660MW超臨界機組一次風(fēng)機異常分析

劉亞平

摘 要：660MW超臨界機組一次風(fēng)機在運行過程中經(jīng)常發(fā)生異常振動，必須停機進(jìn)行處理。因處理措施采取得當(dāng)，可在最短時間內(nèi)恢復(fù)生產(chǎn)，有效保證了設(shè)備的運行。文章就660MW超臨界機組一次風(fēng)機異常情況進(jìn)行簡要闡述，以供參考。

關(guān)鍵詞：660MW;超臨界機組;一次風(fēng)機異常

中圖分類號：TM311文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1674-1064（2021）09-005-02

DOI：10.12310/j.issn.1674-1064.2021.09.003

1 設(shè)備概述

成都電力機械廠生產(chǎn)的AP2-17/12動葉可調(diào)式軸流通風(fēng)機，是根據(jù)脈動原理進(jìn)行工作的。葉輪上游和下游的靜壓力幾乎相等，當(dāng)流體通過葉輪時，傳遞給流體的能量主要是指，在葉輪下游的以動能形式出現(xiàn)的有用的能量。流體從葉輪流出是渦流，可由安裝在葉輪下游的后導(dǎo)葉直接流入相連接的擴壓器，使絕大部分動能轉(zhuǎn)化為所需要的靜壓能。

AP2-17/12動葉可調(diào)式軸流通風(fēng)機由進(jìn)氣箱、大小集流器、進(jìn)口導(dǎo)葉、機殼裝配（葉輪外殼和后導(dǎo)葉組件）、轉(zhuǎn)動組（傳扭中間軸、聯(lián)軸器、葉輪、主軸承裝配）、擴壓器、冷風(fēng)管路和潤滑管路等組成。AP風(fēng)機工作時，氣流由風(fēng)道進(jìn)入風(fēng)機進(jìn)氣箱，經(jīng)過收斂和預(yù)旋后，葉輪對氣流作功，后導(dǎo)葉又將氣流的螺旋運動轉(zhuǎn)化為軸向運動，并在擴壓器內(nèi)將氣體的大部分動能轉(zhuǎn)化成系統(tǒng)所需的靜壓能，從而完成風(fēng)機的工作過程。主要參數(shù)：工作介質(zhì)TSA-68汽輪機油;油箱容積700 L;公稱壓力：低壓0.8 MPa，高壓6.3 MPa。總供油量：56 L/min，冷卻水流量5.04 m?/h。FXHZ-B56潤滑油站是一次風(fēng)機葉片角度調(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[1]。

液壓調(diào)整機構(gòu)的工作原理：在平衡狀態(tài)下，液壓缸左右腔的進(jìn)油及回油管路都切斷，潤滑油路開啟，液壓缸不動作。當(dāng)葉片需要開時，執(zhí)行機構(gòu)使調(diào)節(jié)閥體向左移動，這時右腔油路與進(jìn)油口聯(lián)通，左腔油路與回油口接通，右腔膨脹，面積變大;由于缸體是固定的，活塞就向左移動，由于閥芯與活塞是一體的，所以閥芯也向左移動，從而使調(diào)節(jié)閥閥芯和閥體的位置到平衡位置。當(dāng)葉片需要關(guān)時，執(zhí)行機構(gòu)使調(diào)節(jié)閥體向右移動，這時左腔油路與進(jìn)油口聯(lián)通，右腔油路與回油口接通，左腔膨脹，活塞向右移動，帶動閥芯也向右移動，從而使閥芯與閥體回到平衡的位置。

2 設(shè)備性能特點概述

一般風(fēng)機只能在特性曲線允許區(qū)域內(nèi)運行，為避免在非運行區(qū)內(nèi)運行，風(fēng)機采用失速控制，將性能曲線中的失速區(qū)蓄存在電腦中，電腦確定出運行點的當(dāng)前位置并監(jiān)測外界壓力、不同點的靜壓及流體溫度;把運行點與性能曲線上的失速區(qū)進(jìn)行比較，如果進(jìn)入失速區(qū)，動葉片要作出適當(dāng)調(diào)節(jié);在葉輪前部圓周方向測量流體壓差，當(dāng)運行點在性能曲線穩(wěn)定區(qū)域時，壓差變動較小，如果運行點超過失速線，壓差變動會提高幾倍;這時，通過壓力轉(zhuǎn)換開關(guān)與控制系統(tǒng)改變動葉角度，實現(xiàn)安全運行。

