风机概况：属单轴两级压缩、增速机传动、外带耦合器的联接方式，风机进出口管道均没有膨胀节。机组的传动示意图见图1。

 

图1　 风机传动结构示意图

　　机组的布置方式：主机布置在二楼的5m层，润滑油站在一楼0m层侧边布置，整个基础没有打桩基，1#、2#机组共用一个混凝土垫层。

　　因2#机振动相对更大，主要论述2#机的情况。

２  故障现象

　　自2006年12月投产运行以来，2#风机振动就一直偏大，在机组四周5m平台可感觉到基础的振动，距机组20m左右的操作室也能明显感觉到振动，机组其他参数正常，风机两个轴承均设有振动检测，每个轴承有两个测振点，呈90°角布置，设置的振动报警值为70μm，振动停机值为90μm，振动信号引入DCS系统显示。初次运行DCS显示振动值便达到130μm，机组被迫停机，之后对转子进行了动平衡校正，但机组仍然运行不了几天。风机、电机、增速机等各个系统均有较大的振动，同时风机轴承、电机轴承及耦合器等交替出现故障，其中一次电机轴承振动最大达到281μm，通过便携式测振仪进行频谱图分析发现电机轴承出现故障。拆开发现电机前后轴承均已损坏，更换检修，但只是振动有所减小，机组其他各组件经过几次维修或更换备件，风机系统振动仍然很大，风机在投运之后的320天中只勉强运行了19天。

　　2007年10月用便携式测振仪对机组各部位进行了振动检测，风机因振动高不能提速，转速只有1764r/min，电机转速2985r/min，测点布置见图2。

　　其中001、002、003、004为轴承位，005、006、007、008、009、010分别为电机和风机地脚螺栓测点。

　　地脚螺栓按图3测量。 　
 

　　综合以上数据及频谱图分析，机组振动具有以下特征：

　　（1）风机径向振动值较大，轴向振动也偏大；

　　（2）风机转频f10=1764/60=29.4，从风机垂直、水平方向的频谱图来看，振动具有倍频特征，其中1倍频和2倍频谐波具有较大峰值，其他高频成分较少；

　　（3）电机转频f20=2985/60=49.75，从频谱图看，电机轴承振动也呈倍频特征，但有很多高频成分，2倍频所占比重也大；

　　（4）电机地脚螺栓测点007、008的振动值明显高于测点005、006的振动值，振动从螺栓顶部P1往基础方向P3有逐渐增大之势，而且在底座与基础之间（P2与P3）出现了振动突然加大的情况；

　　（5）风机地脚螺栓振动值比较均匀，且明显小于电机地脚螺栓振动值；

　　（6）从运行情况来看，机组振动随转速的升高而加大。

３  振动原因分析

　　从风机轴承振动频谱图上看，虽然1倍频和2倍频分量较重，但其他高频成分较少，而且轴承温度均衡，故判断风机轴承没有故障；通过风机地脚螺栓振动数据分析看，风机地脚螺栓没有松动或接触不良等故障。

　　通过以上现象及特征进行分析，可以判断机组振动有以下原因。

　　（1）风机转子不平衡是振动原因之一。风机轴承振动在径向方向反映最大，且振动值随转速的升高而加大，频谱分析发现1倍频分量较重，这是明显的风机转子不平衡造成的[1] 。而风机转子不平衡主要是因为输送的介质是焦化煤气，含焦油成分比较多，在停机状态下，尽管对转子进行了盘车，但蒸汽对叶轮上焦油的冲刷形成的液滴不均匀，导致了转子不平衡，可是在这之前的检修也曾经对风机转子做过动平衡校正，却只降低了振动，而没有从根本上解决机组振动问题，因此风机转子动不平衡只是振动原因之一。

　　（2）系统的对中不良也是引起整个系统振动的主要原因之一。从整个风机系统来看，风机、耦合器和电机交替或同时频繁出现故障，而且风机和电机频谱图上2倍频分量均较大，故不容忽视，这是整个系统对中不良引起的。

　　（3）电机刚性底座下的垫铁有松动或接触不良现象也是引起振动的主要原因。尤其是靠测点007和008边的垫铁安装不密实，有松动。

4　 处理措施

　　（1）对风机转子和电机转子分别进行了动平衡校正。校正时发现风机转子初始不平衡量达29538g·mm（标准是1076g·mm），电机不平衡量偏移较小，这与前面的判断相符，校正后不平衡量均在要求范围内。

