某軸流式引風機故障原因分析

徐 濤，王 浩，肖 申，沈 陽

(1.華電渠東發(fā)電有限公司，河南 新鄉(xiāng) 453000；2.華電電力科學研究院有限公司，浙江 杭州 310030)

1 故障經(jīng)過

某電廠2號機組在啟機過程中，先啟動B側(cè)引風機運行；運行一段時間后，啟動A側(cè)引風機運行，動葉開度為0時，電流異常增大，達280 A。此時B引風機開度11%，電流202 A，爐膛負壓-156 Pa。調(diào)整A引風機動葉開度至14%，風機電流仍維持在279 A，風機本體內(nèi)部傳出“轟轟”聲。B引風機動葉開度和電流無明顯變化，分別為11%、202 A，爐膛負壓-100 Pa。期間，運行人員對A引風機動葉進行0～30%開度試調(diào)整，電流無變化；持續(xù)對煙風系統(tǒng)進行檢查和調(diào)整，A引風機電流仍沒有變化。

停運A側(cè)引風機后，保持B側(cè)引風機運行，2號機組并網(wǎng)成功。就地對A引風機葉片進行檢查，發(fā)現(xiàn)一級動葉有3塊葉片發(fā)生漂移，處于關(guān)位卡死，判斷A引風機內(nèi)部出現(xiàn)動葉卡澀故障。同時隨負荷升高，B引風機也逐漸產(chǎn)生“轟轟”聲，且異音有增大趨勢。出于人身及設備安全考慮，向調(diào)度申請停機。

2 原因分析

2.1 基本概況

伴隨著超低排放改造的進行，為簡化鍋爐系統(tǒng)、降低風機電耗、節(jié)省運行和檢修維護成本，大部分機組均進行了“引增合一”改造[1]。2號機組超低排放改造后，引風機換型為上海鼓風機廠生產(chǎn)的雙級動葉可調(diào)軸流式風機，型號為SAF35-23.7-2。截至本次停機，A引風機共計運行6448 h，B引風機共計運行6418 h。

2.2 運行情況檢查分析

查閱運行啟停機操作記錄及SOE記錄，運行人員各項操作符合集控運行規(guī)程要求，SOE記錄未見異常。制粉系統(tǒng)及其設備正常，煙風系統(tǒng)內(nèi)其他機械設備、風門擋板等無異常情況發(fā)生。

風機本體出現(xiàn)異音等不明故障，極易演變?yōu)轱L機喘振[2]，對設備和機組造成更大的損害。因此，本次停機屬于為了防止事故進一步擴大而申請的主動停機。

2.3 停備期間風機維護情況分析

a.由于調(diào)度要求，2號機組于1月23日停機備用，至5月14日首次啟機，歷時將近4個月，調(diào)停時間較長。

在停備期間，運行人員定期對A、B引風機動葉進行活動試驗(每天中班進行1次)。圖1為停備期間A引風機動葉開度調(diào)試情況，開度在0～100%范圍內(nèi)調(diào)試正常，無卡澀現(xiàn)象。

圖1 停備期間A引風機動葉開度調(diào)試情況

圖2為停備期間B引風機動葉開度調(diào)試情況。3月21日至4月3日，因?qū)引風機動葉控制軸進行檢修，暫停動葉活動試驗。4月3日檢修結(jié)束后，動葉開度調(diào)試正常，無卡澀現(xiàn)象。

圖2 停備期間B引風機動葉開度調(diào)試情況

b.1月23日至2月11日，廠內(nèi)對包括A、B引風機在內(nèi)的六大風機進行了內(nèi)部檢查、動葉開度校對，當時未發(fā)現(xiàn)引風機動葉有卡澀和明顯漂移等異?，F(xiàn)象。

c.在之后的停備期間，雖然對A、B引風機動葉進行了活動試驗，但該試驗僅在DCS上進行，未就地對每個葉片的狀態(tài)進行確認，因此無法保證葉片的就地實際動作與DCS反饋開度一致。因此，葉片的實際狀態(tài)可能與DCS反饋偏差較大，為風機故障的發(fā)生埋下了安全隱患。

2.4 設備檢查情況分析

a.A引風機停運后，對其進行揭蓋檢修。檢查發(fā)現(xiàn)，A引風機一級動葉有3片葉片角度發(fā)生嚴重漂移，處于關(guān)位抵死狀態(tài)(關(guān)過頭現(xiàn)象)，其對應的葉柄軸平衡重也存在偏移，軸與調(diào)節(jié)臂接觸部位存在打滑現(xiàn)象；其他葉片角度也有不同的漂移現(xiàn)象，如圖3、圖4所示。經(jīng)角度測量，一級動葉共有13片葉片角度發(fā)生不同程度的漂移，其余7片保持正常角度；二級所有動葉角度一致、沒有發(fā)生漂移現(xiàn)象。

