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通风除尘测振仪在设备检测中的重要作用简析电厂风机叶轮表面防磨
一、设备管理现状
以前水泵、风机等大中型设备大、小修周期的确定一般有两种：运行台时累计或定期维修。根据设备实际运行小时数及设备实际运行状况，确定设备的修理周期，周期到了，或设备运行状况较差，通知检修人员进行设备的大修，有些设备也根据多年的经验，确定大小修周期，水泵一年为一个大修周期，每年生产高峰期，需较多冷却水时，对所有的泵组进行检修。而风机运行比较频繁，为了提高净化效率或保证电解槽的正常供料，检修周期可能定为半年，无论是按台时还是按年度确定大修周期的方法，都过于陈旧。要想从传统的维修模式中走出来，必须依靠先进的科学仪器作为检测手段。
二、测振仪配备
青海铝业公司在设备管理机构中，根据工作分工的不同，分别配有不同的检测仪器，对装备能源部特别配有北京京航公司生产的HG一3518型仪器，有数据采集故障诊断工程，测量参数为加速度、速度、位移、温度、转速。对分厂点检员，配有法国生产的4576DA多功能便携式振动计，测量参数为加速度、速度、位移等，主要用于随机检测设备运行状态。掌握基本参数的检测维修人员，配有北京京航公司生产的HG一2506型袖珍式测振仪，适用于低频率（5Hz）下测量加速度、速度、位移量等。
三、测振仪的使用情况
近几年，很多企业在设备状态监测方面使用脉冲测振仪、油质分析仪、多路计时仪等仪器。由于缺乏规范管理及技术上的指导，仪器下发到车间后，因为技术水平不一，仪器本身性能不稳定，操作不便捷等各方面的原因，使此项工作很难开展。但经过一段时间的摸索，中国铝业公司各分公司推行了设备点检，引进许多先进仪器，将振动检测仪应用于设备状态检测中，在设备预防维修中起了重要的作用，促使设备管理工作迈上新台阶。
四、测量方法及判定依据
1、测点选择：利用测振仪，对主要设备的轴承及轴向端点进行测试，并配有现场检测记录表，每次的测点必须相互对应。
2、测量周期：在设备刚刚大修后或接近大修时，需两周测一次；正常运行时一个月测一次；如遇所测值与上一次测值有明显变化时，应加强测试密度，以防突发事故而造成故障停机。
3、测量值判定依据：参照国际标准ISO2372。
转速：600～1200r/min，振动测量范围：10～1000Hz。
通常在设备正常运行时，其检测速度值在4.5～11.2mm/s（75kW以上机组）范围为监控使用，超过7.1mm/s以上就要考虑安排大修理。这个数值的确定除考虑设备电机容量外，还要考虑工作连续性强、安全可靠性高等方面。
公司通过测振仪在管理上的应用后，得到以下几方面启示：
1、应用测振仪对设备进行状态检测，虽不能作为设备大修周期确定的惟一依据，但作为参考条件确是非常必要的。由于水泵、风机等设备的转速较低，因此，振动对其造成的危害不是惟一的。比如有些时候用测振仪检测没有问题，但叶轮腐蚀严重，也需做大修。所以，确定设备大修周期应从测振仪检测结果、设备运行累计台时及效率等诸方面情况来综合考虑。
