鍋爐吸風(fēng)機(jī)運(yùn)行工況異常原因剖析

張代新，陳宜振，尹民權(quán)

(1.安徽華電宿州發(fā)電有限公司a.廠辦公室;b.人事部，安徽宿州234101;2.華電國際山東鄒縣發(fā)電廠生產(chǎn)技術(shù)部，山東鄒縣273522)

華電國際某發(fā)電廠三期工程2 ×600 MW 機(jī)組5#爐于1997 年1 月17 日投產(chǎn)，該鍋爐是美國Foster Wheeler 公司生產(chǎn)的亞臨界中間再熱自然循環(huán)單汽包2 020 t/h 燃煤鍋爐.鍋爐吸風(fēng)(煙氣)系統(tǒng)設(shè)計了2 臺50%容量的動葉片角度可調(diào)節(jié)的軸流式吸風(fēng)機(jī)，MCR工況的煙氣流量1 389 000 kg/h，介質(zhì)溫度132 ℃.鍋爐設(shè)計有2 臺靜電除塵器，為使除塵器前后的煙氣壓力平衡，使進(jìn)入除塵器的煙氣分配均勻，在2 臺除塵器進(jìn)口煙道處設(shè)有聯(lián)絡(luò)管道，不設(shè)聯(lián)絡(luò)擋板，在2 臺除塵器進(jìn)口與出口的4 條煙道上均設(shè)計有百葉窗式煙氣擋板.為防止煙氣倒流入吸風(fēng)機(jī)，在吸風(fēng)機(jī)出口煙道上處安裝有嚴(yán)密的閘板式關(guān)斷門.

1 存在問題

在2012 年3 月份5#機(jī)組小修后，23 日A 吸風(fēng)機(jī)運(yùn)行正常. 3 月24 日，5#爐A 吸風(fēng)機(jī)入口動葉開度33%，A 吸風(fēng)機(jī)振動高報警發(fā)出，DCS 顯示振動值:固定端軸承4.4 mm/s、推力軸承4.6 mm/s、浮動端軸承7.83 mm/s(報警值5.8 mm/s);就地測量A 吸風(fēng)機(jī)軸承振動:⊥10 μm、⊙8 μm、－11 μm，開始出現(xiàn)第一次突振，之后該風(fēng)機(jī)的突振變得頻繁. 針對5#爐A 吸風(fēng)機(jī)出現(xiàn)的突振現(xiàn)象，必須進(jìn)行全面的、全過程的、系統(tǒng)的剖析.

1.1 吸風(fēng)機(jī)振動突變報警

5#爐A 吸風(fēng)機(jī)的振動是在吸風(fēng)機(jī)正常運(yùn)行中，風(fēng)機(jī)突然出現(xiàn)振動，而且振動值很高，明顯超過報警值.早期一般都是突振后立刻恢復(fù)正常，自3 月26 日開始，出現(xiàn)突振后會使振動頻率持續(xù)一定的時間，2012年3、4 月份共突振24 次，有9 次出現(xiàn)持續(xù)振動(見圖1)，并且持續(xù)的時間和次數(shù)開始有逐漸延長和增加的趨勢.

圖1 5#爐A 吸風(fēng)機(jī)振動持續(xù)時間

1.2 5#爐A 吸風(fēng)機(jī)往年振動情況

按照全過程跟蹤剖析診斷的理念，經(jīng)過查找分析，發(fā)現(xiàn)該吸風(fēng)機(jī)早在2011 年4 月份就出現(xiàn)吸風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子突振的現(xiàn)象:4 月30 日，5#機(jī)組負(fù)荷360 MW，A 吸風(fēng)機(jī)電流124 A，動調(diào)開度45%，A 吸風(fēng)機(jī)固定端軸承振動由3.32 mm/s 突升至13.4 mm/s 后迅速返回3.3 mm/s，就地檢查A 吸風(fēng)機(jī)運(yùn)行正常，測量非驅(qū)動端振動4.0 mm/s.5 月28 日關(guān)停吸風(fēng)機(jī)，對探頭進(jìn)行檢查，同時進(jìn)行了轉(zhuǎn)子檢查未發(fā)現(xiàn)異常.2011 年第二季度曾發(fā)生突振9 次:4 月份1 次，5 月份6 次，6 月份2 次.

