腐蝕的考登鋼或金屬搪瓷。
1．4 風(fēng)道工程振動導(dǎo)致引風(fēng)機的振動
煙、風(fēng)道的振動通常會引起風(fēng)機的受迫振動。這是生產(chǎn)中容易出現(xiàn)而又容易忽視的情況。風(fēng)機出口擴散筒隨負荷的增大，進、出風(fēng)量增大，振動也會隨之改變，而一般擴散筒的下部只有4個支點，如圖2所示，另一邊的接頭石棉帆布是軟接頭，這樣一來整個擴散筒的60％重量是懸吊受力。從圖中可以看出軸承座的振動直接與擴散筒有關(guān)，故負荷越大，軸承產(chǎn)生振動越大。針對這種狀況，在擴散筒出口端下面增加一個活支點（如圖3），可升可降可移動。當機組負荷變化時，只需微調(diào)該支點，即可消除振動。經(jīng)過現(xiàn)場實踐效果非常顯著。該種情況在風(fēng)道較短的情況下更容易出現(xiàn)。
1．5 動、靜部分相碰引起風(fēng)機振動
在生產(chǎn)實際中引起動、靜部分相碰的主要原因：
（1）葉輪和進風(fēng)口（集流器）不在同一軸線上。
（2）運行時間長后進風(fēng)口損壞、變形。
（3）葉輪松動使葉輪晃動度大。
（4）軸與軸承松動。
（5）軸承損壞。
（6）主軸彎曲。
根據(jù)不同情況采取不同的處理方法。引起風(fēng)機振動的原因很多，其它如連軸器中心偏差大、基礎(chǔ)或機座剛性不夠、原動機振動引起等等，有時是多方面的原因造成的結(jié)果。實際工作中應(yīng)認真總結(jié)經(jīng)驗，多積累數(shù)據(jù)，掌握設(shè)備的狀態(tài)，摸清設(shè)備劣化的規(guī)律，出現(xiàn)問題就能有的放矢地采取相應(yīng)措施解決。
2 軸承溫度高
風(fēng)機軸承溫度異常升高的原因有三類：潤滑不良、冷卻不夠、軸承異常。離心式風(fēng)機軸承置于風(fēng)機外，若是由于軸承疲勞磨損出現(xiàn)脫皮、麻坑、間隙增大引起的溫度升高，一般可以通過聽軸承聲音和測量振動等方法來判斷，如是潤滑不良、冷卻不夠的原因則是較容易判斷的。而軸流風(fēng)機的軸承集中于軸承箱內(nèi)，置于進氣室的下方，當發(fā)生軸承溫度高時，由于風(fēng)機在運行，很難判斷是軸承有問題還是潤滑、冷卻的問題。實際工作中應(yīng)先從以下幾個方面解決問題。
�。�1）加油是否恰當。應(yīng)當按照定期工作的要求給軸承箱加油。軸承加油后有時也會出現(xiàn)溫度高的情況，主要是加油過多。這時現(xiàn)象為溫度持續(xù)不斷上升，到達某點后（一般在比正常運行溫度高10℃～15℃左右）就會維持不變，然后會逐漸下降。
（2）冷卻風(fēng)機小，冷卻風(fēng)量不足。引風(fēng)機處的煙溫在120℃～140℃，軸承箱如果沒有有效的冷卻，軸承溫度會升高。比較簡單同時又節(jié)約廠用電的解決方法是在輪轂側(cè)軸承設(shè)置壓縮空氣冷卻。當溫度低時可以不開啟壓縮空氣冷卻，溫度高時開啟壓縮空氣冷卻。
（3）確認不存在上述問題后再檢查軸承箱。
3 動葉卡澀
軸流風(fēng)機動葉調(diào)節(jié)是通過傳動機構(gòu)帶動滑閥改變液壓缸兩側(cè)油壓差實現(xiàn)的。在軸流風(fēng)機的運行中，有時會出現(xiàn)動葉調(diào)節(jié)困難或完全不能調(diào)節(jié)的現(xiàn)象。出現(xiàn)這種現(xiàn)象通常會認為是風(fēng)機調(diào)節(jié)油工程故障和輪轂內(nèi)部調(diào)節(jié)機構(gòu)損壞等。但在實際中通常是另外一種原因：在風(fēng)機動葉片和輪轂之間有一定的空隙以實現(xiàn)動葉角度的調(diào)節(jié)，但不完全燃燒造成碳垢或灰塵堵塞空隙造成動葉調(diào)節(jié)困難。動葉卡澀的現(xiàn)象在燃油鍋爐和采用水膜除塵的鍋爐比較普遍，解決的措施主要有
