1 000 MW機(jī)組鍋爐空預(yù)器電流波動(dòng)分析及解決對(duì)策

林典鵬，李大吉，王楚鴻

0　概述

某電廠鍋爐配備了2臺(tái)LAP17286/2600的三分倉(cāng)回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器?？諝忸A(yù)熱器的主軸為垂直布置，煙氣和空氣以逆流方式換熱?？疹A(yù)器的主、輔驅(qū)動(dòng)電機(jī)利用變頻調(diào)節(jié)，采用了中心驅(qū)動(dòng)的方式。每臺(tái)空氣預(yù)熱器，除配備可相互切換的主電機(jī)和輔助電機(jī)外，還配有輔助氣動(dòng)馬達(dá)。氣動(dòng)馬達(dá)配置了帶電磁空氣閥的自動(dòng)離合器，可進(jìn)行遠(yuǎn)控或自動(dòng)操作?？諝忸A(yù)熱器采用徑向、軸向和環(huán)向密封系統(tǒng)，密封裝置具有雙密封結(jié)構(gòu)以降低漏風(fēng)率?？疹A(yù)器配有監(jiān)視二次燃燒的熱點(diǎn)檢測(cè)系統(tǒng)。在煙氣冷熱端各配有1臺(tái)吹灰器。冷端吹灰器還接有高壓沖洗水，為沖洗空預(yù)器，配備了高壓沖洗水系統(tǒng)?？疹A(yù)器主電機(jī)額定電流59.1 A，正常電流一般為24～32 A，波動(dòng)幅度約8 A。

1　空預(yù)器結(jié)構(gòu)

1.1　外殼

回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器殼體呈圓柱形，由2塊主殼體板、1塊側(cè)座架體護(hù)板、2塊轉(zhuǎn)子外殼組件和1塊一次風(fēng)座架組成?？諝忸A(yù)熱器的整體結(jié)構(gòu)，如圖1所示。

主殼體板分別與下梁及上梁連接，通過(guò)主殼體板的4個(gè)立柱，將預(yù)熱器的絕大部分重量傳給鍋爐構(gòu)架。主殼體板內(nèi)側(cè)設(shè)有弧形的軸向密封裝置，外側(cè)有調(diào)節(jié)裝置對(duì)軸向密封裝置進(jìn)行調(diào)整。側(cè)座架體護(hù)板與上梁連接，并有2個(gè)立柱承受空預(yù)熱器部分重量。

圖1　空氣預(yù)熱器的整體結(jié)構(gòu)

1.2　轉(zhuǎn)子

轉(zhuǎn)子是裝載傳熱元件(波紋板)并可旋轉(zhuǎn)的圓筒形部件。為減輕重量便于運(yùn)輸，及有利于提高制造、安裝的工藝質(zhì)量，采用轉(zhuǎn)子組合式結(jié)構(gòu)，主要有轉(zhuǎn)軸、扇形模塊框架及傳熱元件等組成［1］。

空氣預(yù)熱器軸承有導(dǎo)向軸承和支撐軸承兩種。導(dǎo)向軸承采用雙列向心滾子球面軸承，導(dǎo)向軸承固定在熱端中心桁架上，導(dǎo)向軸承裝置可隨轉(zhuǎn)子熱脹和冷縮而上下滑動(dòng)，并能帶動(dòng)扇形板內(nèi)側(cè)上下移動(dòng)，從而保證扇形板內(nèi)側(cè)的密封間隙保持恒定。空氣預(yù)熱器的支承軸承采用向心球面滾子推力軸承，支承軸承裝在冷端中心桁架上，配有潤(rùn)滑油冷卻系統(tǒng)。支承軸承和導(dǎo)向軸承均采用油液潤(rùn)滑。

1.3　空氣預(yù)熱器密封

空氣預(yù)熱器的密封主要分為:中心筒密封、徑向密封、周向密封、軸向密封?？諝忸A(yù)熱器密封片的布置，如圖2所示。

圖2　空預(yù)器密封片

1.3.1中心筒密封

在每一個(gè)轉(zhuǎn)子徑向隔板的內(nèi)側(cè)的熱端和冷端都裝有中心筒密封片，環(huán)繞在熱端和冷端轉(zhuǎn)子中心筒的周圍。

1.3.2徑向密封

空氣預(yù)熱器的徑向密封調(diào)整裝置，如圖3所示。

圖3　空預(yù)器徑向密封調(diào)整裝置

1.3.3旁路密封

沿著轉(zhuǎn)子外殼的內(nèi)側(cè)，在空氣預(yù)熱器轉(zhuǎn)子的出、入口處，裝有旁路密封片。這些密封片，在空氣預(yù)熱器轉(zhuǎn)子外殼的熱端及冷端的空氣側(cè)和煙氣側(cè)呈圓周分布，所以又稱周向密封。周向密封通常采用撓性彈簧密封板。擋板隨轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，端部與槽內(nèi)兩壁接觸，起到迷宮軸封的作用。

