600 MW機(jī)組空預(yù)器間隙調(diào)整裝置故障分析及處理

彭博偉

(安徽華電宿州發(fā)電有限公司，安徽 宿州 234000)

某電廠一期工程安裝2臺(tái)600 MW超臨界燃煤汽輪發(fā)電機(jī)組，其中鍋爐為東方鍋爐集團(tuán)有限公司制造的超臨界、單爐膛、對(duì)沖燃燒、一次中間再熱直流鍋。鍋爐采用的2臺(tái)受熱面旋轉(zhuǎn)的三分倉(cāng)回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器(以下簡(jiǎn)稱空預(yù)器)，是根據(jù)美國(guó)C-E空氣預(yù)熱器公司的技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)和制造的，型號(hào)為L(zhǎng)AP13494／883，預(yù)熱器采用反轉(zhuǎn)方式。

1 空預(yù)器間隙調(diào)整的意義

空預(yù)器是大型鍋爐的主要輔助設(shè)備，它的主要功能是利用鍋爐燃燒排放的廢煙氣來預(yù)熱即將進(jìn)入鍋爐燃燒的空氣。它在鍋爐中所處位置如圖1所示。

圖1 火電廠鍋爐系統(tǒng)

爐膛排出的煙氣首先要經(jīng)過省煤器，預(yù)熱即將進(jìn)入鍋爐的冷水。經(jīng)過省煤器后，煙氣溫度由1 000 ℃以上降到400～450 ℃。隨后煙氣進(jìn)入空預(yù)器，預(yù)熱來自送風(fēng)機(jī)的新鮮空氣。經(jīng)過空預(yù)器預(yù)熱后的空氣溫度可達(dá)360～400 ℃，同時(shí)煙氣溫度下降到150 ℃以下，經(jīng)吸風(fēng)機(jī)排入煙囪。

由于空預(yù)器轉(zhuǎn)子工作時(shí)，下部溫度低而上部溫度高、中間溫度高而四周溫度低，致使空預(yù)器轉(zhuǎn)子工作時(shí)呈一種特殊的“蘑菇狀”變形，如圖2所示?？疹A(yù)器下部徑向變形間隙隨負(fù)荷的增加而減小，一般采取預(yù)留間隙的方法。而上部變形間隙隨負(fù)荷的增大而增大，與高負(fù)荷下需要更大送風(fēng)量的要求相矛盾。如果不采取措施，滿負(fù)荷下將有60 %的漏風(fēng)通過上部徑向變形間隙泄漏。

圖2 空預(yù)器轉(zhuǎn)子“蘑菇狀”變形

間隙調(diào)整裝置測(cè)量空預(yù)器轉(zhuǎn)子外沿的變形量，并根據(jù)測(cè)量的變形量控制機(jī)械升降機(jī)構(gòu)上下移動(dòng)扇型板來補(bǔ)償變形間隙，以大幅度降低空預(yù)器的漏風(fēng)率，其控制效果如圖3所示。

圖3 上部變形間隙跟蹤控制

2 空預(yù)器間隙調(diào)整控制原理

電廠的預(yù)熱器間隙控制系統(tǒng)由西安理工大學(xué)設(shè)計(jì)制造，是基于PLC和工業(yè)控制計(jì)算機(jī)(一體化工作站)的新型控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)以可靠性高且方便靈活的PLC作為主控元件控制計(jì)算機(jī)來監(jiān)控系統(tǒng)狀態(tài)。

在上部扇型板上安裝1個(gè)漏風(fēng)間隙測(cè)量探頭，用于連續(xù)測(cè)量扇型板與空預(yù)器轉(zhuǎn)子外沿法蘭之間的漏風(fēng)間隙。如果密封間隙因熱變形發(fā)生變化，測(cè)量探頭將變化反饋給控制計(jì)算機(jī)，由計(jì)算機(jī)發(fā)出指令，以調(diào)節(jié)扇型板的位置，使密封間隙始終維持在不使扇型板與轉(zhuǎn)子發(fā)生激烈摩擦的最小間隙值。

當(dāng)預(yù)熱器主電機(jī)電流大于設(shè)定值且持續(xù)時(shí)間超過0.5 s時(shí)，啟動(dòng)過流調(diào)節(jié)程序。當(dāng)預(yù)熱器主電機(jī)電流超過過流設(shè)定值3 A時(shí)，扇形板執(zhí)行機(jī)構(gòu)緊急提升至第一上限，電機(jī)狀態(tài)顯示為“嚴(yán)重過流”。系統(tǒng)首先自動(dòng)將本側(cè)所有扇形板緊急提升，直至電流不大于上限，同時(shí)將操作和故障記錄入畫面中。

3 故障經(jīng)過和分析

2號(hào)機(jī)組于2012年1月開始臨修，熱控人員在冷態(tài)時(shí)將空預(yù)器間隙重新標(biāo)定，并啟動(dòng)空預(yù)器主電機(jī)，將調(diào)整裝置投入自動(dòng)運(yùn)行，間隙測(cè)量顯示正確，主電機(jī)電流正常。工作結(jié)束后將調(diào)整裝置恢復(fù)至手動(dòng)方式。2012-01-09，2號(hào)機(jī)組點(diǎn)火啟動(dòng)。