　　（2）重新浇注耦合器和电机的二次灌浆层。在打掉原始二次灌浆层后发现电机钢底座下的垫铁各层接触不良，垫铁之间有缝隙，接触面也不平，以测点007、008边的垫铁为甚，验证了前面的分析，对各组垫铁进行打磨处理，并重新调整，保证每组垫铁与垫铁之间、垫铁与底座之间都处在紧密接触状态。在浇灌二次层时确保浇灌密实，不允许有漏浆现象。

　　（3）重新调整机组各部件之间的对中。在调整时发现每个部件的对中情况都不好，风机机壳和转子均处于轴向倾斜状态，倾斜量达0.70mm，风机与增速机之间同心度偏移量达0.20mm。耦合器与增速机之间、耦合器与电机之间的同心偏移量也不同程度超过规定值2.5倍以上，对此，均重新进行了调整。

　　（4）检查各部轴承均未发现损坏情况，这与前面的振动特性分析相符，对各部轴承只作简单的抛光和研点处理，各轴承间隙也都在要求范围内。

5 　运行效果

　　机组经过以上处理后，于2007年10月15日进行系统试车，站在风机四周明显感觉到振动大大减小，从DCS控制系统上看风机振动位移值稳定在18～22μm之间，机组进入喘振区时，振动值也只有25μm，当转速稳定在3715r/min时，在原来的测点处用便携式测振仪进行测量，各振动值见表3和表4。

表3 检修后机组轴承振动值

测点

垂直向/μm

径向/μm

轴向/μm

001

11.76

21.25

13.36

002

7.15

15.35

7.31

003

31.20

11.55

22.61

004

此测点因有风扇外壳罩，不便测量，故无数据

注：轴承位测点布置在轴承外壳上

表4 检修后地脚螺栓各部位振动值

测点

P1/μm

P2/μm

P3/μm

005

24.04

23.28

22.63

006

23.54

22.99

22.06

007

27.62

27.56

28.05

008

26.83

26.69

27.21

009

5.210

5.681

6.985

010

5.832

7.485

8.790

　　从以上数据看出机组振动已大大减少，其中风机轴承振动比检修前降低了42%，电机基础振动比检修前降低了29%。

　　之后一直保持连续运行，机组未出现异常，至此，一起因振动导致机组频繁故障的隐患已解除。

6 　经验与教训

　　对1#风机也进行了调整和处理，但风机端同心度偏差很大，受风机导向键的限制，在目前的基础上很难调整，风机与增速机的同心度偏移量仍有0.16mm，而且风机4个机脚存在不平现象，至于导致此种现象是风机机壳变形还是管道安装应力引起的目前尚不清楚，1#风机因为以上的原因目前振动值在0.40～0.55μm，状况远不及2#风机。

　　从这两起风机振动的分析与处理来看，对于鼓风机来讲，初次安装非常重要，除保证机组的各项参数在标准值以内外，还要保证管道拼装时不能强行对接，尽量使管道与管道之间、管道与机组之间采用自然对接，以消除应力；对于隐蔽项目，比如垫铁的安装千万不能轻视，如果中间有哪一个环节未做好，都会影响风机的运行，而且对分析问题带来难度。

　　机组的振动是复杂的，其原因也是各种各样的，在分析问题的时候不能单纯地从测量数据进行，要结合设备的性能和特征从多方面考虑，在进行数据分析时要结合振动频谱特征进行分析，同时对机组的振动检测需要有连续性，不能单凭一次数据而加以判断，还要根据趋势的变化进行判断[2] 。

　　设备故障诊断技术的应用可以及时发现设备故障的早期征兆，据此判断故障可能的发展过程，预防和减少恶性事故的出现，消除故障隐患，变被动维修为主动维修。通过此技术的应用可以查明故障根源，进行一切基于可靠性的精确维修，从而减少盲目和剩余维修[3]。目前我公司设备故障诊断技术的应用尚处于初级阶段，仅靠仪器的检测数据来判定设备故障是片面的，要加上平常对设备的了解等经验积累，才能对设备故障有一个比较合理的诊断，设备故障诊断技术还有待进一步提高。