1.3 2012 年吸風(fēng)機(jī)振動的特點

針對5#爐A 吸風(fēng)機(jī)2011 年存在的問題，雖于2012 年3 月份的小修中更換了吸風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子，但自今年出現(xiàn)第一次突振開始，隨后A 吸風(fēng)機(jī)突振情況就不間斷地出現(xiàn)，其過程與上一年的基本相同.從圖2 中的曲線可以看出5#爐A、B 吸風(fēng)機(jī)4 月1 日至5 月1 日的振動情況. 至5 月份A 吸風(fēng)機(jī)突振次數(shù)變得更加頻繁，最頻繁時1 天出現(xiàn)3 ～4 次. 突振從原來的幾天1次，發(fā)展到現(xiàn)在的1 天數(shù)次，且振動會持續(xù)很長時間.5月份截至28 日52 次突振中有42 次持續(xù)振動，且多次振動持續(xù)時間在20 min 以上，最長時間達(dá)105 min.這樣持續(xù)下去會損壞軸承及轉(zhuǎn)子內(nèi)部部件，嚴(yán)重時會造成主軸彎曲，還會導(dǎo)致風(fēng)機(jī)振動值偏高，甚至出現(xiàn)葉片斷裂脫落或飛車事件.

圖2 5#爐A、B 吸風(fēng)機(jī)4 月1 日至5 月1 日振動曲線

1.4 B 吸風(fēng)機(jī)出現(xiàn)振動

以往5#爐B 吸風(fēng)機(jī)從未出現(xiàn)過突振又瞬間恢復(fù)正常的現(xiàn)象，自從2012 年3 月份，5#爐B 吸風(fēng)機(jī)也開始出現(xiàn)突振的異常狀況. 3 月31 日，5#機(jī)負(fù)荷540 MW，B 吸風(fēng)機(jī)電流191 A、入口動葉開度66.1%，風(fēng)機(jī)推力軸承振動5.8 mm/s 報警(原高負(fù)荷時約5.6 mm/s)，就地檢查無異常.4 月3 日專門對5#爐B 吸風(fēng)機(jī)浮動端、推力端及固定端軸承振動測點進(jìn)行了檢查，檢查探頭延伸線連接正確，前置器工作正常，接線緊固無松動.但是4 月4 日至4 月9 日相繼又出現(xiàn)8 次突振情況(見表1).可以看出，5#爐B 吸風(fēng)機(jī)的振動在不同負(fù)荷時段的振動情況，高負(fù)荷時振動值偏高.

1.5 一次風(fēng)機(jī)出現(xiàn)振動

在5#爐A、B 吸風(fēng)機(jī)突振沒有解決之前，5#爐的A、B 一次風(fēng)機(jī)出現(xiàn)了類似的突振現(xiàn)象(見表2). 進(jìn)入2012 年4 月份，5#爐的2 臺一次風(fēng)機(jī)也開始出現(xiàn)突振增大超過報警值，隨即恢復(fù)正常的異常狀況. 其中A一次風(fēng)機(jī)1 次，B 一次風(fēng)機(jī)5 次.為此在4 月29 日，關(guān)停5#爐B 一次風(fēng)機(jī)吊開上蓋清理導(dǎo)葉、機(jī)殼內(nèi)部、入口消音器等處積灰，檢查油系統(tǒng)油管路無泄漏，葉片無漂移，未發(fā)現(xiàn)異物，緊固各處活節(jié)、螺栓，啟動正常.