2、应用测振仪检测，作为设备大修后的验收手段同样是非常必要的。需要指出的是，由于设备的新旧程度不一，故对其验收的检测值也不做统一规定，应以被验收泵组大修前的检测值为依据，修后值验收的检测值也不做统一规定，应以被验收泵组大修前的检测值为依据，修后值应低于修前值。另外，应用测振仪还可以发现泵组安装问题（包括对中不好、地脚螺栓长期运行松动），以及机泵气穴现象等。
总之，测振仪与其它检测仪器配合使用，有利对设备的运行状态进行分析。如测振仪与油质分析仪、电动机故障检测仪、对中仪等仪器配合使用，能更准确地判断设备的运行情况。
摘要：分析了目前电厂风机叶轮常用防磨技术的特点和存在的问题。根据几种常用耐磨材料和氧化铝陶瓷的磨损试验以及高强韧性胶粘剂在各种温度下的力学性能测试结果，结合风机的运行工况，对陶瓷耐磨叶轮的可靠性作了分析，阐述了其主要特点，并展示了优异的运行业绩。
关键词：风机；磨损；陶瓷叶轮
1. 叶轮常用防磨技术的特点和问题
1·1 叶轮常用防磨技术的特点
为了延长风机服役周期，降低发电成本，国内的燃煤电厂对排粉风机、引风机叶轮几乎无一例外地要实施防磨处理。目前仍在采用，且具有一定效果的可分为热态和冷态两种防磨技术。实践证明，仅就叶轮的防磨效果而言，前者优于后者。电厂风机叶轮常用防磨技术的分类和特点见表电厂风机叶轮常用防磨技术的分类和特点
1.2 热态防磨技术存在的主要问题
1·2·1 裂纹倾向大
在对刚性或规格大的整体叶轮进行较大范围的堆焊和喷焊防磨处理时，因热输入量大，工件受热不均所形成的热应力，会诱发叶轮上的承载焊缝产生裂纹；在高强度、低韧性的堆焊耐磨焊道和焊层上必有裂纹产生；在防磨工艺不当时，堆焊耐磨焊道上的裂纹极易向叶轮的母材中扩展；经多元共渗的护板，其周边近缝区因渗入元素的污染及硬度值偏高，很不容易清理干净。该区域打磨得过浅或过窄，护板组合焊接时难免出现裂纹。打磨得过深或过宽，又将影响到防磨效果。
1·2·2 变形无法控制
刚性或规格小的整体叶轮在进行热态防磨处理时，无论采用对称施焊，刚性固定等工艺措施，均不能有效地控制叶轮的变形。而叶轮的尺寸及叶片的型线得不到保证，将对风机的运行带来不利影响。
1·3 冷态防磨技术存在的主要问题
1·3·1 防磨效果有限
粘涂技术、火焰喷涂和电弧喷涂仅适应于引风机叶轮，但其效果不佳；高速电弧喷涂引风机叶轮的效果有限；喷涂工艺应用在排粉风机叶轮上几乎没有成功的实例。
1·3·2 耐磨保护层不牢固
粘涂耐磨层和镶嵌陶瓷,因其物理性能、结合强度及结构形式的限制,当叶轮在一定温度下高速旋转时,易脱落和发生崩裂。
2. 陶瓷耐磨叶轮的关键技术
2.1 MD-Ⅲ航空级高强韧性胶粘剂简介
氧化铝陶瓷是已发现的最硬的无机化合物之一，具有一般金属耐磨材料难以比拟的抗磨损性能。显然，只要通过一种可靠的冷方法，将超耐磨的氧化铝陶瓷复合连接在风机叶轮上，便可完全克服叶轮由常用防磨技术处理后所导致的裂纹、变形、耐磨效果不理想和耐磨层不牢固这几种弊端。
目前燃煤电厂在煤粉管道和弯头、煤粉分离器锥体等静止部件和设备上，采用粘接氧化铝陶瓷元件进行防磨处理已经比较普遍。而把耐磨性优异的氧化铝陶瓷应用在承受交变动载荷、有一定温度、线速度大和可靠性要求高的风机叶轮上，虽早就有所尝试，但成功的范例很少。要在高速旋转的叶轮上牢固地粘接氧化铝陶瓷元件，绝非是一项简单的技术。利用自蔓延高温合成技术、拱形原理、陶瓷橡胶复合工艺和焊接等方法，将氧化铝陶瓷与叶轮上的平、弧面进行大面积复合连接，即不现实、不可靠亦不经济。其实在二十多年前国外的一些公司，便采用粘接技术将工程陶瓷十分成功地运用到了电厂风漆叶轮上。由经验和教训可知，氧化铝陶瓷的耐磨性决定叶轮的使用寿命，而胶粘剂的强韧性则决定了叶轮运行的可靠性。因此高强韧性胶粘剂是粘接型陶瓷耐磨叶轮关键技术中的核心内容。
