離心式一次風(fēng)機(jī)葉片損壞的分析

于錦洋 牛江昊

（山東省威海市威海豪頓風(fēng)機(jī)股份有限公司 山東威海 264400）

1 前言

一次風(fēng)機(jī)承載著為煤粉鍋爐送粉以及提供主動力的重任。一次風(fēng)機(jī)RB若發(fā)生故障或存在隱患，或者其它人為無法觀察的問題，就會造成鍋爐全爐膛燃料喪失的事故，因此確保一次風(fēng)機(jī)本體處在正常的狀態(tài)并對其進(jìn)行運(yùn)行情況進(jìn)行嚴(yán)格而周密的觀測，對鍋爐和廠區(qū)生產(chǎn)安全而言也是意義重大。

造成風(fēng)機(jī)葉片斷裂的原因具備復(fù)雜性，一是風(fēng)機(jī)頻繁失速后，隨即產(chǎn)生的應(yīng)變力而發(fā)生斷裂；二是設(shè)備在氣流脈動長期影響下，造成葉片共振，最終葉片因高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)而造成疲勞斷裂；三是源自于工藝生產(chǎn)方面，例如葉片冶金質(zhì)量不過關(guān)存在斷裂的隱患。

2 系統(tǒng)及事件簡介

為了得出風(fēng)機(jī)葉片損壞的具體原因，本文以某廠發(fā)生的真實案例進(jìn)行分析。該廠機(jī)組容量為350MW，配置有若干臺具備較好性能和嶄新的離心式一次風(fēng)機(jī)。該風(fēng)機(jī)葉輪配置時間為基建階段，自基建后運(yùn)行相對正常，未進(jìn)行更換過和變頻改造。

風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的構(gòu)件往往眾多且彼此之間有著緊密的關(guān)聯(lián)系，它主要包含了入口消音器、入口風(fēng)箱、入口調(diào)節(jié)擋板及其它零部件。該廠風(fēng)機(jī)系統(tǒng)在發(fā)生故障前，機(jī)組負(fù)荷維持在300MW，而且運(yùn)轉(zhuǎn)無異常情況；事件發(fā)生時，B一次風(fēng)機(jī)電機(jī)出現(xiàn)速斷保護(hù)致使風(fēng)機(jī)造成非人為跳閘。

3 現(xiàn)場檢查情況檢查發(fā)現(xiàn)

通過深入而周密的檢查發(fā)現(xiàn)B一次風(fēng)機(jī)機(jī)殼出現(xiàn)變形，風(fēng)機(jī)地腳螺栓發(fā)生松動情形，風(fēng)機(jī)驅(qū)動端軸承座損壞，葉輪前盤局部斷裂，連同兩只葉片脫落，葉輪變形，風(fēng)機(jī)出口的擋板門也出現(xiàn)了一定程度的損壞。

此外，對一次風(fēng)機(jī)電機(jī)返廠檢測發(fā)現(xiàn)：電機(jī)主軸彎曲0.07mm/m，電機(jī)冷卻風(fēng)扇扭曲變形。葉輪材質(zhì)在經(jīng)過檢查后，發(fā)現(xiàn)前盤和葉片的材質(zhì)均為16Mn；焊縫成分與葉片及前盤的材質(zhì)大致一樣。葉輪斷裂區(qū)的硬度相比故障發(fā)生前，也發(fā)生了一定的物理變化。

4 損壞原因分析

4.1 機(jī)組跳閘原因分析

B一次風(fēng)機(jī)葉輪在出現(xiàn)損壞情況后，致使風(fēng)機(jī)在轉(zhuǎn)動過程中受阻嚴(yán)重，此時電機(jī)發(fā)生速斷保護(hù)行為，造成風(fēng)機(jī)跳閘。同時，在跳閘后磨煤機(jī)對應(yīng)燃燒器送粉能力急速下降，造成燃料量急劇減少，使得鍋爐燃燒出現(xiàn)異常不穩(wěn)定，達(dá)到鍋爐MFT保護(hù)動作值。

4.2 風(fēng)機(jī)葉輪損壞的原因分析

4.2.1 一次風(fēng)機(jī)跳閘前各設(shè)備的運(yùn)行情況和參數(shù)情況均保持穩(wěn)定無異常；同時，風(fēng)機(jī)消音器至風(fēng)機(jī)入口風(fēng)道完好，檢查風(fēng)機(jī)內(nèi)部無異物，說明風(fēng)機(jī)葉輪的損壞的情況，和遭受外力打擊或人為操作不當(dāng)沒有關(guān)系。

4.2.2 葉輪前盤開裂處受力分析：從風(fēng)機(jī)葉輪的結(jié)構(gòu)分析，在氣流等外界因素的影響下，葉輪前盤外沿部分，所承受的氣動力最大。因為氣流通常情況下是呈現(xiàn)出波動狀態(tài)的，因此就存在較大且不可控的交變應(yīng)力。

基于葉片和前盤的布置結(jié)構(gòu)和氣流流動方向分析，前盤承受的應(yīng)力為拉應(yīng)力，同時焊縫處的交變拉應(yīng)力也是最大的。加上葉片的高度比前盤的位置略低，前盤與葉片兩者之間，在焊縫處存在結(jié)構(gòu)方面的變化，加入在此位置上無圓滑過度和焊縫咬邊等焊接缺陷，就會存在一定的應(yīng)力集中。

5 避免離心式一次風(fēng)機(jī)損害的預(yù)防措施

綜上所述，離心式一次風(fēng)機(jī)出現(xiàn)損害后，會造成不可估量的危害，因此在日常使用和保養(yǎng)中要加強(qiáng)保養(yǎng)力度。在預(yù)防離心式一次風(fēng)機(jī)損壞方面，可從以下幾個方面入手：一是根據(jù)實際情況及時更換地腳螺栓、聯(lián)軸器、風(fēng)機(jī)主軸以風(fēng)機(jī)電機(jī)側(cè)軸承座等。二是對一次風(fēng)機(jī)葉輪焊縫部位進(jìn)行全面維檢，并進(jìn)行著色探傷處理，發(fā)現(xiàn)局部有咬邊現(xiàn)象要及時進(jìn)行研磨圓滑過渡。此外還要擇機(jī)實施系統(tǒng)化的檢查、探傷其它機(jī)組一次風(fēng)機(jī)葉輪焊縫，及其熱影響區(qū)。三是重視“離心式風(fēng)機(jī)的葉輪檢查”，同時加強(qiáng)探傷工作，將其列入常態(tài)化工作的重點事項，對其進(jìn)行密切跟蹤和維護(hù)。四是進(jìn)一步加強(qiáng)入廠驗收工作，在驗收環(huán)節(jié)中不僅要仔細(xì)而全面的檢查葉輪、板材、焊縫等部位；對板材、焊縫等位置的硬度也要進(jìn)行嚴(yán)格仔細(xì)抽檢。最后，還要與時俱進(jìn)，通過借助先進(jìn)的技術(shù)手段和使用多樣化的檢測手段，對風(fēng)機(jī)實施有效的靜態(tài)、現(xiàn)場與動態(tài)想結(jié)合的監(jiān)測體系，為離心式一次風(fēng)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)保駕護(hù)航。