3 事件經(jīng)過

2021年4月30日21時00分，運行監(jiān)盤發(fā)現(xiàn)1B一次風(fēng)機振動緩慢上升，振速值與機組負(fù)荷無關(guān)，最高升至X：3.6 mm/s;Y：3.8 mm/s，就地觀察孔處實測振動X：5.7 mm/s;Y：2.8 mm/s。檢查風(fēng)機軸承溫度無明顯變化，發(fā)現(xiàn)一次風(fēng)機連桿抖動嚴(yán)重，初步判斷連桿抖動嚴(yán)重，造成動葉開度不穩(wěn)定，造成風(fēng)機振動大。5月1日01時00分，將1號機負(fù)荷降至330MW穩(wěn)定;05時17分，解除1號機AGC，解列1B一次風(fēng)機。08時37分，1B一次風(fēng)機動葉連桿更換工作結(jié)束，開啟1B一次風(fēng)機試運;試運過程中，1B一次風(fēng)機振動依然較大（X：4.58 mm/s;Y：4.52 mm/s），隨后對1B一次風(fēng)機進(jìn)行解體檢查。振動趨勢圖如圖1所示。

圖1 振動趨勢圖

4 故障原因

對一次風(fēng)機擴散筒殼體固定螺栓、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。就地檢查油站液壓油壓力為3 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。風(fēng)機停運后對執(zhí)行機構(gòu)的電動頭、傳動軸、旋轉(zhuǎn)油封進(jìn)行全方位檢查，未發(fā)現(xiàn)變形、斷裂、漏油等明顯異常現(xiàn)場。聯(lián)系運行人員啟動液壓油站，由熱控人員配合進(jìn)行動葉傳動試驗，兩級動葉活動靈活，未出現(xiàn)卡澀現(xiàn)象，兩級葉片偏差在允許范圍內(nèi) 。

從工作原理來看，轉(zhuǎn)子和葉片之間需要有一定的縫隙，不能過大也不可以過小，長期運行，縫隙也會發(fā)生轉(zhuǎn)變。因此，兩個轉(zhuǎn)子如果是低速運轉(zhuǎn)，就可能會發(fā)生碰撞的情況，多次碰撞必然會產(chǎn)生摩擦，時間久了就容易卡頓。但是，如果轉(zhuǎn)子和殼體發(fā)生了碰撞，不僅會產(chǎn)生震動噪聲，同時還會降低基礎(chǔ)零件的牢固性，從而讓內(nèi)部溫度升高，出現(xiàn)機器外殼被燒紅的現(xiàn)象。

檢查一次風(fēng)機葉片調(diào)整滑塊。若滑塊出現(xiàn)嚴(yán)重磨損，將會導(dǎo)致葉片調(diào)整不同步，進(jìn)而會引起風(fēng)機振動超標(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。檢查葉片軸向竄動量。一次風(fēng)機說明書要求葉片軸向竄動量為0.5 mm～1 mm。對風(fēng)機44片葉片測量后發(fā)現(xiàn)，軸向竄動量都在0.5 mm～0.8 mm，葉片軸向竄動量滿足要求。一次風(fēng)機說明書要求擴散器內(nèi)筒密封盤與輪轂部支撐蓋之間的動靜間隙差值<0.4 mm，也就是間隙值不得<0.2 mm。實際測量間隙值為0.3 mm，不存在動靜摩擦引發(fā)振動的問題。

檢查風(fēng)機軸承箱固定螺栓。若軸承箱固定螺栓松動或間隙超標(biāo)，也會引起風(fēng)機振動。檢查后未發(fā)現(xiàn)異常。風(fēng)機動平衡問題。由于一次風(fēng)機葉輪平衡問題也會導(dǎo)致風(fēng)機振動，需要進(jìn)行動平衡試驗，通過在輪轂不同位置上增加配重塊，解決動平衡問題。

軸承問題。軸承損壞的振動特征為：振動穩(wěn)定性很差，與負(fù)荷無關(guān)，振幅在水平、垂直、軸向3個方向均有可能最大[3]。軸承箱解體檢查發(fā)現(xiàn)，一級葉輪側(cè)滾柱軸承內(nèi)環(huán)滾道面發(fā)生大面積剝落。軸承方面的損壞也是引起振動的因素，風(fēng)機運行所處的環(huán)境是多種多樣的，如果環(huán)境較差，就容易出現(xiàn)油箱被污染的情況，各種間隙、零件磨損成度也會超標(biāo)，從而造成軸承在較差環(huán)境下運轉(zhuǎn)，進(jìn)而導(dǎo)致軸承損壞。