圖3 3片嚴重漂移的葉片

圖4 3片動葉葉柄軸平衡重偏移、軸打滑

對A引風機葉片拆除、輪轂解體，發(fā)現(xiàn)一級動葉葉片根部與輪轂接觸縫隙積灰板結(jié)、銹蝕情況嚴重，見圖5；二級動葉葉片拆卸較為輕松，葉片根部與輪轂接觸縫隙積灰較為疏松。同時，A引風機轉(zhuǎn)子表面也出現(xiàn)了較為嚴重的腐蝕情況，見圖6。

圖5 一級動葉根部積灰、銹蝕情況

圖6 引風機轉(zhuǎn)子表面腐蝕較嚴重

現(xiàn)場對B引風機一、二級動葉檢查發(fā)現(xiàn)，一級動葉有1片角度發(fā)生漂移，當其他動葉關(guān)閉時，該葉片處于30%的開度，與其他葉片不同步。對二級動葉進行檢查，角度同步，未發(fā)生漂移現(xiàn)象。

b.現(xiàn)場對A引風機嚴重卡澀的3片葉片的軸與調(diào)節(jié)臂拆除，清洗干凈后去掉毛刺，角度校正后重新固定，并以二級動葉角度為基準，將一級動葉角度全部調(diào)整至與二級動葉開度同步，經(jīng)試轉(zhuǎn)后正常。

B引風機僅有1片一級動葉發(fā)生漂移，冷態(tài)試轉(zhuǎn)后，暫不影響風機運行，待機組下次停機時再行解體處理。

c.動葉漂移是指風機運行過程中動葉與鎖緊螺母發(fā)生相對滑移[3]。葉片發(fā)生漂移后，氣流與葉片進口形成正沖角，當正沖角超過某一臨界值后，葉片背面出現(xiàn)渦流區(qū)，即失速現(xiàn)象[4]。失速現(xiàn)象可誘發(fā)喘振，引起風機異響和振動超標[5]。由此可見，A引風機動葉漂移是造成本次風機本體異響的直接原因。

風機葉片根部與輪轂安裝孔之間設置了一道卡簧活塞進行密封，其與輪轂安裝孔處仍有一定的縫隙。當?shù)貧夂虺睗?，機組停備期間恰逢長期下雨，加上空預器、電除塵器內(nèi)部水沖洗潮氣大等原因，隨著機組停運時間延長，葉片軸座縫隙金屬銹蝕和粉塵受潮板結(jié)加重，導致動葉卡澀。因各動葉卡澀程度的不同，其對應的鎖緊螺母緊力也有所差異，部分動葉所需的調(diào)整力矩超過調(diào)節(jié)臂對葉柄的緊固力矩，因此出現(xiàn)漂移現(xiàn)象[6]。

另外，2號機組進行超低排放改造后，增加了低低溫省煤器，引風機入口煙氣溫度從150 ℃降到88 ℃，煙溫較低。而鍋爐燃用煤種收到基硫含量長期控制在2%左右，致使煙氣中酸濃度相對高，對低溫的風機金屬表面層造成腐蝕[7]，這進一步加劇了葉片根部的沉積、結(jié)垢。

綜上所述，葉片漂移是導致風機失速、出現(xiàn)異響的直接原因；而機組長期停備，煙風系統(tǒng)濕度大、檢修維護不到位造成的葉片根部積灰板結(jié)和腐蝕是引起葉片漂移的主要因素；較高的煤中硫含量和較低的煙氣溫度則加劇了葉片根部腐蝕和積灰的程度。

3 暴露問題及預防措施

3.1 暴露問題

a.在風機動葉活動試驗中，過于相信執(zhí)行器反饋動作信號，未定期就地對葉片狀態(tài)進行檢查。

b.在機組進行超低排放改造后，風機入口煙溫降低，對運行過程中含硫化合物可能引起的低溫腐蝕問題認識不足。

c.對于該類型風機的維護保養(yǎng)經(jīng)驗欠缺，在長期停備期間，對煙風系統(tǒng)濕度增大可能引起風機葉片根部積灰板結(jié)問題預見性不足，未能制定針對性的維護保養(yǎng)措施。

3.2 預防措施

a.在機組停備時間較長時，在定期檢查工作中增加對風機葉片狀態(tài)的就地檢查確認，及時清理軸座縫隙金屬銹蝕和受潮板結(jié)灰，防止類似事件再次發(fā)生。

b.調(diào)研改進型的密封技術(shù)，對動葉根部密封結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化，以避免和減緩葉片根部的積灰板結(jié)和腐蝕。如劉恩生等[8]提出可在原密封的基礎上增加一道密封環(huán)形成雙道密封，或再增加一道表面密封遮擋葉柄動靜間隙；卓仁春[9]采用在動葉根部開槽增加2道氟橡膠材質(zhì)的密封圈來預防動葉的卡澀及漂移。

c.制定針對性的風機防失速和喘振措施，加強運行人員的培訓和演練。

4 結(jié)束語

引風機是電站鍋爐的重要輔機設備之一，其可靠性直接關(guān)系著機組的安全經(jīng)濟運行。本文就引風機出現(xiàn)故障導致機組停機的事件進行了調(diào)查分析，并提出了預防措施，為同類型風機的運行及維護提供參考。