660 MW超臨界機(jī)組一次風(fēng)機(jī)振動(dòng)大異常分析

張建彪

(寧夏京能寧東發(fā)電有限責(zé)任公司，甘肅 銀川 750400)

1 設(shè)備概述

寧夏京能寧東發(fā)電有限責(zé)任公司2×660 MW機(jī)組HG-2210/25.4-YM16型鍋爐是哈爾濱鍋爐廠有限責(zé)任公司自主開發(fā)制造的煙煤超臨界鍋爐。該鍋爐為一次中間再熱、超臨界壓力變壓運(yùn)行，采用不帶再循環(huán)泵的大氣擴(kuò)容式啟動(dòng)系統(tǒng)的直流鍋爐，單爐膛、平衡通風(fēng)、固態(tài)排渣、全鋼架、全懸吊結(jié)構(gòu)、π型布置、緊身封閉。

公司一次風(fēng)機(jī)由沈陽鼓風(fēng)機(jī)廠生產(chǎn)，型號(hào)為AST-1980/1400，型式為雙級(jí)動(dòng)葉可調(diào)軸流式風(fēng)機(jī)；風(fēng)機(jī)旋轉(zhuǎn)方向從電動(dòng)機(jī)側(cè)向風(fēng)機(jī)看，風(fēng)機(jī)葉輪為順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)。主要參數(shù)：風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速1 490 r/min，風(fēng)機(jī)效率是84.5%，風(fēng)壓是11.26 kPa，風(fēng)量為112.02 m3/s，進(jìn)口密度是1.197 kg/m3，入口溫度為20 ℃，葉片可調(diào)范圍10°～55°。

選用的一次風(fēng)機(jī)油站由南通市南方潤滑液壓設(shè)備有限公司提供，型號(hào)為GYZ-15JF。主要參數(shù)：工作介質(zhì)DTE25抗磨液壓油；油箱容積1 200 L；公稱壓力：低壓0.4 MPa,高壓12 MPa。公稱流量：低壓60 L/min,高壓15 L/min。

GYZ-15JF調(diào)節(jié)油站是一次風(fēng)機(jī)葉片角度調(diào)節(jié)裝置的重要組成部分，由泵站、控制閥組、油管路等部件組成。液壓調(diào)整機(jī)構(gòu)的工作原理：正常狀體(平衡狀態(tài))，葉片無調(diào)節(jié)，此時(shí)閥芯的位置使進(jìn)油口(P)與小腔接通，回油口(O)關(guān)閉，但與大腔有個(gè)小切口，以保證循環(huán)冷卻和較低的工作油壓。此時(shí)壓力油從P口進(jìn)入小腔，通過阻油孔，進(jìn)入大腔，從回油的小切口，通過冷油器后回到油箱中，泄漏及潤滑的油通過T口直接回油箱，工作油壓的大小由回油切口的大小來決定，一般都在3～4 MPa。開啟葉片：執(zhí)行機(jī)構(gòu)帶動(dòng)拉叉(旋轉(zhuǎn)油封、調(diào)節(jié)閥芯)向左拉，此時(shí)P口與小腔接通，O口與大腔接通(全部接口，不是小切口)，此時(shí)小腔進(jìn)油，大腔回油，小腔膨脹(活塞是固定的)帶動(dòng)缸體向左移動(dòng)，葉片往開方向走，由于閥體和缸體是一體的，缸體的移動(dòng)也帶動(dòng)閥體的移動(dòng)，使閥體與閥芯位置回到平衡時(shí)的位置。關(guān)閉葉片：執(zhí)行機(jī)構(gòu)帶動(dòng)拉叉向右壓，此時(shí)P口與大、小腔都接通，O口全部關(guān)閉(小切口都關(guān)閉)，此時(shí)大小腔都進(jìn)油。由于大腔的左右面積大，所以大腔膨脹，帶動(dòng)缸體向右移動(dòng)，從而葉片往關(guān)方向走，缸體帶動(dòng)閥體向右走，使閥體與閥芯位置回到平衡時(shí)的位置。

機(jī)組在運(yùn)行時(shí)兩臺(tái)一次風(fēng)機(jī)并列運(yùn)行，產(chǎn)生的風(fēng)源為熱一次風(fēng)和冷一次風(fēng)兩種。當(dāng)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生風(fēng)量，未通過空氣預(yù)熱器加熱，直接經(jīng)冷一次風(fēng)道，進(jìn)入磨煤機(jī)混合風(fēng)道進(jìn)行配比風(fēng)溫的稱冷一次風(fēng)。當(dāng)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生風(fēng)量通過空氣預(yù)熱器加熱后，進(jìn)入磨煤機(jī)混合風(fēng)道進(jìn)行配比風(fēng)溫的稱熱一次風(fēng)。兩部分風(fēng)經(jīng)混合風(fēng)道配比成磨煤機(jī)入口所需溫度后，合為一處進(jìn)入磨室進(jìn)行煤粉干燥輸送。