5 故障原因分析

通過對風(fēng)機拆卸部位進(jìn)行全面檢查，進(jìn)行逐一排查后確認(rèn)，風(fēng)機振動大的主要原因為軸承損壞。風(fēng)機軸承的沖擊韌性較差，導(dǎo)致軸承接觸疲勞抗力下降，在長時間運行過程中，振動、結(jié)構(gòu)變形、潤滑不良等因素都會引起軸承內(nèi)環(huán)局部承載升高，軸承內(nèi)環(huán)接觸疲勞磨損。當(dāng)鋼球與軸承內(nèi)環(huán)接觸面的接觸應(yīng)力超出材料的接觸疲勞極限時，在周期性變化的接觸載荷的作用下，接觸面表面或次表面會產(chǎn)生細(xì)微的疲勞裂紋，裂紋擴展導(dǎo)致表面顯微剝落，進(jìn)一步導(dǎo)致接觸面小片狀剝落形成凹坑。造成風(fēng)機振動幅度增大，而振動幅度加大、結(jié)構(gòu)變形，又導(dǎo)致局部接觸應(yīng)力增大、滾道上微小顆粒及潤滑不良等情況，會加速軸承接觸面的疲勞發(fā)生。最終，導(dǎo)致接觸疲勞損傷產(chǎn)生，出現(xiàn)較大面積的磨損剝落，風(fēng)機振動迅速增大。

6 日常檢修及防范措施

6.1 日常檢修狀況

第一，每一次更換潤滑油或者濾油化驗都要做好相關(guān)記錄，如果油位比較低，那么就要及時進(jìn)行潤滑油的補給。

第二，常規(guī)檢修周期為24 000運行小時或3年，包括更換軸承和其他損害零件，對于所有的零部件都要進(jìn)行一次徹底的清洗。

第三，對于油箱視油鏡的清潔也要格外注意，做到定期檢查和清洗，尤其是溫度計的準(zhǔn)確與否，要定期進(jìn)行檢查。

第四，控制溫度，軸承和油箱的溫度一般要控制在65 ℃以下，如果沒有極其特殊的情況或者檢修需求，冷卻介質(zhì)一定要選擇冷卻之后的水，溫度的控制一定要格外注意。

第五，風(fēng)機的日常巡視要做好記錄，并且每次都要做到定期、定時，同時要規(guī)范、真實記錄。

6.2 防范措施

嚴(yán)把風(fēng)機各備件的質(zhì)量關(guān)，做好鍋爐一次風(fēng)機軸承箱備品備件準(zhǔn)備工作和事故預(yù)想工作。做好一次風(fēng)機設(shè)備運行參數(shù)的監(jiān)測工作，記錄每一次參數(shù)異常。鍋爐計劃性檢修時，發(fā)生過異常的一次風(fēng)機軸承箱要進(jìn)行擴大性檢查，排除類似的隱患。總結(jié)本次搶修的經(jīng)驗，提高對類似異常的應(yīng)對能力。加強軸承潤滑油監(jiān)視，定期濾油取樣化驗，保質(zhì)油站油質(zhì)合格。

7 結(jié)語

在檢修過程中，有目的地對設(shè)備進(jìn)行重點檢查，舉一反三，以免出現(xiàn)同類型故障。此外，對一次風(fēng)機進(jìn)行解體檢修后，必須提前進(jìn)行風(fēng)機試轉(zhuǎn)，以免影響機組的整體啟動計劃。負(fù)責(zé)人提前做好事故預(yù)想，有必要時及時聯(lián)系電科院技術(shù)人員進(jìn)行風(fēng)機動平衡試驗項目，避免動平衡人員不能及時到位，影響機組的整體啟動計劃。

參考文獻(xiàn)

[1] 劉占輝，劉靜宇，羅劍斌.動葉可調(diào)雙級軸流風(fēng)機的現(xiàn)場動平衡[J].風(fēng)機技術(shù)，2019（3）：177-180.

[2] 屈紹山，王亞娟.風(fēng)機振動故障的判斷[C].全國火電100～200MW級機組技術(shù)協(xié)作會2009年年會論文集.全國發(fā)電機組技術(shù)協(xié)作會，2009.

[3] 王鋒，劉新民，郎建新，等.一次風(fēng)機振動大原因分析與處理[J].內(nèi)蒙古電力技術(shù)，2014，32（3）：81-85.