1.3.4軸向密封

沿著每個(gè)轉(zhuǎn)子徑向隔板外側(cè)的軸向邊緣，安裝有軸向密封片。運(yùn)行時(shí)，軸向密封片和靜止的軸向密封板之間的間隙最小。在軸向密封片上，有開腰形螺栓孔，可用螺栓固定在徑向隔板上，密封片可沿著徑向方向上(靠近或遠(yuǎn)離軸向密封板)進(jìn)行調(diào)節(jié)。

2　空預(yù)器電流波動(dòng)原因分析及處理

該空預(yù)器在啟動(dòng)或正常運(yùn)行中，多次發(fā)生電流的大幅波動(dòng)，嚴(yán)重威脅機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行。因此，對(duì)造成空預(yù)器電流波動(dòng)的幾種原因進(jìn)行分析，并提出控制措施。

2.1　空預(yù)器內(nèi)部被異物卡澀

卡澀現(xiàn)象一般發(fā)生在空預(yù)器安裝或檢修后，空預(yù)器內(nèi)雜物沒有被清理干凈。在空預(yù)器啟動(dòng)時(shí)，很快就能發(fā)現(xiàn)，由于此時(shí)被鍋爐尚未點(diǎn)火，停運(yùn)空預(yù)器并找出雜物即可。另一種情況就是空預(yù)器內(nèi)部部件脫落，如空預(yù)器吹灰管道或者管道支撐損壞，導(dǎo)致吹灰管道斷裂卡住轉(zhuǎn)子，發(fā)生這種情況，應(yīng)立即采取措施，隔離單側(cè)風(fēng)煙系統(tǒng)，對(duì)內(nèi)部進(jìn)行詳細(xì)檢查。海門電廠3號(hào)、4號(hào)機(jī)均發(fā)生過(guò)空預(yù)器間隙監(jiān)測(cè)裝置的脫落，導(dǎo)致空預(yù)器啟動(dòng)后電流波動(dòng)大，停運(yùn)空預(yù)器后，將間隙監(jiān)測(cè)裝置重新調(diào)整后才恢復(fù)正常［2］。

2.2　空預(yù)器動(dòng)靜摩擦導(dǎo)致電流波動(dòng)

2.2.1空預(yù)器熱負(fù)荷變化、空預(yù)器膨脹或者收縮不暢，導(dǎo)致動(dòng)靜部分產(chǎn)生摩擦。這種情況一般發(fā)生在機(jī)組啟停、機(jī)組快速加減負(fù)荷、或單側(cè)空預(yù)器停運(yùn)檢修過(guò)程中。海門電廠多次發(fā)生單側(cè)空預(yù)器檢修后，在啟動(dòng)時(shí)，空預(yù)器被卡澀，致使電流大幅波動(dòng)。2016年05月31日，海門電廠4號(hào)機(jī)組空預(yù)器A主電機(jī)運(yùn)行時(shí)有異音，在線進(jìn)行了更換，電機(jī)更換后啟動(dòng)，電機(jī)電流發(fā)生了35～50 A的大幅波動(dòng)，如圖4所示。就地檢查空預(yù)器A主電機(jī)運(yùn)行正常，判斷為內(nèi)部膨脹不均引起。將空預(yù)器盤動(dòng)3 h后，空預(yù)器主電機(jī)電流恢復(fù)正常。

圖4　海門電廠4號(hào)機(jī)空預(yù)器A電流波動(dòng)情況

2.2.2空預(yù)器密封片間隙過(guò)小或故障。

機(jī)組啟動(dòng)完成后，需調(diào)整空預(yù)器密封間隙，控制空預(yù)器漏風(fēng)率，達(dá)到提高鍋爐效率的目的?？疹A(yù)器密封片下壓過(guò)度或者空預(yù)器密封間隙調(diào)整裝置故障，均會(huì)造成空預(yù)器轉(zhuǎn)動(dòng)部分與空預(yù)器密封片產(chǎn)生摩擦，導(dǎo)致空預(yù)器電流波動(dòng)。當(dāng)電流大幅波動(dòng)時(shí)，應(yīng)立即就地將空預(yù)器密封間隙調(diào)大，待空預(yù)器電流穩(wěn)定后，重新調(diào)整間隙，避免空預(yù)器電流長(zhǎng)時(shí)間波動(dòng)。2015年07月19日，海門電廠3號(hào)機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)，空預(yù)器A的電流波動(dòng)大(最高為38 A)，如圖2所示。立即就地將空預(yù)器A1、A2的間隙從－10 mm提升至+5 mm，空預(yù)器電流恢復(fù)正常。