�。�1）盡量使燃油或煤燃燒充分，減少碳黑，適當提高排煙溫度和進風(fēng)溫度，避免煙氣中的硫在空預(yù)器中的結(jié)露。
�。�2）在葉輪進口設(shè)置蒸汽吹掃管道，當風(fēng)機停機時對葉輪進行清掃，保持葉輪清潔，蒸汽壓力＜＝0．2MPa，溫度＜＝200℃。
�。�3）適時調(diào)整動葉開度，防止葉片長時間在一個開度造成結(jié)垢，風(fēng)機停運后動葉應(yīng)間斷地在0～55°活動。
（4）經(jīng)常檢查動葉傳動機構(gòu)，適當加潤滑油。
4 旋轉(zhuǎn)失速和喘振
旋轉(zhuǎn)失速是氣流沖角達到臨界值附近時，氣流會離開葉片凸面，發(fā)生邊界層分離從而產(chǎn)生大量區(qū)域的渦流造成風(fēng)機風(fēng)壓下降的現(xiàn)象。喘振是由于風(fēng)機處在不穩(wěn)定的工作區(qū)運行出現(xiàn)流量、風(fēng)壓大幅度波動的現(xiàn)象。這兩種不正常工況是不同的，但是它們又有一定的關(guān)系。風(fēng)機在喘振時一般會產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)氣流，但旋轉(zhuǎn)失速的發(fā)生只決定于葉輪本身結(jié)構(gòu)性能、氣流情況等因素，與風(fēng)煙道工程的容量和形狀無關(guān)，喘振則風(fēng)機本身與風(fēng)煙道都有關(guān)系。旋轉(zhuǎn)失速用失速探針來檢測，喘振用U形管取樣，兩者都是壓差信號驅(qū)動差壓開關(guān)報警或跳機。但在實際運行中有兩種原因使差壓開關(guān)容易出現(xiàn)誤動作：1）煙氣中的灰塵堵塞失速探針的測量孔和U形管容易堵塞；2）現(xiàn)場條件振動大。該保護的可靠性較差。由于風(fēng)機發(fā)生旋轉(zhuǎn)失速和喘振時，爐膛風(fēng)壓和風(fēng)機振動都會發(fā)生較大的變化，在風(fēng)機調(diào)試時通過動葉安裝角度的改變使風(fēng)機正常工作點遠離風(fēng)機的不穩(wěn)定區(qū)，隨著目前風(fēng)機設(shè)計制造水平的提高，可以將風(fēng)機跳閘保護中喘振保護取消，改為“發(fā)訊”，當出現(xiàn)旋轉(zhuǎn)失速或喘振信號后運行人員通過調(diào)節(jié)動葉開度使風(fēng)機脫離旋轉(zhuǎn)脫流區(qū)或喘振區(qū)而保持風(fēng)機連續(xù)穩(wěn)定運行，從而減少風(fēng)機的意外停運。
5 結(jié)束語
隨著中國風(fēng)機制造水平的提高，風(fēng)機的效率和可靠性不斷提高，但風(fēng)機在實際運用中故障的情況仍較多，完善工程
風(fēng)力發(fā)電機不僅曝露于自然環(huán)境中，而且必須在最惡劣的條件下絕對可靠地運行。即使在運行20或30年后，人們?nèi)匀幌Ｍ鼈兡軌蛟谌魏翁鞖庵斜３肿罴训倪\行狀態(tài)，提供最高的經(jīng)濟效益，并具有最短的停機時間。要實現(xiàn)這些目標，需要采用精密的具有安全和性能可靠性的傳感器技術(shù)。增量式傳感器和測速發(fā)電機起著主要作用，它們必須同時滿足可靠性和耐用性方面的苛刻要求。陸上和海上風(fēng)力發(fā)電機通常都會使用十多個能正確完成任務(wù)并耐受極其嚴酷的環(huán)境條件的傳感器。