2 事件經(jīng)過

1#機(jī)組于10月15日晚上20:00左右并網(wǎng)，按照機(jī)組啟動(dòng)計(jì)劃，晚上21:10左右啟動(dòng)12#一次風(fēng)機(jī)并聯(lián)運(yùn)行，啟動(dòng)風(fēng)機(jī)后發(fā)現(xiàn)振動(dòng)保護(hù)值報(bào)警(>4.6 mm/s)，振動(dòng)值如表1所示，非驅(qū)動(dòng)端X相振動(dòng)值(6.23 mm/s)接近跳閘值，動(dòng)葉開度顯示零位，一次風(fēng)機(jī)持續(xù)運(yùn)行5 min后，振動(dòng)值未見下降趨勢(shì)(振動(dòng)趨勢(shì)如圖1所示)，運(yùn)行人員被迫停運(yùn)風(fēng)機(jī)，通知檢修檢查處理。

表1 12#一次風(fēng)機(jī)啟動(dòng)振動(dòng)值情況 mm/s

圖1 12#一次風(fēng)機(jī)振動(dòng)趨勢(shì)圖

3 故障原因查找

2020年10月16日對(duì)1#機(jī)組進(jìn)行停機(jī)檢修。分別對(duì)12#一次風(fēng)機(jī)油站、液壓缸、動(dòng)葉調(diào)整機(jī)構(gòu)、軸承箱、殼體等可能導(dǎo)致風(fēng)機(jī)振動(dòng)超標(biāo)的部件進(jìn)行了細(xì)致檢查。

1)對(duì)一次風(fēng)機(jī)擴(kuò)散筒殼體固定螺栓、殼體支腿進(jìn)行全面檢查，螺栓緊固正常，殼體支腿未有明顯松動(dòng)。就地檢查油站液壓油壓力為6 MPa，在正常范圍內(nèi)。檢查外部執(zhí)行結(jié)構(gòu)連接臂，沒有異常。

2)風(fēng)機(jī)停運(yùn)后對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的電動(dòng)頭、傳動(dòng)軸、拉叉、旋轉(zhuǎn)油封進(jìn)行全方位檢查，未發(fā)現(xiàn)變形、斷裂、漏油等明顯異?，F(xiàn)場(chǎng)。聯(lián)系運(yùn)行人員啟動(dòng)液壓油站，由熱控人員配合進(jìn)行動(dòng)葉傳動(dòng)試驗(yàn)，兩級(jí)動(dòng)葉活動(dòng)靈活，未出現(xiàn)卡澀現(xiàn)象，兩級(jí)葉片偏差在允許范圍內(nèi)。

3)檢查一次風(fēng)機(jī)支撐軸部一級(jí)側(cè)端部調(diào)節(jié)鎖母是否脫落。脫落會(huì)導(dǎo)致兩級(jí)葉片調(diào)整不同步[1]。檢查后發(fā)現(xiàn)鎖母緊固正常，沒有松動(dòng)、脫落跡象，由此判斷兩級(jí)動(dòng)葉調(diào)整沒有問題。

4)檢查一次風(fēng)機(jī)葉片調(diào)整滑塊。若滑塊出現(xiàn)嚴(yán)重磨損，將會(huì)導(dǎo)致葉片調(diào)整不同步，進(jìn)而會(huì)引起風(fēng)機(jī)振動(dòng)超標(biāo)[2]。檢查發(fā)現(xiàn)滑塊僅輕微磨損，并不影響葉片正常調(diào)整。

5)檢查葉片軸向竄動(dòng)量。一次風(fēng)機(jī)說明書要求葉片軸向竄動(dòng)量為0.5～1 mm。對(duì)風(fēng)機(jī)44片葉片測(cè)量后發(fā)現(xiàn)，軸向竄動(dòng)量都在0.5～0.8 mm，葉片軸向竄動(dòng)量滿足要求。

6)一次風(fēng)機(jī)說明書要求擴(kuò)散器內(nèi)筒密封盤與輪轂部支撐蓋之間的動(dòng)靜間隙差值<0.4 mm，也就是間隙值不得<0.2 mm。實(shí)際測(cè)量間隙值為0.3 mm，不存在動(dòng)靜摩擦引發(fā)振動(dòng)的問題。

7)檢查主體風(fēng)筒檢修孔蓋板。若檢修孔蓋板裝反，將會(huì)導(dǎo)致葉片與殼體間隙變化，造成動(dòng)靜摩擦引起風(fēng)機(jī)振動(dòng)[3]。檢查后蓋板安裝正確，未發(fā)現(xiàn)異常。

8)檢查風(fēng)機(jī)軸承箱固定螺栓。若軸承箱貓爪固定螺栓松動(dòng)或間隙超標(biāo)，也會(huì)引起風(fēng)機(jī)振動(dòng)。檢查后未發(fā)現(xiàn)異常。