根据电厂风机叶轮的工况条件，现场施工环境的要求，MD-Ⅲ高强韧性胶粘剂对钢和陶瓷都应有优良的粘接性，工艺性和触变性；可在室温下固化；具有相当高的强度和韧性；具有较高的耐热性和耐老化性；完全能在风机正常的工况和温度条件下长期可靠地工作。
在MD-Ⅲ高强韧性胶粘剂的研制中，以巩固其拉伸强度和拉伸剪切强度为基础，摒弃传统的增韧改性材料，通过组织变量系列试验，选用能参与固化反应、相容性好、含有新型活化韧性因子的增韧剂，使胶粘剂的分子结构中不但包含有增韧效果显著、耐老化性好的封端基因，而且还包含有许多柔性链段来缓解脆硬性。即改善了胶粘剂的冲击韧性和固化时的内应力水平，又使其耐热性（玻璃化温度Tg）和模量维持不变。
2·2 MD-Ⅲ胶粘剂的静态力学性能曲线
图1中的两条实线曲线，为根据《胶粘剂对接接头拉伸强度的测定》（GB/T6329－1996）测出的，在8种不同温度条件下， MD-Ⅲ高强韧性胶粘剂的拉伸强度，即σb－T曲线。及根据《胶粘剂拉伸剪切强度测定方法》（GB7124－86）测出的MD-Ⅲ高强韧性胶粘剂的拉伸剪切强度，既στ－T曲线。图1中的两条虚线曲线，为号称“胶王”的CGJ高强韧性胶粘剂的 σb－T和στ－T曲线。由图1可见，在温度为100℃时，MD-Ⅲ高强韧性胶粘剂的拉伸强度σb达到最高值（48.8MPa），而在室温至120℃范围内, σb值波动不大。MD-Ⅲ高强韧性胶粘剂的拉伸剪切强度στ，在室温至170℃的范围，是随着温度的升高亦呈缓慢上升的趋势，当温度为170℃左右时，其στ值高达35.4MPa。而CGJ胶粘剂虽然在室温条件下，它的στ值略低于MD-Ⅲ高强韧性胶粘剂，而它的σb值却比MD-Ⅲ高强韧性胶粘剂还高出3.3Mpa。但随着温度的升高，CGJ 胶粘剂的σb、στ值均发生急剧下降，在温度达到150℃时，与室温条件下比较，其στ值下降了67.7％，而σb值的下降幅度达到了84%。
2·3 MD-Ⅲ胶粘剂的动态力学性能曲线
参照《胶粘剂剪切冲击强度试验方法》（GB/T6328－1999），粘接10mm×10mm×55mm的对接接头试样（不带缺口），采用特制的摆锤，在9种不同温度条件下，使试样在冲击弯曲状态发生折断。图2为冲击韧性值－温度曲线（αk-T曲线）。图2显示，在温度为室温至125℃左右范围，CGJ胶粘剂的冲击韧性值αk均比MD-Ⅲ高强韧性胶粘剂的αk值高。但当温度升高到150℃时，CGJ胶粘剂的脆性骤然增大，其αk值降幅达到了72.7%。当温度为170℃时，其αk值接近于零。而MD-Ⅲ高强韧性胶粘剂在室温至200℃范围，始终处于“增韧”的势头，其增幅达到17.4％。即使温度升高到了250℃，其αk值仍然保持在57KJ/m2的水平。
3. 陶瓷耐磨叶轮的可靠性
3·1 陶瓷耐磨叶轮的可靠性分析