如同風(fēng)力發(fā)電機在尺寸、性能和結(jié)構(gòu)上的有所不同，對其所用傳感器的要求也多種多樣。如果希望在該市場取得成功，就必須考慮風(fēng)機制造商和業(yè)主在結(jié)構(gòu)、維護和運行方面的不同需求。堡盟廣泛的產(chǎn)品系列融合了堡盟豐富的技術(shù)知識和多年的專業(yè)經(jīng)驗，能充分滿足以上要求。堡盟集團運動控制產(chǎn)品部門可為風(fēng)能行業(yè)中的各種應(yīng)用提供滿足當前及未來要求的合適產(chǎn)品（圖1a、圖1b）。
為了確保風(fēng)力發(fā)電機實現(xiàn)頂級性能和最佳效率，必須根據(jù)風(fēng)力、風(fēng)向調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子速度。用于監(jiān)測轉(zhuǎn)速的增量式傳感器可直接安裝在轉(zhuǎn)子輪轂上或者安裝在風(fēng)力發(fā)電機的傳動工程上，用以獲取當前的轉(zhuǎn)子速度，并將信息傳輸至主控制器。
絕對值編碼器可隨時提供轉(zhuǎn)子位置反饋，其最大分辨率為17位，并常常采用并聯(lián)增量通道來獲得冗余速度反饋。更多的高性能產(chǎn)品還包括HDmag系列新型無軸承磁編碼器，這些編碼器也能精確地完成發(fā)電機反饋任務(wù)。憑借極其緊湊的結(jié)構(gòu)設(shè)計，它們在安裝過程中允許較大的軸向和徑向容差。用于高度動態(tài)應(yīng)用的無軸承編碼器可直接安裝在快速旋轉(zhuǎn)的發(fā)電機軸上，在20年時間中需完成25,000,000,000多圈。這顯然超出了球軸承的能力。最大通孔直徑為740 mm的編碼器直接安裝在輪轂上（圖2）。無軸承編碼器每轉(zhuǎn)產(chǎn)生500,000多個脈沖，憑借這一高分辨率它們可以精確采集相對較低的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速。
轉(zhuǎn)子葉片的槳距角是風(fēng)力發(fā)電機發(fā)電效率的關(guān)鍵。為了最大限度地利用不同風(fēng)向的風(fēng)力，轉(zhuǎn)子葉片的迎風(fēng)面必須與風(fēng)向保持一致。由于在斷電時絕對值編碼器（圖3）也能保存位置值，并在冗余發(fā)電機重新啟動時作為參考循環(huán)，因此它們是位置反饋的首選產(chǎn)品。
用于發(fā)電機反饋的編碼器
發(fā)電機轉(zhuǎn)速是風(fēng)力發(fā)電場運行的重要因素：首先是確保穩(wěn)定的電網(wǎng)供電，其次是在超過最高轉(zhuǎn)速極限時使風(fēng)機緊急停止。實踐證明，對這些應(yīng)用而言，增量式編碼器是一種可靠的選擇。由于超速開關(guān)可作為超出速度閾值時的緊急停止觸發(fā)器（圖4），增量式編碼器可與之配合使用，在發(fā)電場的盈利能力和運行安全方面起著關(guān)鍵作用。
為了最佳地利用主導(dǎo)風(fēng)以確保風(fēng)力發(fā)電場的發(fā)電效率最高，機艙必須旋轉(zhuǎn)并與當前風(fēng)向保持一致。所謂的方位角定位需要同時獲取旋轉(zhuǎn)方向和位置。該任務(wù)通常由絕對值多圈編碼器（圖7）通過光感應(yīng)或磁感應(yīng)來完成。緊湊的結(jié)構(gòu)、極高的抗沖擊和抗振動能力以及極廣的工作溫度范圍，確保絕對值多圈編碼器具有長期的可靠性。堡盟提供的擁有專利保護的編碼器解決方案可耐受最高500 G的持續(xù)沖擊影響，并采用電絕緣軸有效防止軸電流的影響。