圖5　海門電廠3號(hào)機(jī)空預(yù)器A電流波動(dòng)情況

2.2.3空預(yù)器不平衡。

造成空預(yù)器空預(yù)器不平衡有安裝工藝方面的問(wèn)題。在空預(yù)器啟動(dòng)過(guò)程中，因一、二次風(fēng)以及引風(fēng)調(diào)整不平衡，還存在三分倉(cāng)回轉(zhuǎn)式空預(yù)器在設(shè)計(jì)時(shí)考慮的受力平衡問(wèn)題，若受力不平衡，亦會(huì)導(dǎo)致空預(yù)器電流波動(dòng)。在2013年，曾發(fā)生空預(yù)器A在線停運(yùn)檢修后，啟動(dòng)空預(yù)器A的電流波動(dòng)大，經(jīng)分析后，確定原因?yàn)锳側(cè)一次風(fēng)機(jī)未及時(shí)并入運(yùn)行，將A側(cè)一次風(fēng)機(jī)并入運(yùn)行后電流恢復(fù)正常。

2.2.4暴雨使空預(yù)器外部積水，會(huì)造成空預(yù)器局部受冷收縮，導(dǎo)致空預(yù)器的電流波動(dòng)。

3　空預(yù)器本體零部件故障

3.1　空預(yù)器電機(jī)故障

空預(yù)器電機(jī)本體故障，導(dǎo)致了電流波動(dòng)。經(jīng)就地確認(rèn)，確為電機(jī)故障，應(yīng)立即切至輔電機(jī)運(yùn)行，停運(yùn)主電機(jī)。必要時(shí)，需隔離該側(cè)風(fēng)煙系統(tǒng)。

3.2　空預(yù)器軸承損壞

空預(yù)器支撐軸承以及導(dǎo)向軸承的工況較差，周圍空氣流動(dòng)空間有限，油較容易受到污染。另外，雷雨天氣時(shí)，在導(dǎo)向軸承位置容易形成積水，并進(jìn)入油系統(tǒng)，導(dǎo)致油質(zhì)不合格，引起軸承磨損，空預(yù)器電流波動(dòng)。再者，空預(yù)器軸承安裝工藝、油箱油位過(guò)高過(guò)低或者設(shè)備質(zhì)量等問(wèn)題也是空預(yù)器軸承容易損壞的原因［3］。

2013年08月17日，海門電廠1號(hào)機(jī)空預(yù)器A電流波動(dòng)，檢查發(fā)現(xiàn)空預(yù)器A導(dǎo)向軸承端蓋的2個(gè)螺栓斷裂，檢修后，空預(yù)器電流恢復(fù)正常。

圖6　海門電廠1號(hào)機(jī)空預(yù)器A電流波動(dòng)情況

3.3　空預(yù)器齒輪傳動(dòng)裝置故障

海門電廠空預(yù)器采用臥式齒輪傳動(dòng)，齒輪箱故障，也是引起空預(yù)器電流波動(dòng)的因素，嚴(yán)重時(shí)可造成空預(yù)器停轉(zhuǎn)。空預(yù)器齒輪箱的齒輪、軸承，容易因潤(rùn)滑原因引起故障?？疹A(yù)器齒輪傳動(dòng)裝置故障較難發(fā)現(xiàn)，若空預(yù)器電流波動(dòng)，需排除其他原因后或者配合后期空預(yù)器停轉(zhuǎn)報(bào)警進(jìn)行確認(rèn)，確認(rèn)后應(yīng)立即停運(yùn)單側(cè)風(fēng)煙系統(tǒng)進(jìn)行處理［4］。

2013年03月15日，海門電廠2號(hào)機(jī)組正常運(yùn)行，空預(yù)器B主電機(jī)電流30 A突降至25 A，B側(cè)排煙溫度快速上漲，立即打閘B側(cè)風(fēng)煙系統(tǒng)進(jìn)行降負(fù)荷處理。就地檢查空預(yù)器B主電機(jī)運(yùn)行，發(fā)現(xiàn)空預(yù)器B主軸已停轉(zhuǎn)。解體空預(yù)器后，發(fā)現(xiàn)齒輪箱三級(jí)齒輪上部定位軸承的滾珠已脫落，齒輪軸偏離正常工作位置，相鄰之間齒面碰磨損壞，最終導(dǎo)致空預(yù)器減速機(jī)失效，空預(yù)器停轉(zhuǎn)。

