影響電站軸流風(fēng)機(jī)可靠性的幾個(gè)因素及防范對(duì)策

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　　摘　要：說(shuō)明了電站風(fēng)機(jī)可靠性的概念及影響因素，提出了在設(shè)計(jì)和運(yùn)行中提高軸流風(fēng)機(jī)可靠性的對(duì)策。要提高軸流風(fēng)機(jī)可靠性，在選型、設(shè)計(jì)、運(yùn)行、調(diào)整與維護(hù)方面都要做好一定的措施。

　　風(fēng)機(jī)是火力發(fā)電廠(chǎng)中的關(guān)鍵輔機(jī)，軸流風(fēng)機(jī)因效率高和能耗低而被廣泛采用。在實(shí)際運(yùn)行中，不少電廠(chǎng)因軸流風(fēng)機(jī)特別是動(dòng)葉可調(diào)軸流風(fēng)機(jī)的可靠性差，頻頻發(fā)生故障，導(dǎo)致電廠(chǎng)非計(jì)劃停機(jī)或減負(fù)荷，影響了機(jī)組發(fā)電量。近幾年來(lái)，廣東地區(qū)的幾家電廠(chǎng)如珠江電廠(chǎng)4×300MW、南海電廠(chǎng)2×200MW、恒運(yùn)C廠(chǎng)1×210MW均發(fā)生過(guò)動(dòng)葉可調(diào)軸流風(fēng)機(jī)斷葉片事故，也有在同一電廠(chǎng)反復(fù)多次發(fā)生，嚴(yán)重影響機(jī)組安全滿(mǎn)發(fā)。因此，從根本上解決這些問(wèn)題，提高大型火電廠(chǎng)軸流風(fēng)機(jī)運(yùn)行的可靠性顯得十分必要和迫切。

　　1、電站風(fēng)機(jī)可靠性概念

　　電站風(fēng)機(jī)可靠性統(tǒng)計(jì)的狀態(tài)劃分如下：

　　送引風(fēng)機(jī)運(yùn)行可靠性可用以下兩個(gè)重要參數(shù)說(shuō)明。

　　式中tSH——運(yùn)行小時(shí)數(shù)，指風(fēng)機(jī)處于運(yùn)行狀態(tài)的小時(shí)數(shù)；

　　tUOH——非計(jì)劃停運(yùn)小時(shí)數(shù)，指風(fēng)機(jī)處于非計(jì)劃停運(yùn)狀態(tài)的小時(shí)數(shù)，亦稱(chēng)事故停運(yùn)小時(shí)數(shù)。

　　90年代以前，我國(guó)大型電站（125MW及以上）鍋爐風(fēng)機(jī)引起的非計(jì)劃停機(jī)和非計(jì)劃降負(fù)荷較頻繁，據(jù)統(tǒng)計(jì)，在125MW、200MW、300MW及600MW機(jī)組中，按電廠(chǎng)損失的等效停運(yùn)小時(shí)算，送、引風(fēng)機(jī)均排在影響因素的前10位，與發(fā)達(dá)國(guó)家的差距較大。

　　90年代以后，我國(guó)幾個(gè)主要電站風(fēng)機(jī)制造廠(chǎng)設(shè)備質(zhì)量提高較快，針對(duì)我國(guó)電廠(chǎng)的實(shí)際情況，引進(jìn)外國(guó)先進(jìn)技術(shù)，使電站風(fēng)機(jī)特別是動(dòng)葉可調(diào)軸流風(fēng)機(jī)的可靠性不斷地得到提高。例如：1997年某鼓風(fēng)機(jī)廠(chǎng)對(duì)其利用引進(jìn)技術(shù)生產(chǎn)的、在15套300 MW火電機(jī)組中使用的28臺(tái)動(dòng)葉可調(diào)軸流式送風(fēng)機(jī)和24臺(tái)動(dòng)葉可調(diào)軸流式引風(fēng)機(jī)進(jìn)行可靠性分析，發(fā)現(xiàn)其運(yùn)行率已達(dá)99%.其他廠(chǎng)家的產(chǎn)品的可靠性也有較大的提高。