滿足嚴格的安全要求的堡盟編碼器系列包括大批不同機械結(jié)構(gòu)的絕對值和增量式編碼器（圖8），它們均符合SIL3（IEC 62061）和PLe標準（EN ISO 13849-1）。
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1 風(fēng)機軸承振動超標
風(fēng)機軸承振動是運行中常見的故障，風(fēng)機的振動會引起軸承和葉片損壞、螺栓松動、機殼和風(fēng)道損壞等故障，嚴重危及風(fēng)機的安全運行。風(fēng)機軸承振動超標的原因較多，如能針對不同的現(xiàn)象分析原因采取恰當?shù)奶幚磙k法，往往能起到事半功倍的效果。
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這類缺陷常見于鍋爐引風(fēng)機，現(xiàn)象主要表現(xiàn)為風(fēng)機在運行中振動突然上升。這是因為當氣體進入葉輪時，與旋轉(zhuǎn)的葉片工作面存在一定的角度，根據(jù)流體力學(xué)原理，氣體在葉片的非工作面一定有旋渦產(chǎn)生，于是氣體中的灰粒由于旋渦作用會慢慢地沉積在非工作面上。機翼型的葉片最易積灰。當積灰達到一定的重量時由于葉輪旋轉(zhuǎn)離心力的作用將一部分大塊的積灰甩出葉輪。由于各葉片上的積灰不可能完全均勻一致，聚集或可甩走的灰塊時間不一定同步，結(jié)果因為葉片的積灰不均勻?qū)е氯~輪質(zhì)量分布不平衡，從而使風(fēng)機振動增大。
在這種情況下，通常只需把葉片上的積灰鏟除，葉輪又將重新達到平衡，從而減少風(fēng)機的振動。在實際工作中，通常的處理方法是臨時停爐后打開風(fēng)機機殼的人孔門，檢修人員進入機殼內(nèi)清除葉輪上的積灰。這樣不僅環(huán)境惡劣，存在不安全因素，而且造成機組的非計劃停運，檢修時間長，勞動強度大。經(jīng)過研究，提出了一個經(jīng)實際證明行之有效的處理方法。如圖1所示，在機殼喉舌處（A點，徑向?qū)χ~輪）加裝一排噴嘴（4～5個），將噴嘴調(diào)成不同角度。噴嘴與沖灰水泵相連，將沖灰水作為沖洗積灰的動力介質(zhì)，降低負荷后停單側(cè)風(fēng)機，在停風(fēng)機的瞬間迅速打開閥門，利用葉輪的慣性作用噴洗葉片上的非工作面，打開在機殼底部加裝的閥門將沖灰水排走。這樣就實現(xiàn)了不停爐而處理風(fēng)機振動的目的。用沖灰水作清灰的介質(zhì)，和用蒸汽和壓縮空氣相比，具有對噴嘴結(jié)構(gòu)要求低、清灰范圍大、效果好、對葉片磨損小等優(yōu)點。
1．2 不停爐處理葉片磨損引起的振動
磨損是風(fēng)機中最常見的現(xiàn)象，風(fēng)機在運行中振動緩慢上升，一般是由于葉片磨損，平衡破壞后造成的。此時處理風(fēng)機振動的問題一般是在停爐后做動平衡。根據(jù)風(fēng)機的特點，經(jīng)過多次實踐，總結(jié)了以下可在不停爐的情況下對風(fēng)機進行動平衡試驗工作。
1）在機殼喉舌徑向?qū)χ~輪處（如圖1）加裝一個手孔門，因為此處離葉輪外圓邊緣距離最近，只有200 mm多，人站在風(fēng)機外面，用手可以進行內(nèi)部操 作。風(fēng)機正常運行的情況下手孔門關(guān)閉。
2）振動發(fā)生后將風(fēng)機停下（單側(cè)停風(fēng)機），將手孔門打開，在機殼外對葉輪進行試加重量。
3）找完平衡后，計算應(yīng)加的重量和位置，對葉輪進行焊接工作。
在實際工作中，用三點法找動平衡較為簡單方便。試加重量的計算公式為
P＜＝250×A0×G／D（3000／n）2（g）