2012-01-30T08:00，機(jī)組運(yùn)行人員將空預(yù)器間隙調(diào)整裝置投入自動(dòng)運(yùn)行方式。通過監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，08:18前空預(yù)器電流一直維持在14.3 A左右，08:50左右空預(yù)器電流突然躍升至17 A。約0.5 h后，電流降至14.3 A左右，期間不斷發(fā)出空預(yù)器自動(dòng)跟蹤裝置故障報(bào)警信號(hào)。09:40，運(yùn)行巡檢發(fā)現(xiàn)2號(hào)爐2 A空預(yù)器的A1扇形板就地間隙控制裝置翹起，連桿拉彎，執(zhí)行機(jī)構(gòu)地腳螺栓拉斷，如圖4所示。立即將A1扇形板間隙控制裝置解除自動(dòng)，發(fā)現(xiàn)2 A空預(yù)器主電機(jī)電流維持在14.5 A左右。

2號(hào)機(jī)組熱態(tài)時(shí)，空預(yù)器金屬蓄熱元件下沉，扇形板測(cè)量間隙增大，執(zhí)行機(jī)構(gòu)根據(jù)測(cè)得的數(shù)據(jù)發(fā)出執(zhí)行機(jī)構(gòu)下壓指令。扇形板下移一段距離后碰到障礙不再運(yùn)動(dòng)，而控制機(jī)構(gòu)根據(jù)間隙數(shù)據(jù)仍然大于設(shè)定間隙值，通過PLC不斷發(fā)出下壓指令，導(dǎo)致渦輪繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，力量積聚在地腳螺栓、拉桿等薄弱部位，導(dǎo)致拉桿彎曲、地腳螺栓撕裂。

空預(yù)器電機(jī)電流由14.3 A躍升至17 A,是由于該階段扇形板與轉(zhuǎn)子相接觸，發(fā)生了劇烈摩擦，導(dǎo)致電流增大。在這個(gè)過程中，由于空預(yù)器間隙調(diào)整裝置設(shè)定的空預(yù)器主電機(jī)嚴(yán)重過流值為18 A，而空預(yù)器主電機(jī)實(shí)際電流只有17 A，未達(dá)到上限值，所以執(zhí)行機(jī)構(gòu)沒有啟動(dòng)執(zhí)行緊急提升程序，仍然執(zhí)行下壓程序，直至執(zhí)行機(jī)構(gòu)底座被頂開。

初步判斷負(fù)荷初期扇形板接觸到了轉(zhuǎn)子。隨著負(fù)荷的增加，轉(zhuǎn)子繼續(xù)變形導(dǎo)致間隙增大，而扇形板兩側(cè)的護(hù)板內(nèi)有障礙物阻礙了扇形板的下移。

4 處理措施

由于2號(hào)爐2A空預(yù)器A1扇形板執(zhí)行機(jī)構(gòu)損壞而不能投入自動(dòng)運(yùn)行,為降低空預(yù)器漏風(fēng)率，保證機(jī)組經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，決定對(duì)2號(hào)爐2A空預(yù)器扇形板間隙重新進(jìn)行調(diào)整。調(diào)整的主要原則為，控制空預(yù)器主電流無(wú)劇烈波動(dòng)，將電流控制在14.0～15.5 A范圍內(nèi)。主要采取以下幾項(xiàng)措施。

(1)將2 A空預(yù)器扇形板間隙控制系統(tǒng)的A2/A3扇形板進(jìn)行間隙自動(dòng)跟蹤，間隙設(shè)定值由8 mm逐漸向下調(diào)整，但不得低于7 mm，主電機(jī)電流不得超過15.5 A。

(2)由于2 A空預(yù)器A1扇形板間隙控制系統(tǒng)的扇形板執(zhí)行機(jī)構(gòu)已損壞，故進(jìn)行手動(dòng)調(diào)節(jié)定位，不再跟蹤調(diào)整。于夜間低負(fù)荷(320 WM)時(shí)用千斤頂調(diào)節(jié)下壓扇形板，每次調(diào)整1 mm，監(jiān)測(cè)空預(yù)器主電機(jī)電流，使其波動(dòng)范圍不超過0.5 A。繼續(xù)下壓扇形板，當(dāng)空預(yù)器主電機(jī)電流增幅大至1.3 A時(shí)，判定扇形板與轉(zhuǎn)子接觸。然后回調(diào)扇形板直到電流增幅為0.5 A以下時(shí)，將其定為320 WM負(fù)荷時(shí)扇形板下壓的最低點(diǎn)，作為扇形板的固定定位。

(3)停機(jī)時(shí)進(jìn)入空預(yù)器內(nèi)部，檢查扇形板全程有無(wú)障礙物，重點(diǎn)檢查熱態(tài)運(yùn)行時(shí)的預(yù)定到達(dá)位置有無(wú)障礙物。

(4)對(duì)拉桿等部位進(jìn)行打磨，將壓蓋與連桿間隙擴(kuò)大1 mm,保證運(yùn)動(dòng)部位無(wú)增大摩擦因素。

(5)加強(qiáng)巡檢及電子間空預(yù)器報(bào)警巡檢，發(fā)現(xiàn)報(bào)警及時(shí)解除自動(dòng)運(yùn)行模式。

1 應(yīng)靜良，李永華.電站鍋爐空氣預(yù)熱器[M].北京：中國(guó)電力出版社，2002.

2 周英文，任勤讓.回轉(zhuǎn)式空預(yù)器漏風(fēng)大的原因分析及改進(jìn)[J].電力建設(shè)，2002，23(6).