　　2、影響軸流風(fēng)機(jī)可靠性的因素

　　2.1電站風(fēng)機(jī)事故分類(lèi)

　　第1類(lèi)事故：風(fēng)機(jī)故障引起火電機(jī)組退出運(yùn)行。

　　第2類(lèi)事故：風(fēng)機(jī)故障只引起火電機(jī)組出力降低，還沒(méi)有造成火電機(jī)組退出運(yùn)行，或送、引風(fēng)機(jī)僅有某一臺(tái)退出運(yùn)行。

　　第3類(lèi)事故：風(fēng)機(jī)損壞不嚴(yán)重，不需要送、引風(fēng)機(jī)退出運(yùn)行進(jìn)行維修。

　　第1、2類(lèi)事故直接影響風(fēng)機(jī)運(yùn)行可靠性，第3類(lèi)則是潛在的影響因素。

　　2.2軸流風(fēng)機(jī)主要故障

　　a）轉(zhuǎn)子故障。如轉(zhuǎn)子不平衡、轉(zhuǎn)子振動(dòng)等，最嚴(yán)重的甚至發(fā)生葉輪飛車(chē)事故。

　　b）葉片產(chǎn)生裂紋或斷裂。在送、引風(fēng)機(jī)上均有可能發(fā)生，近幾年在多個(gè)大型電廠(chǎng)已發(fā)生多宗。

　　c）葉片磨損。主要是發(fā)生在引風(fēng)機(jī)上。由于電除塵器投入時(shí)機(jī)掌握不好或電除塵器故障，造成引風(fēng)機(jī)磨損。這是燃煤電站引風(fēng)機(jī)最容易發(fā)生的故障。

　　d）軸承損壞。

　　e）電機(jī)故障。如過(guò)電流等，嚴(yán)重時(shí)燒壞電機(jī)。

　　f）油站漏油，調(diào)節(jié)油壓不穩(wěn)定。既影響風(fēng)機(jī)的調(diào)節(jié)性能也威脅風(fēng)機(jī)的安全。

　　2.3軸流風(fēng)機(jī)發(fā)生故障的原因

　　2.3.1產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制造方面

　　a）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，強(qiáng)度設(shè)計(jì)中未充分考慮動(dòng)荷載。

　　b）氣動(dòng)設(shè)計(jì)不完善。對(duì)氣動(dòng)特性、膨脹不明。

　　c）葉片強(qiáng)度安全系數(shù)不夠，葉片材質(zhì)差。

　　d）葉片鑄造質(zhì)量差。

　　e）焊接、裝配質(zhì)量差。如葉片螺栓脫落打壞葉片等。

　　f）控制油站質(zhì)量差。

　　g）監(jiān)測(cè)、保護(hù)附件失靈。

　　2.3.2運(yùn)行、檢修方面

　　a）軸流風(fēng)機(jī)長(zhǎng)期在失速條件下工作，氣流壓力脈動(dòng)幅值顯著增加，葉片共振受損。

　　b）不按風(fēng)機(jī)特性要求進(jìn)行啟動(dòng)并車(chē)，風(fēng)機(jī)工況與系統(tǒng)特性不匹配。

　　c）不投電除塵或電除塵效率低導(dǎo)致風(fēng)機(jī)入口含塵濃度高。

　　d）兩臺(tái)風(fēng)機(jī)并列運(yùn)行時(shí)，兩者工作點(diǎn)差異較大。

　　e）軸流風(fēng)機(jī)喘振保護(hù)失靈。

　　f）無(wú)定期檢修或檢修不良。

　　2.3.3安裝方面

　　a）軸系不平衡或聯(lián)接不好，導(dǎo)致風(fēng)機(jī)振動(dòng)大、軸承、聯(lián)軸器易損壞。

　　b）執(zhí)行機(jī)構(gòu)安裝誤差大，就地指示值與控制室反饋值不一致，導(dǎo)致操作不準(zhǔn)確。

　　2.3.4風(fēng)機(jī)選型與系統(tǒng)設(shè)計(jì)方面

　　風(fēng)機(jī)選型不當(dāng)造成風(fēng)機(jī)實(shí)際運(yùn)行點(diǎn)在不穩(wěn)定氣流區(qū)或接近甚至進(jìn)入失速區(qū)，以及風(fēng)機(jī)管路系統(tǒng)特性不合理，均可造成風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子有關(guān)部件的疲勞與損壞。