為了盡快找到應(yīng)加的重量和位置，應(yīng)根據(jù)平時的數(shù)據(jù)多總結(jié)經(jīng)驗。根據(jù)經(jīng)驗，Y4－73－11－22D的風(fēng)機振動0．10 mm時不平衡重量為2 000 g；M5－29－11－18D的排粉機振動0．10 mm時不平衡重量120 g；軸流ASN2125／1250型引風(fēng)機振動為0．10 mm時不平衡重量只有80 g左右。為了達到不停爐處理葉片磨損引起的振動問題的目的，平時須加強對風(fēng)門擋板的維護，減少風(fēng)門擋板的漏風(fēng)，在單側(cè)風(fēng)機停運時能防止熱風(fēng)從停運的送風(fēng)機處漏出以維持良好的工作環(huán)境。
1．3 空預(yù)器的腐蝕導(dǎo)致風(fēng)機振動間斷性超標
這種情況通常發(fā)生在燃油鍋爐上。燃油鍋爐引風(fēng)機前一般沒有電除塵，煙、風(fēng)道較短，空預(yù)器的波紋板和定位板由于低溫腐蝕，波紋板腐蝕成小薄鋼片，小薄鋼片隨煙氣一起直接打擊在風(fēng)機葉片上，一方面造成風(fēng)機的受迫振動，另一方面一些小薄鋼片鑲嵌在葉片上，由于葉片的動不平衡使風(fēng)機振動。這種現(xiàn)象是筆者在長期的實際生產(chǎn)中觀察到的結(jié)果。處理方法是及時更換腐蝕的波紋板，采用方法防止空預(yù)器的低溫腐蝕，提高排煙溫度和進風(fēng)溫度（一般應(yīng)高于60℃以避開露點），波紋板也可使用耐腐蝕的考登鋼或金屬搪瓷。
1．4 風(fēng)道工程振動導(dǎo)致引風(fēng)機的振動
煙、風(fēng)道的振動通常會引起風(fēng)機的受迫振動。這是生產(chǎn)中容易出現(xiàn)而又容易忽視的情況。風(fēng)機出口擴散筒隨負荷的增大，進、出風(fēng)量增大，振動也會隨之改變，而一般擴散筒的下部只有4個支點，如圖2所示，另一邊的接頭石棉帆布是軟接頭，這樣一來整個擴散筒的60％重量是懸吊受力。從圖中可以看出軸承座的振動直接與擴散筒有關(guān)，故負荷越大，軸承產(chǎn)生振動越大。針對這種狀況，在擴散筒出口端下面增加一個活支點（如圖3），可升可降可移動。當機組負荷變化時，只需微調(diào)該支點，即可消除振動。經(jīng)過現(xiàn)場實踐效果非常顯著。該種情況在風(fēng)道較短的情況下更容易出現(xiàn)。
1．5 動、靜部分相碰引起風(fēng)機振動
在生產(chǎn)實際中引起動、靜部分相碰的主要原因：
（1）葉輪和進風(fēng)口（集流器）不在同一軸線上。
（2）運行時間長后進風(fēng)口損壞、變形。
（3）葉輪松動使葉輪晃動度大。
（4）軸與軸承松動。
（5）軸承損壞。
（6）主軸彎曲。
根據(jù)不同情況采取不同的處理方法。引起風(fēng)機振動的原因很多，其它如連軸器中心偏差大、基礎(chǔ)或機座剛性不夠、原動機振動引起等等，有時是多方面的原因造成的結(jié)果。實際工作中應(yīng)認真總結(jié)經(jīng)驗，多積累數(shù)據(jù)，掌握設(shè)備的狀態(tài)，摸清設(shè)備劣化的規(guī)律，出現(xiàn)問題就能有的放矢地采取相應(yīng)措施解決。
2 軸承溫度高
風(fēng)機軸承溫度異常升高的原因有三類：潤滑不良、冷卻不夠、軸承異常。離心式風(fēng)機軸承置于風(fēng)機外，若是由于軸承疲勞磨損出現(xiàn)脫皮、麻坑、間隙增大引起的溫度升高，一般可以通過聽軸承聲音和測量振動等方法來判斷，如是潤滑不良、冷卻不夠的原因則是較容易判斷的。而軸流風(fēng)機的軸承集中于軸承箱內(nèi)，置于進氣室的下方，當發(fā)生軸承溫度高時，由于風(fēng)機在運行，很難判斷是軸承有問題還是潤滑、冷卻的問題。實際工作中應(yīng)先從以下幾個方面解決問題。