3.4　空預(yù)器氣動(dòng)馬達(dá)齒輪卡澀

該情況一般發(fā)生在空預(yù)器檢修后，啟動(dòng)空預(yù)器主輔電機(jī)之前，必須先啟動(dòng)空預(yù)器氣動(dòng)馬達(dá)，對(duì)空預(yù)器進(jìn)行盤動(dòng)。就地檢查空預(yù)器有無(wú)卡澀情況，方可啟動(dòng)主輔電機(jī)。氣動(dòng)馬達(dá)啟動(dòng)后，因氣源原因或者氣動(dòng)馬達(dá)卡死未能正常脫開，會(huì)導(dǎo)致空預(yù)器主輔電機(jī)啟動(dòng)電流的波動(dòng)增大，此時(shí)，因空預(yù)器在調(diào)試期間，停運(yùn)空預(yù)器，手動(dòng)脫開空預(yù)器氣動(dòng)馬達(dá)即可［5］。

3.5　空預(yù)器積灰

發(fā)現(xiàn)空預(yù)器積灰，應(yīng)立即進(jìn)行吹灰操作，并提高空預(yù)器密封間隙。積灰嚴(yán)重時(shí)，應(yīng)停運(yùn)空預(yù)器進(jìn)行清理。造成空預(yù)器積灰，主要有幾個(gè)方面的原因。

(1)啟動(dòng)初期吹灰不夠，吹灰蒸汽壓力低或溫度低。

(2)空預(yù)器長(zhǎng)時(shí)未進(jìn)行吹灰，或吹灰時(shí)疏水未排盡。

(3)長(zhǎng)期燃用高硫煤，有硫化物附著在空預(yù)器上。

(4)投油時(shí)間長(zhǎng)且燃燒不完全，引起油煙黏結(jié)于換熱片上，投粉后引起積灰。

(5)鍋爐長(zhǎng)期低負(fù)荷運(yùn)行，排煙溫度過(guò)低。

(6)脫硝SCR裝置中氨的逃逸率高，煙氣產(chǎn)生的硫酸氫氨黏附在換熱片上，引起堵灰。

(7)受熱面發(fā)生泄漏、清洗水門關(guān)閉不嚴(yán)，有水進(jìn)入空預(yù)器。

(8)空預(yù)器水清洗或二次燃燒用消防水滅火后，對(duì)空預(yù)器的烘干不徹底。

4　防止空預(yù)器電流波動(dòng)的措施

針對(duì)空預(yù)器電流波動(dòng)等異常工況，應(yīng)及時(shí)采取預(yù)控措施。

(1)加強(qiáng)安裝工藝、安裝質(zhì)量的監(jiān)督及驗(yàn)收。

(2)在機(jī)組啟動(dòng)或停運(yùn)過(guò)程中，嚴(yán)格控制空預(yù)器本體溫度的變化速率，防止空預(yù)器膨脹或者收縮不暢。

(3)在機(jī)組啟動(dòng)或停運(yùn)過(guò)程中，應(yīng)投入空預(yù)器連續(xù)吹灰，并確認(rèn)吹灰后的狀態(tài)。

(4)正常運(yùn)行時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)鍋爐燃燒狀態(tài)的調(diào)整，確保燃盡，定期投入空預(yù)器吹灰。長(zhǎng)期燃用高硫煤時(shí)，應(yīng)增加空預(yù)器的吹灰頻次。

(5)正常運(yùn)行時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)空預(yù)器本體設(shè)備的維護(hù)，定期加油并化驗(yàn)油質(zhì)，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)處理。

(6)做好空預(yù)器相關(guān)聯(lián)鎖試驗(yàn)，確保輔電機(jī)、氣動(dòng)馬達(dá)聯(lián)鎖正常。

(7)巡回檢查空預(yù)器的密封間隙，發(fā)現(xiàn)異常立即調(diào)整處理。

(8)空預(yù)器停運(yùn)間隙或機(jī)組停運(yùn)時(shí)，必須將空預(yù)器密封間隙提至最大，并確認(rèn)到位。

(9)機(jī)組停運(yùn)檢修時(shí)，檢查空預(yù)器減速箱內(nèi)部，并檢查密封片有無(wú)松動(dòng)或脫落現(xiàn)象，并擇機(jī)安排熱水沖洗。

(10)在空預(yù)器電流穩(wěn)定的情況下，適當(dāng)調(diào)整空預(yù)器的間隙，減小漏風(fēng)，提高機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性。

5　結(jié)語(yǔ)

空預(yù)器的電流波動(dòng)，是電廠運(yùn)行中比較普遍的現(xiàn)象，且存在多方面原因，如果處理不當(dāng)，就可能導(dǎo)致空預(yù)器卡死跳閘，甚至?xí)l(fā)鍋爐MFT和空預(yù)器損壞的重大事故。通過(guò)對(duì)這一異?，F(xiàn)象的分析總結(jié)，并制訂相應(yīng)的預(yù)控措施，才能提高機(jī)組運(yùn)行的可靠性。

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