  我国的电动机用电量占全国发电量的60％～70％，风机、水泵设备年耗电量占全国电力消耗的1/3。造成这种状况的主要原因是：风机、水泵等设备传统的调速方法是通过调节入口或出口的挡板、阀门开度来调节给风量和给水量，其输出功率大量的能源消耗在挡板、阀门地截流过程中。由于风机、水泵类大多为平方转矩负载，轴功率与转速成立方关系，所以当风机、水泵转速下降时，消耗的功率也大大下降，因此节能潜力非常大，最有效的节能措施就是采用变频调速器来调节流量、风量，应用变频器节电率为20％～50％，而且通常在设计中，用户水泵电机设计的容量比实际需要高出很多，存在"大马拉小车"的现象，效率低下，造成电能的大量浪费。因此推广交流变频调速装置效益显着。

    采用变频器驱动具有很高的节能空间。目前许多国家均已指定流量压力控制必须采用变频调速装置取代传统方式，中国国家能源法第29条第二款也明确规定风机泵类负载应该采用电力电子调速。

    变频调速节能装置的节能原理

    1、变频节能

    由流体力学可知，P（功率）=Q（流量）╳H（压力），流量Q与转速N的一次方成正比，压力H与转速N的平方成正比，功率P与转速N的立方成正比，如果水泵的效率一定，当要求调节流量下降时，转速N可成比例的下降，而此时轴输出功率P成立方关系下降。即水泵电机的耗电功率与转速近似成立方比的关系。例如：一台水泵电机功率为55KW，当转速下降到原转速的4/5时，其耗电量为28.16KW，省电48.8％，当转速下降到原转速的1/2时，其耗电量为6.875KW，省电87.5％。

    2、功率因数补偿节能

    无功功率不但增加线损和设备的发热，更主要的是功率因数的降低导致电网有功功率的降低，大量的无功电能消耗在线路当中，设备使用效率低下，浪费严重，由公式P=S╳COSФ，Q=S╳SINФ，其中S－视在功率，P－有功功率，Q－无功功率，COSФ－功率因数，可知COSФ越大，有功功率P越大，普通水泵电机的功率因数在0.6-0.7之间，使用变频调速装置后，由于变频器内部滤波电容的作用，COSФ≈1，从而减少了无功损耗，增加了电网的有功功率。

    3、软启动节能

    由于电机为直接启动或Y/D启动，启动电流等于（４-7）倍额定电流，这样会对机电设备和供电电网造成严重的冲击，而且还会对电网容量要求过高，启动时产生的大电流和震动时对挡板和阀门的损害极大，对设备、管路的使用寿命极为不利。而使用变频节能装置后，利用变频器的软启动功能将使启动电流从零开始，最大值也不超过额定电流，减轻了对电网的冲击和对供电容量的要求，延长了设备和阀门的使用寿命。节省了设备的维护费用。

 

全球风机叶片的数量及尺寸都在迅速增长。据统计，最新的风机叶片的尺寸是20世纪80年代的100倍。这段时间内,铁皮厂房通风降温，叶片的直径增加了8倍，叶片长度已经超过6米。各国大力推进风电行业的发展，这势必会造成废弃叶片产量的增多，那么采用何种方法处理废弃叶片才能使风能成为一种更加绿色的能源呢？

　　风机叶片通常含有纤维增强材料(如玻璃纤维或碳纤维)、塑料聚合物(聚酯或环氧乙烯树脂)、夹心材料(PVC、PET或巴沙木)和涂层(聚氨酯)。

　　随着叶片尺寸的增大，叶片生产所需的材料数量也在不断增长。据估计，每1kW的新装装机容量就需要10千克叶片材料。因此一台7.5MW的风机约需要75吨的叶片材料。风机叶片的使用寿命大约为20-25年。因此如何处理废弃叶片就成了问题。据推测，每年要处理的纤维复合材料重量将达到20.4亿吨以上。

　　风电行业相对来讲是一个新兴行业，在风机叶片的实际处理方面经验很少，尤其是海上风力发电机。因此，风电系统如果想获得足够的拆除、分离、处理等方面的实际经验，可能需要20年以上的时间。

　　现有的处理废弃风机叶片的方法有：垃圾掩埋、焚烧或回收。第一种方式在那些致力于减少垃圾掩埋数量的国家基本上已经过时了(如，德国)。不过，目前中国采用最多的还是垃圾掩埋方式。