表1 2012 年4 月份5#爐B 吸風(fēng)機(jī)突振超標(biāo)次數(shù)統(tǒng)計表

2 原因分析

1)針對5#爐A 吸風(fēng)機(jī)的異常狀況，進(jìn)行了多次檢查和動平衡工作，還分別于3 月31 日和4 月8 日2 次專門聘請風(fēng)機(jī)制造廠家和專業(yè)廠家以及電科院的專家來共同診斷，結(jié)果還是沒有解決.從吸風(fēng)機(jī)振動的幾個方向來剖析:5#爐吸風(fēng)機(jī)為內(nèi)置式軸承箱，共有3 個測點:固定端軸承振子顯示振動為水平方向，也就是驅(qū)動端水平方向振動測點YBA150A;推力軸承振子顯示振動為軸向的，就是驅(qū)動端軸向振動測點YBA150C;浮動端軸承振子顯示振動測點YBA150B 為水平方向，就是非驅(qū)動端水平方向.5#爐A 吸風(fēng)機(jī)每次突振都是風(fēng)機(jī)浮動軸承，一般固定軸承振動及推力軸承振動無明顯變化，偶爾發(fā)生風(fēng)機(jī)推力軸承振動.5#爐B 吸風(fēng)機(jī)每次突振都是風(fēng)機(jī)的推力端軸承，固定端和浮動端軸承振動變化不大，就地檢查B 吸風(fēng)機(jī)無異常.

表2 2012 年4 月份5#爐A、B 一次風(fēng)機(jī)突振超標(biāo)情況統(tǒng)計表

2)發(fā)現(xiàn)無論是水平方向還是軸向振動都存在突振現(xiàn)象，無論是驅(qū)動端還是非驅(qū)動端都有突振大超標(biāo)報警的問題.從風(fēng)機(jī)各個方向的振動顯示，振動的特征均不屬于機(jī)械方面或不平衡引起的，而顯示出的征兆屬于整臺風(fēng)機(jī)在抖動，也就是轉(zhuǎn)子同機(jī)殼同時在晃動的現(xiàn)象.

3)一般來講吸風(fēng)機(jī)振動，一是風(fēng)機(jī)自身引起，另一個原因就是系統(tǒng)風(fēng)量變化引起.跟蹤5#爐各風(fēng)機(jī)出現(xiàn)的異?，F(xiàn)象，從A 吸風(fēng)機(jī)發(fā)展到B 吸風(fēng)機(jī)，最后擴(kuò)展到一次風(fēng)機(jī).從2012 年3 月份A 吸風(fēng)機(jī)開始突振到5 月28 日突振達(dá)到74 次.根據(jù)5#爐A 吸風(fēng)機(jī)頻繁出現(xiàn)突振，又瞬間恢復(fù)的情況，應(yīng)該排除吸風(fēng)機(jī)機(jī)械部分引起的可能性，不論是葉片飄移還是軸承等引起的故障，振動都將會持續(xù)和發(fā)展.因此應(yīng)該從系統(tǒng)上查找原因.

4)吸風(fēng)機(jī)入口煙道設(shè)計有煙氣擋板，每臺吸風(fēng)機(jī)入口對應(yīng)一側(cè)電除塵的2 條煙道，每條煙道上設(shè)計有百葉窗式擋板，每組擋板由10 片組成. 檢查后發(fā)現(xiàn)，4條煙道的下組擋板全部從連桿上脫開. 因此導(dǎo)致吸風(fēng)機(jī)入口的煙道積灰嚴(yán)重，積灰從解除的擋板處開始堆積延伸，積灰最厚處接近1 m.從吸風(fēng)機(jī)入口煙道積灰的情況來看，B 側(cè)入口煙道積灰比較嚴(yán)重，吸風(fēng)機(jī)入口煙道積灰使得氣體流通截面狹小，嚴(yán)重影響氣流的正常流動.A 側(cè)吸風(fēng)機(jī)入口煙道積灰較輕，對煙道的通流面積影響小，也就出現(xiàn)了A 吸風(fēng)機(jī)的負(fù)荷量大于B 吸風(fēng)機(jī)的現(xiàn)象.