　　3、提高軸流風(fēng)機(jī)可靠性的措施

　　3.1選型

　　電站鍋爐風(fēng)機(jī)的型式一般有離心式、靜葉可調(diào)軸流和動(dòng)葉可調(diào)軸流風(fēng)機(jī)，應(yīng)根據(jù)具體使用場(chǎng)合，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較確定風(fēng)機(jī)型式。

　　選擇軸流風(fēng)機(jī)時(shí)，設(shè)計(jì)點(diǎn)應(yīng)落在效率最高、并在此基礎(chǔ)上動(dòng)葉角度再開(kāi)大10°～15°的曲線(xiàn)上，這樣，即使機(jī)組在低于額定工況下運(yùn)行，風(fēng)機(jī)仍可在最高效率區(qū)內(nèi)運(yùn)行。

　　對(duì)于燃煤鍋爐，由于動(dòng)葉可調(diào)軸流風(fēng)機(jī)圓周速度高，考慮到磨損問(wèn)題，宜采用中速，不宜選用過(guò)高轉(zhuǎn)速。

　　3.2并聯(lián)設(shè)計(jì)與運(yùn)行

　　在選擇動(dòng)葉可調(diào)軸流風(fēng)機(jī)的參數(shù)時(shí)，除了按有關(guān)規(guī)程規(guī)定給出裕度外，還要依據(jù)電廠(chǎng)實(shí)際情況，不僅考慮最大保證工況點(diǎn)（TB）、MCR工況、100%負(fù)荷工況，還要考慮點(diǎn)火工況以及風(fēng)機(jī)安全并車(chē)工況。后兩種工況往往被人忽視而給風(fēng)機(jī)的調(diào)試與運(yùn)行帶來(lái)困難。故應(yīng)特別注意動(dòng)葉可調(diào)軸流風(fēng)機(jī)的并聯(lián)設(shè)計(jì)與運(yùn)行。

　　兩臺(tái)風(fēng)機(jī)并聯(lián)運(yùn)行在C點(diǎn)，但每臺(tái)風(fēng)機(jī)運(yùn)行在各自特性曲線(xiàn)的A點(diǎn)上。當(dāng)?shù)?臺(tái)風(fēng)機(jī)保持同樣葉片角度運(yùn)行時(shí)，運(yùn)行點(diǎn)將移到B點(diǎn)，第2臺(tái)風(fēng)機(jī)要啟動(dòng)并入時(shí)，關(guān)閉出口門(mén)啟動(dòng)，葉片角度調(diào)至最小。打開(kāi)隔離門(mén)后，第2臺(tái)風(fēng)機(jī)將在D點(diǎn)運(yùn)行，逐漸開(kāi)大其角度，并調(diào)小第1臺(tái)風(fēng)機(jī)角度，它們的運(yùn)行點(diǎn)將分別沿DE和BE線(xiàn)移動(dòng)，到達(dá)E點(diǎn)時(shí)兩臺(tái)風(fēng)機(jī)并聯(lián)，再同時(shí)調(diào)節(jié)兩臺(tái)風(fēng)機(jī)到所需的參數(shù)。

　　可以看出，當(dāng)?shù)?臺(tái)風(fēng)機(jī)運(yùn)行點(diǎn)壓力高于第2臺(tái)風(fēng)機(jī)失速線(xiàn)的最低點(diǎn)S的壓力時(shí)，第2臺(tái)風(fēng)機(jī)啟動(dòng)將發(fā)生喘振，這時(shí)需降低第1臺(tái)風(fēng)機(jī)出力，使B點(diǎn)位于S點(diǎn)之下再啟動(dòng)第2臺(tái)風(fēng)機(jī)。