　　最常用的处理方式是焚烧。在所谓的热电联产(CHP)工厂内，利用焚烧产生的热来发电，为区域加热系统供热。但是，60%的废料在焚烧之后只是变为灰烬。由于复合材料中含有无机物质，这些灰烬可能含有污染物质，根据其类型和后处理方法的不同，灰烬要么进行掩埋要么回收后作为替代材料。无机物质还会产生危险的废气，其中残留的细小玻璃纤维可能会导致烟气清洁过程出现问题，主要是在灰尘过滤设备中。风机叶片在进入焚烧厂前还需进行拆解和粉碎，从能耗和排放角度来说，这进一步增加了环境的压力。此外，在焚烧过程中还会引起工人健康和安全方面的问题。

　　回收则是一种环保的处理方式。回收材料制成的新的更高效的叶片可以取代旧的叶片。但是目前成熟的风机叶片回收方法还很少，只有30%的纤维增强塑料(FRP)可以回收再用，制成新的FRP，而大多数则是作为水泥行业的添加材料。过去的几年，全球各企业就风机叶片的回收问题进行了大量研究项目，推出了许多创新产品。

　　2003-2005年，荷兰电工材料协会(KEMA)和波兰工业化学品研究院(ICRI)共同领导了一个项目，研究玻璃钢(FRP)的机械回收，即将材料粉碎然后再回收利用。此项目利用一台具有“按需切割”功能的混合粉碎机，以每小时处理2.5吨物料的速度，将玻璃钢(FRP)粉碎成15-25mm的长度，而且对纤维内部结构的损伤很小。为了避免粉碎过程中发生危险。

　　粉碎之后，通过一种再活化方法对纤维的品质进行改良。将其与一种新基体进行化学粘结来实现更好的性能。另一种技术是由HAMOS公司开发的纤维长度分离技术，可以去除杂质。粉碎后的玻璃钢(FRP)废料在重新利用过程中的一个问题就是纤维与树脂的重新粘结。

　　因为粉碎的纤维上经常带有残留的树脂，因此粘结起来就更加困难。只有回收的纤维要比原始纤维更长，它才能与新基体更好的粘结。

　　对于风机叶片的回收来说，还需要增加一个步骤，即在现场将叶片切割成大块，以便于运输。切割是通过目前广泛应用的粉碎手(起重机或挖掘机末端连接的粉碎/抓取设备)完成的。但是复合材料回收物的需求并不像钢材那样强劲，其应用前景非常有限。

　　另一个问题就是回收的纤维比原来的纤维短，表面还带有“原来的”树脂，更难以使其在一定方向上排列。这样就难以按照需求增加产品的强度，例如汽车保险杠。但是汽车行业并没有停止回收和再用其本身的废弃物。

　　玻璃纤维硬度较高，粉碎过程需要大量的能源，因此这种填料的价值是很低的，很难让它产生经济效益，除非能找到一种更廉价的能源。

　　溶剂分解作用进行化学回收也是一种回收方法。采用这种方法，玻纤的大部分拉伸强度可以保留下来，部分塑料材料还可以作为新的原材料。但是，采用具有侵蚀性的危险化学品进行回收并未得到提倡，而且这种方法的成本较高。

　　另外一种方法是采用高温热解和气化方法对热量和材料进行回收。尽管纤维丧失了原来的“大部分”拉伸强度，而且技术成本很高，但是终端产品非常纯，塑料中的热能也以电能和热能的形式得以回收,降温设备。

　　回收过程如下：

　　◆使用液压剪切机或类似的工具将废弃物在现场切割成便于运输的尺寸；

　　◆到达工厂后，这些部件进一步被粉碎成手掌大小的块；

　　◆材料被连续送入500℃高温的无氧回转炉内，塑料被高温分解成合成气体；

　　◆气体用于电力生产，也用于加热回转炉;

　　◆在二级回转炉内，玻璃纤维材料在大气存在的条件下得以净化；

　　◆利用磁铁筛除并回收金属；

　　◆去除玻纤材料残余物中的灰尘；

　　◆混有少量聚丙烯纤维的玻璃纤维通过炉子后，PP纤维融化并连接到玻纤上形成稳定的绝缘板。

　　高温热解产品主要是耐热的绝缘材料。这些纤维还可以用作填料、粘性涂料、热塑性部件、沥青和混凝土中的增强材料，以及新玻璃纤维的原材料。复合材料中所含有的热能可用于发电和为工艺过程供电。