�。�1）加油是否恰當。應(yīng)當按照定期工作的要求給軸承箱加油。軸承加油后有時也會出現(xiàn)溫度高的情況，主要是加油過多。這時現(xiàn)象為溫度持續(xù)不斷上升，到達某點后（一般在比正常運行溫度高10℃～15℃左右）就會維持不變，然后會逐漸下降。
（2）冷卻風(fēng)機小，冷卻風(fēng)量不足。引風(fēng)機處的煙溫在120℃～140℃，軸承箱如果沒有有效的冷卻，軸承溫度會升高。比較簡單同時又節(jié)約廠用電的解決方法是在輪轂側(cè)軸承設(shè)置壓縮空氣冷卻。當溫度低時可以不開啟壓縮空氣冷卻，溫度高時開啟壓縮空氣冷卻。
（3）確認不存在上述問題后再檢查軸承箱。
3 動葉卡澀
軸流風(fēng)機動葉調(diào)節(jié)是通過傳動機構(gòu)帶動滑閥改變液壓缸兩側(cè)油壓差實現(xiàn)的。在軸流風(fēng)機的運行中，有時會出現(xiàn)動葉調(diào)節(jié)困難或完全不能調(diào)節(jié)的現(xiàn)象。出現(xiàn)這種現(xiàn)象通常會認為是風(fēng)機調(diào)節(jié)油工程故障和輪轂內(nèi)部調(diào)節(jié)機構(gòu)損壞等。但在實際中通常是另外一種原因：在風(fēng)機動葉片和輪轂之間有一定的空隙以實現(xiàn)動葉角度的調(diào)節(jié)，但不完全燃燒造成碳垢或灰塵堵塞空隙造成動葉調(diào)節(jié)困難。動葉卡澀的現(xiàn)象在燃油鍋爐和采用水膜除塵的鍋爐比較普遍，解決的措施主要有
�。�1）盡量使燃油或煤燃燒充分，減少碳黑，適當提高排煙溫度和進風(fēng)溫度，避免煙氣中的硫在空預(yù)器中的結(jié)露。
�。�2）在葉輪進口設(shè)置蒸汽吹掃管道，當風(fēng)機停機時對葉輪進行清掃，保持葉輪清潔，蒸汽壓力＜＝0．2MPa，溫度＜＝200℃。
�。�3）適時調(diào)整動葉開度，防止葉片長時間在一個開度造成結(jié)垢，風(fēng)機停運后動葉應(yīng)間斷地在0～55°活動。
（4）經(jīng)常檢查動葉傳動機構(gòu)，適當加潤滑油。
4 旋轉(zhuǎn)失速和喘振
旋轉(zhuǎn)失速是氣流沖角達到臨界值附近時，氣流會離開葉片凸面，發(fā)生邊界層分離從而產(chǎn)生大量區(qū)域的渦流造成風(fēng)機風(fēng)壓下降的現(xiàn)象。喘振是由于風(fēng)機處在不穩(wěn)定的工作區(qū)運行出現(xiàn)流量、風(fēng)壓大幅度波動的現(xiàn)象。這兩種不正常工況是不同的，但是它們又有一定的關(guān)系。風(fēng)機在喘振時一般會產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)氣流，但旋轉(zhuǎn)失速的發(fā)生只決定于葉輪本身結(jié)構(gòu)性能、氣流情況等因素，與風(fēng)煙道工程的容量和形狀無關(guān)，喘振則風(fēng)機本身與風(fēng)煙道都有關(guān)系。旋轉(zhuǎn)失速用失速探針來檢測，喘振用U形管取樣，兩者都是壓差信號驅(qū)動差壓開關(guān)報警或跳機。但在實際運行中有兩種原因使差壓開關(guān)容易出現(xiàn)誤動作：1）煙氣中的灰塵堵塞失速探針的測量孔和U形管容易堵塞；2）現(xiàn)場條件振動大。該保護的可靠性較差。