　　3.3其他設(shè)計(jì)措施

　　如果可以降低風(fēng)機(jī)負(fù)荷，總是可以并車(chē)的，如燃油鍋爐。但對(duì)于某些燃煤鍋爐，例如中速直吹式制粉系統(tǒng)的冷一次風(fēng)機(jī)，由于其制粉系統(tǒng)必須有一個(gè)最低的干燥出力要求和送粉壓頭，在風(fēng)機(jī)出力下降受到限制的情況下，有兩個(gè)方法解決并聯(lián)運(yùn)行問(wèn)題。一是選擇風(fēng)機(jī)時(shí)計(jì)算好單臺(tái)風(fēng)機(jī)按要求工況運(yùn)行時(shí)系統(tǒng)阻力，使S點(diǎn)高于該阻力線(xiàn)，這意味著設(shè)計(jì)點(diǎn)位于特性曲線(xiàn)更下端，以致壓頭較高風(fēng)機(jī)效率較低。二是可以在軸流風(fēng)機(jī)風(fēng)道上加一個(gè)旁路再循環(huán)門(mén)，啟動(dòng)該風(fēng)機(jī)時(shí)，先關(guān)閉出口門(mén)，打開(kāi)循環(huán)門(mén)。待第2臺(tái)風(fēng)機(jī)越過(guò)失速線(xiàn)后打開(kāi)出口門(mén)，關(guān)閉循環(huán)門(mén)，這樣做的缺點(diǎn)是增加了初投資，增加了送風(fēng)倒回泄漏的可能性。

　　在設(shè)計(jì)風(fēng)機(jī)進(jìn)出口連接管道時(shí)，要力求避免產(chǎn)生渦流的可能性，某些轉(zhuǎn)彎處還應(yīng)采取加裝導(dǎo)流板的措施。

　　3.4調(diào)整與維護(hù)

　　a）必須確保動(dòng)葉實(shí)際角度與就地指示值及與控制室反饋值相一致。若誤差大，運(yùn)行人員便難以判斷動(dòng)葉真實(shí)角度，從而影響運(yùn)行工況。嚴(yán)重時(shí)，風(fēng)機(jī)因長(zhǎng)時(shí)間處于失速邊緣或失速區(qū)內(nèi)運(yùn)行而導(dǎo)致斷葉片事故的發(fā)生。

　　b）對(duì)于燃煤電站，不能讓引風(fēng)機(jī)長(zhǎng)期在超標(biāo)煙塵中受磨。解決軸流風(fēng)機(jī)磨損問(wèn)題的關(guān)鍵是降低風(fēng)機(jī)入口含塵濃度和灰粒尺寸。為此，應(yīng)加強(qiáng)清灰等工作。

　　c）加強(qiáng)對(duì)電除塵器的管理，確保電除塵器運(yùn)行正常，減少煙塵對(duì)引風(fēng)機(jī)葉片的磨損。

　　d）確保風(fēng)機(jī)喘振保護(hù)正常投入。

　　4、結(jié)束語(yǔ)

　　軸流風(fēng)機(jī)特別是動(dòng)葉可調(diào)軸流風(fēng)機(jī)現(xiàn)在及將來(lái)在火力發(fā)電廠(chǎng)中都被廣泛使用，其運(yùn)行可靠性對(duì)電廠(chǎng)按計(jì)劃穩(wěn)發(fā)滿(mǎn)發(fā)至關(guān)重要。我國(guó)電站風(fēng)機(jī)可靠性與先進(jìn)國(guó)家差距正在縮小。要提高風(fēng)機(jī)運(yùn)行可靠性，除了須提高風(fēng)機(jī)本身設(shè)計(jì)、制造質(zhì)量外，設(shè)計(jì)選型、運(yùn)行及維護(hù)方式也至關(guān)重要。

　　羅必雄　孫超凡