5)吸風(fēng)機(jī)出口煙道設(shè)計安裝有一垂直升降的插板式關(guān)斷門，在插板門兩邊設(shè)計有滑動導(dǎo)軌，為了防止插板門導(dǎo)軌積灰，插板門的導(dǎo)軌中設(shè)計有吹掃風(fēng)，由于運(yùn)行多年，現(xiàn)在吹掃風(fēng)的風(fēng)機(jī)也已不能運(yùn)行(電機(jī)的電纜等也都已經(jīng)丟失)，所以插板門的軌道積灰以及傳動機(jī)構(gòu)損壞等導(dǎo)致出口煙道插板門不能完全開啟.在正常運(yùn)行中從外側(cè)看還有半m 多未開啟，從煙道內(nèi)側(cè)看還差近一m 未開啟，因此吸風(fēng)機(jī)出口節(jié)流現(xiàn)象.因為插板門阻擋氣流，嚴(yán)重的影響了吸風(fēng)機(jī)的出力.

6)在每臺電除塵器入口對應(yīng)一側(cè)預(yù)熱器的2 條煙道上設(shè)計有百葉窗式擋板，為使除塵器前后的煙氣壓力平衡，使進(jìn)入除塵器的煙氣分配均勻，在2 臺除塵器進(jìn)口煙道處設(shè)有聯(lián)絡(luò)煙道，但未設(shè)聯(lián)絡(luò)擋板，結(jié)果聯(lián)絡(luò)煙道內(nèi)積灰嚴(yán)重，煙道接近堵死，還發(fā)現(xiàn)電除塵入口4 條煙道的4 組擋板在煙氣灰塵的沖刷下全部存在嚴(yán)重的磨損(見圖3 ～6).因電除塵入口的4 組煙道擋板沖蝕嚴(yán)重，多數(shù)擋板吹蝕破損，有的門軸已經(jīng)斷開，使得各組百葉窗擋板處在失控自由狀態(tài)，當(dāng)煙氣氣流瞬間變化時，部分百葉窗擋板就會在氣流的沖擊下呈現(xiàn)突然關(guān)閉后又突然開啟，瞬時阻斷的氣流便會引起整個煙氣系統(tǒng)動蕩波動，也就出現(xiàn)風(fēng)機(jī)瞬時處在失速的狀況，導(dǎo)致吸風(fēng)機(jī)振動突變.百葉窗擋板在氣流的沖擊下出現(xiàn)頻繁突然關(guān)閉后又突然開啟且持續(xù)交變，引起整個煙氣系統(tǒng)的氣流動蕩，使吸風(fēng)機(jī)出現(xiàn)的持續(xù)突振.

圖3 電除塵入口1#煙道煙道擋板磨損情況

圖4 電除塵入口2#煙道煙道擋板磨損情況

圖5 電除塵入口3#煙道煙道擋板磨損情況

圖6 電除塵入口4#煙道煙道擋板磨損情況

3 結(jié)束語

鑒于出現(xiàn)的上述問題，雖然對吸風(fēng)機(jī)出、入口擋板進(jìn)行了處理并更換了A 吸風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子，但是沒有從根本上解決問題.應(yīng)從強(qiáng)化設(shè)備管理入手，在購買煙氣擋板時嚴(yán)格掌控制作工藝質(zhì)量，提高其耐磨程度.提升消缺質(zhì)量，及時修復(fù)損壞的百葉窗. 徹底清除系統(tǒng)內(nèi)積灰，消除系統(tǒng)漏風(fēng).高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)動設(shè)備突振超標(biāo)，長期頻繁的發(fā)生，會導(dǎo)致設(shè)備損壞，在抓好日常維護(hù)消缺的同時，利用停爐機(jī)會，將煙道內(nèi)部擋板全部拆除，將來等大、小修時安裝新的擋板.

［1］尹民權(quán). 鍋爐引風(fēng)機(jī)出力不足原因分析［J］. 發(fā)電設(shè)備，2007(3):203－205.

［2］尹 君.超超臨界鍋爐四大風(fēng)機(jī)應(yīng)用探討［J］.沈陽工程學(xué)院學(xué)報:自然科學(xué)版，2009(3):214－218.

［3］陸志厚，楊南府.解決200 MW 鍋爐吸風(fēng)機(jī)積灰振問題途徑的探討［J］.四川電力技術(shù)，1992(5).