9)檢查輪轂支撐盤及支撐蓋螺栓，螺栓緊固未松動(dòng)。

10)風(fēng)機(jī)動(dòng)平衡問題[4]。由于一次風(fēng)機(jī)葉輪平衡問題也會(huì)導(dǎo)致風(fēng)機(jī)振動(dòng)，因此，在對(duì)風(fēng)機(jī)其他部位全部檢查完畢未發(fā)現(xiàn)明顯異常時(shí)，可以判斷是風(fēng)機(jī)動(dòng)平衡問題引起的振動(dòng)。需要電科院配合進(jìn)行動(dòng)平衡試驗(yàn)，通過在輪轂不同位置上增加配重塊，解決動(dòng)平衡問題。

4 故障原因分析

通過對(duì)12#一次風(fēng)機(jī)拆卸部位進(jìn)行全面檢查，發(fā)現(xiàn)并不是由檢修拆裝不到位導(dǎo)致的振動(dòng)。經(jīng)過專業(yè)組討論后決定回裝一次風(fēng)機(jī)，再進(jìn)行一次試運(yùn)。然而再次啟動(dòng)一次風(fēng)機(jī)后振動(dòng)值依然超標(biāo)。

進(jìn)行逐一排查后確認(rèn)故障原因有以下兩點(diǎn)。

1)一次風(fēng)機(jī)液壓缸拆裝工藝流程監(jiān)控不到位，質(zhì)量把關(guān)不嚴(yán)格。

本次檢修對(duì)12#一次風(fēng)機(jī)進(jìn)行了葉輪上輪轂支撐盤、支撐蓋、液壓缸的拆卸，如果產(chǎn)生力矩重偏差意味著葉輪產(chǎn)生動(dòng)不平衡，引起風(fēng)機(jī)振動(dòng)[5]。

圖2所示為葉輪上連接部件輪轂支撐盤及支撐蓋。依據(jù)一次風(fēng)機(jī)檢修工藝的要求，當(dāng)液壓缸拆卸回裝后要對(duì)其和連接部件旋轉(zhuǎn)油封進(jìn)行徑向找正，要求中心值<0.05 mm，旋轉(zhuǎn)油封找正時(shí)要通過支撐蓋調(diào)整螺絲松緊進(jìn)行。由于支撐蓋調(diào)整螺絲依據(jù)中心值調(diào)整，緊固順序不同力矩不同，就會(huì)產(chǎn)生支撐蓋重心偏移的可能，繼而產(chǎn)生支撐蓋的力矩重偏差，引起動(dòng)不平衡及風(fēng)機(jī)振動(dòng)了。

圖2 一次風(fēng)機(jī)異常示意圖

2)經(jīng)過回顧旋轉(zhuǎn)油封找正質(zhì)檢點(diǎn)工序后，初步確定為支撐蓋力矩重偏差引起動(dòng)不平衡，進(jìn)而引起一次風(fēng)機(jī)振動(dòng)[6]。為了進(jìn)一步解決現(xiàn)場(chǎng)問題，寧夏電科院技術(shù)人員到現(xiàn)場(chǎng)做了一次風(fēng)機(jī)動(dòng)平衡試驗(yàn)。試驗(yàn)測(cè)量后在非驅(qū)動(dòng)端即支撐蓋側(cè)加配重塊。風(fēng)機(jī)進(jìn)行動(dòng)平衡試驗(yàn)后運(yùn)行正常，振動(dòng)值符合正常指標(biāo)要求，如圖3所示。最終確定引起12#一次風(fēng)機(jī)振動(dòng)的原因是，支撐蓋力矩重發(fā)生偏移產(chǎn)生動(dòng)不平衡。

圖3 一次風(fēng)機(jī)動(dòng)平衡試驗(yàn)后振動(dòng)曲線圖

5 總結(jié)

在設(shè)備檢修前，檢修人員一定要認(rèn)真學(xué)習(xí)一次風(fēng)機(jī)檢修文件包，學(xué)習(xí)各個(gè)部件的功能性作用及質(zhì)量要求，熟知風(fēng)機(jī)設(shè)備拆裝工藝要求，驗(yàn)收人員嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)，并且加強(qiáng)與廠家溝通，及時(shí)了解其他單位風(fēng)機(jī)設(shè)備出現(xiàn)的缺陷及處理措施。在檢修過程中有目的地對(duì)設(shè)備進(jìn)行重點(diǎn)檢查，舉一反三，以免出現(xiàn)同類型故障。

此外，對(duì)一次風(fēng)機(jī)進(jìn)行解體檢修后，必須提前進(jìn)行風(fēng)機(jī)試轉(zhuǎn)，以免影響機(jī)組整體啟動(dòng)計(jì)劃。負(fù)責(zé)人提前做好事故預(yù)想，有必要時(shí)及時(shí)聯(lián)系電科院技術(shù)人員進(jìn)行風(fēng)機(jī)動(dòng)平衡試驗(yàn)項(xiàng)目，避免動(dòng)平衡人員不能及時(shí)到位，影響整體機(jī)組的整體啟動(dòng)計(jì)劃[7]。