　　回收的玻璃钢(GRP)风机叶片材料不能再用在新叶片中,车间降温设备，因为回收的玻璃纤维总是比原始玻纤强度低，因此风电行业不能使用回收的增强纤维。碳纤维与玻纤不同，从预浸环氧树脂/碳纤材料中回收碳纤维，回收到的碳纤维的E模量没有改变，而最终的拉伸强度只降低了5%。尽管叶片回收各企业对风机叶片处理方法及回收途径上取得了明显成功，但是由于成本问题，相关项目并未得到很好的发展。目前为止，丹麦大多数的磨损叶片和生产废料都采用掩埋处理的方法，这是最廉价解决方案。

　　现在对叶片回收问题存在几种不同的观点，有人认为叶片回收的根本问题所在并非材料本身，而是缺乏足够份额废料，因此，各商家在对回收项目进行投资上存在资金困难。

　　也有人认为：采用热固性复合材料的行业希望生产出持久耐用的产品，并期待未来几年能有新的回收技术出现。就热固性材料及其化学性质而言，很难发现有什么好的回收方法。因此，热固性复合材料的回收是一个重大的挑战。然而，不论从环境还是经济角度出发，叶片的回收都会成为一个更加重要的问题。目前的叶片废弃物的流向还是难以控制，因此必须找到一个解决方案。各国希望走复合材料废弃物的商业之路，逐步向可持续性方向发展。

　　由于废弃叶片在回收上面临着巨大挑战，因此一些机构开始研发新的叶片生产方法，以简化废弃叶片的处理及回收工艺。由汽车行业我们不难发现热塑性材料更易回收，因此在风机叶片中尝试使用热塑性基体的复合材料。但是热塑性材料制成的兆瓦级叶片是否具备足够的力学性能和物理性能还没有得到证实。对于5kW左右的小型风机，可以使用一些模塑成型的增强型热塑性材料或其它热塑材料。这种情况下，叶片的回收就会容易的多。

　　越来越多的风机公司开始采用聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)泡沫，这是一种可完全回收的热塑性结构泡沫，回收后还可以再利用。将其粉碎并混合到新产品中后，仍能保持相同的性能和强度。目前，AlcanAirex已经对其PET泡沫AIREXT91实现了回收。

　　风机叶片的回收仍然存在很多问题，不过，关于玻璃纤维增强材料(GRP)的回收方法以及回收后的材料可能的应用领域的研究已经有了进展。

　在三峡工程全面竣工之后，为项目而设的三峡集团正进一步加快扩张步伐。

　　10月26日，国开行与中国长江三峡集团公司(简称三峡集团)在北京签署合作协议。根据这份合作协议，自2010年至2016年期间，国开行将向三峡集团提供500亿元人民币和40亿美元(约合人民币268亿元)的融资额度。

　　这笔超过760亿人民币的贷款将用于支持三峡集团开发大型水电、风电等新能源项目以及“走出去”业务。

　　三峡集团副总经理林初学近日表示，我国将在未来10年新开工建成至少1000万千瓦水电，三峡集团承担约1/3左右的新建任务。据本报记者了解，三峡集团目前已将主要力量集中到金沙江下游的四个梯级电站建设，其中正在开发中的溪洛渡电站和向家坝水电站预计将于2012、2013年实现第一台机组发电。

　　“向家坝、溪洛渡两个电站总投资约需要1000亿元，目前已完成一半的投资，而这两个电站都计划2016年完成，因此未来5年将完成剩余投资。”三峡集团计划发展部一位人士说，“除贷款外，长江电力的利润5年将有200多亿，也将大部分用于金沙江电站建设。”

　　三峡集团的乌东德水电站、白鹤滩水电站也计划在十二五开工，这两个电站需要约800亿投资。

　　另外，风电目前已被三峡集团确定为除水电之外的第二大主业。近几年，三峡已经在国内建设多个风电项目，包括慈溪49.5MW风电场，内蒙古乌兰察布市化德风电场及江苏响水201MW风电项目等。三峡已将国水投确定为三峡风电业务的运营主体，目标是2020年完成风电装机容量2000万千瓦，再造一个“风电三峡”。

　　值得注意的是，此次国开行为三峡提供的贷款额度还包括40亿美元。这部分资金将重点用于支持三峡“走出去”发展。


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