由于風(fēng)機發(fā)生旋轉(zhuǎn)失速和喘振時，爐膛風(fēng)壓和風(fēng)機振動都會發(fā)生較大的變化，在風(fēng)機調(diào)試時通過動葉安裝角度的改變使風(fēng)機正常工作點遠離風(fēng)機的不穩(wěn)定區(qū)，隨著目前風(fēng)機設(shè)計制造水平的提高，可以將風(fēng)機跳閘保護中喘振保護取消，改為“發(fā)訊”，當出現(xiàn)旋轉(zhuǎn)失速或喘振信號后運行人員通過調(diào)節(jié)動葉開度使風(fēng)機脫離旋轉(zhuǎn)脫流區(qū)或喘振區(qū)而保持風(fēng)機連續(xù)穩(wěn)定運行，從而減少風(fēng)機的意外停運。
5 結(jié)束語
隨著中國風(fēng)機制造水平的提高，風(fēng)機的效率和可靠性不斷提高，但風(fēng)機在實際運用中故障的情況仍較多，完善工程
風(fēng)力發(fā)電機不僅曝露于自然環(huán)境中，而且必須在最惡劣的條件下絕對可靠地運行。即使在運行20或30年后，人們?nèi)匀幌Ｍ鼈兡軌蛟谌魏翁鞖庵斜３肿罴训倪\行狀態(tài)，提供最高的經(jīng)濟效益，并具有最短的停機時間。要實現(xiàn)這些目標，需要采用精密的具有安全和性能可靠性的傳感器技術(shù)。增量式傳感器和測速發(fā)電機起著主要作用，它們必須同時滿足可靠性和耐用性方面的苛刻要求。陸上和海上風(fēng)力發(fā)電機通常都會使用十多個能正確完成任務(wù)并耐受極其嚴酷的環(huán)境條件的傳感器。
如同風(fēng)力發(fā)電機在尺寸、性能和結(jié)構(gòu)上的有所不同，對其所用傳感器的要求也多種多樣。如果希望在該市場取得成功，就必須考慮風(fēng)機制造商和業(yè)主在結(jié)構(gòu)、維護和運行方面的不同需求。堡盟廣泛的產(chǎn)品系列融合了堡盟豐富的技術(shù)知識和多年的專業(yè)經(jīng)驗，能充分滿足以上要求。堡盟集團運動控制產(chǎn)品部門可為風(fēng)能行業(yè)中的各種應(yīng)用提供滿足當前及未來要求的合適產(chǎn)品（圖1a、圖1b）。
圖1a：十多個編碼器和測速發(fā)電機在確保風(fēng)力發(fā)電機安全可靠、經(jīng)濟高效和長期穩(wěn)定地運行方面具有不可忽視的作用
圖1b：一站式解決方案：多年以來，堡盟與著名風(fēng)力發(fā)電機制造商密切合作，精心開發(fā)定制解決方案。其廣泛的產(chǎn)品選擇幾乎可以滿足任何應(yīng)用要求。
為了確保風(fēng)力發(fā)電機實現(xiàn)頂級性能和最佳效率，必須根據(jù)風(fēng)力、風(fēng)向調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子速度。用于監(jiān)測轉(zhuǎn)速的增量式傳感器可直接安裝在轉(zhuǎn)子輪轂上或者安裝在風(fēng)力發(fā)電機的傳動工程上，用以獲取當前的轉(zhuǎn)子速度，并將信息傳輸至主控制器。
絕對值編碼器可隨時提供轉(zhuǎn)子位置反饋，其最大分辨率為17位，并常常采用并聯(lián)增量通道來獲得冗余速度反饋。更多的高性能產(chǎn)品還包括HDmag系列新型無軸承磁編碼器，這些編碼器也能精確地完成發(fā)電機反饋任務(wù)。憑借極其緊湊的結(jié)構(gòu)設(shè)計，它們在安裝過程中允許較大的軸向和徑向容差。用于高度動態(tài)應(yīng)用的無軸承編碼器可直接安裝在快速旋轉(zhuǎn)的發(fā)電機軸上，在20年時間中需完成25,000,000,000多圈。這顯然超出了球軸承的能力。最大通孔直徑為740 mm的編碼器直接安裝在輪轂上（圖2）。無軸承編碼器每轉(zhuǎn)產(chǎn)生500,000多個脈沖，憑借這一高分辨率它們可以精確采集相對較低的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速。