离心式风机叶轮的板式叶片，多为其径向尺寸大于轴向尺寸的圆弧窄叶片形式。在对叶片进行受力分析和强度计算时，可将整片叶片视为承受均布载荷的梁。当叶轮以角速度ω=πn/30高速转动时，在叶轮最大半径上的叶片工作面出口处，粘接的陶瓷元件受到了最大离心力P的作用，另还主要受到胶粘剂抵抗拉伸剪切破坏时的最大力P1，及气固两相流压应力等作用。显然只有保证P1>P时，叶片上的陶瓷元件才不会发生脱落。此时这个最大的离心力P=ω2 n2ρsδRmax/900(N)，式中：n—叶轮转速，r/min；ρ－陶瓷元件的体积密度，Kg/m3；δ－陶瓷元件的厚度，m；S－陶瓷元件被粘接面的面积，m2；Rmax－叶轮中心至叶片出口处的最大半径，m。考虑到现场大面积粘接施工条件和叶轮工作温度等因素的影响，为安全稳妥起见，只将在实验室条件下测定的胶粘剂拉伸剪切强度στ值的一半代入计算，即P1=Sστ/2，并引入安全系数K=P1/P，则有K=450στ/π2n2ρδRmax
在正常工况下排粉风机、引风机的工作温度为70℃和150℃左右。常用陶瓷元件的厚度δ=1.5mm，其体积密度ρ=3.7g/cm3。以粘接了氧化铝陶瓷元件至今已投入2年7个月和3年9个月运行的两种风机叶轮为例，通过安全系数的计算和实际业绩的验证，MD-Ⅲ高强韧性胶粘剂确有很高的粘接安全系数。只要风机工作温度不突破该胶粘剂最高工作温度的限制（Tmax≤175℃），施工质量和陶瓷元件质量达到一定的技术条件，则粘接型陶瓷耐磨叶轮就完全可以满足电厂风机运行工况的要求。两种粘接型陶瓷耐磨叶轮安全系数计算结果见表2。
2 两种风机叶轮安全系数的计算结果
依照陶瓷耐磨叶轮须安全可靠运行的最基本原则，如果说DM-Ⅲ胶粘剂所具有的足够高的强度指标是防止陶瓷元件脱落的首要条件的话，那么如何减少和弥补陶瓷元件与金属材料的线膨胀系数差异较大，在温度变化时两者间产生的相对位移量给耐磨保护层带来的不利影响，则是陶瓷与金属复合连接技术中必须解决的重要课题。
由于物体受热膨胀其长度的增加正比于物体的原始长度和温度变化值Δ T ，已知在20℃-300℃范围，氧化铝陶瓷（Al2O3 95%）和Q345钢的线膨胀系数分别为×10-6℃-1和10.99×10-6℃-1，一般在正常工况下，排粉风机和引风机叶轮的工作温度不超过100℃和150℃，α、ΔT视为常数，因此陶瓷元件的设计尺寸便直接决定了其受热后所增加的位移量ΔL。显然尽可能缩小陶瓷元件的尺寸，将更有利于控制ΔL的大小。因氧化铝陶瓷优异的耐磨性能，陶瓷元件的厚度一般设计为1-2mm即可。考虑制作、施工诸多因素及实践证明：风机叶轮通用型陶瓷元件的最佳量化单元是10mm×10mm×1.5mm。即使风机有150℃的温度变化，这个最小陶瓷单元与叶片金属间的相对位移量也仅为6.6μm。因陶瓷元件、胶粘剂和金属之间为柔性连接，MD-Ⅲ胶粘剂的αk值在20℃-200℃内是随温度的升高而增加，对于6.6μm极其微小的位移量，通过高韧性的胶层便可以吸收。而陶瓷元件周边存在微量缝隙，对温度变化时所产生的位移或应力起到了削弱和阻隔作用，却不会影响其防磨的效果（这与水电站为防止磨蚀对过流部件表面质量的要求截然不同）。
4 陶瓷耐磨叶轮的特点
4·1 运行安全可靠
因MD-Ⅲ高强韧性胶粘剂的固化一般在室温条件下即可。有时为了缩短固化时间或为了改善粘接性能，其加热固化温
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