圖2：最大通孔直徑為740 mm的無軸承增量式或絕對值編碼器直接安裝在轉(zhuǎn)子輪轂上
轉(zhuǎn)子葉片的槳距角是風(fēng)力發(fā)電機發(fā)電效率的關(guān)鍵。為了最大限度地利用不同風(fēng)向的風(fēng)力，轉(zhuǎn)子葉片的迎風(fēng)面必須與風(fēng)向保持一致。由于在斷電時絕對值編碼器（圖3）也能保存位置值，并在冗余發(fā)電機重新啟動時作為參考循環(huán)，因此它們是位置反饋的首選產(chǎn)品。
圖3：轉(zhuǎn)子葉片變漿控制：對采用SSI、CANopen或任何其它現(xiàn)場總線接口以及以太網(wǎng)技術(shù)的絕對值編碼器提出的完美挑戰(zhàn)。
用于發(fā)電機反饋的編碼器
發(fā)電機轉(zhuǎn)速是風(fēng)力發(fā)電場運行的重要因素：首先是確保穩(wěn)定的電網(wǎng)供電，其次是在超過最高轉(zhuǎn)速極限時使風(fēng)機緊急停止。實踐證明，對這些應(yīng)用而言，增量式編碼器是一種可靠的選擇。由于超速開關(guān)可作為超出速度閾值時的緊急停止觸發(fā)器（圖4），增量式編碼器可與之配合使用，在發(fā)電場的盈利能力和運行安全方面起著關(guān)鍵作用。
圖4：由于超速開關(guān)可作為超出速度閾值時的緊急停止觸發(fā)器，增量式編碼器或測速發(fā)電機可與之配合使用，在發(fā)電場的盈利能力和運行安全方面起著關(guān)鍵作用
圖5：例如，HOG 131編碼器系列的特點是具有出色的抗振性和極佳的耐候性，是適合在高鹽分空氣和惡劣海上環(huán)境中的應(yīng)用的完美產(chǎn)品
圖6：通過集成的狀態(tài)監(jiān)控功能（EMS 增強監(jiān)測工程）進一步增強安全性：由于潛在錯誤在定期維護過程中得以消除，從而避免了因傳感器故障而造成不可容忍的發(fā)電場停機時間
為了最佳地利用主導(dǎo)風(fēng)以確保風(fēng)力發(fā)電場的發(fā)電效率最高，機艙必須旋轉(zhuǎn)并與當前風(fēng)向保持一致。所謂的方位角定位需要同時獲取旋轉(zhuǎn)方向和位置。該任務(wù)通常由絕對值多圈編碼器（圖7）通過光感應(yīng)或磁感應(yīng)來完成。緊湊的結(jié)構(gòu)、極高的抗沖擊和抗振動能力以及極廣的工作溫度范圍，確保絕對值多圈編碼器具有長期的可靠性。堡盟提供的擁有專利保護的編碼器解決方案可耐受最高500 G的持續(xù)沖擊影響，并采用電絕緣軸有效防止軸電流的影響。
圖7：精確的機艙運動控制：對于所謂的方位角定位，必須同時獲取旋轉(zhuǎn)方向和位置，這通常采用絕對值多圈編碼器來完成
滿足嚴格的安全要求的堡盟編碼器系列包括大批不同機械結(jié)構(gòu)的絕對值和增量式編碼器（圖8），它們均符合SIL3（IEC 62061）和PLe標準（EN ISO 13849-1）。
圖8：滿足嚴格的安全要求的堡盟編碼器系列包括大批不同機械結(jié)構(gòu)的絕對值和增量式編碼器（圖8），它們均符合SIL3（IEC 62061）和PLe標準（EN ISO 13849-1）
負壓風(fēng)機廠
豬場負壓風(fēng)機
廠房降溫負壓風(fēng)機
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