雙級(jí)動(dòng)調(diào)軸流引風(fēng)機(jī)動(dòng)葉調(diào)節(jié)失控故障分析及處理

黃 新，羅 文，牟 云，熊 鵬，葉 茂

（華能武漢發(fā)電有限責(zé)任公司，湖北武漢 430415）

0 引言

隨著火力發(fā)電機(jī)組單機(jī)容量越來(lái)越大，雙級(jí)動(dòng)葉可調(diào)軸流風(fēng)機(jī)因其流量大、壓頭高、運(yùn)行區(qū)域?qū)捄徒?jīng)濟(jì)性好，而被廣泛采用。引風(fēng)機(jī)是鍋爐重要輔機(jī)，運(yùn)行工況惡劣，對(duì)運(yùn)行可靠性要求高。通過(guò)預(yù)知性檢修，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)、消除設(shè)備隱患，但對(duì)某些潛在的隱患因無(wú)法及時(shí)發(fā)現(xiàn)、消除，導(dǎo)致設(shè)備故障發(fā)生。結(jié)合某電廠SAF 雙級(jí)動(dòng)調(diào)軸流引風(fēng)機(jī)液壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)故障，通過(guò)分析和準(zhǔn)確判斷故障原因，并采取恰當(dāng)?shù)拇胧?，及時(shí)消除設(shè)備異常，避免故障擴(kuò)大，確保機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行。

1 液壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)工作原理

液壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)由葉片、葉片調(diào)節(jié)桿、活塞、缸體、活塞軸、錯(cuò)油門(mén)、帶雙面齒條的反饋桿、扇齒輪、輸入軸、反饋軸等組成，液壓缸結(jié)構(gòu)如圖1 所示。缸體在風(fēng)機(jī)運(yùn)行時(shí)隨葉輪同步旋轉(zhuǎn)，同時(shí)還在活塞軸上作軸向移動(dòng)。

圖1 液壓缸結(jié)構(gòu)

當(dāng)控制室向電動(dòng)執(zhí)行器給出“開(kāi)”向指令后，電動(dòng)執(zhí)行器帶動(dòng)輸入軸正向旋轉(zhuǎn)，小齒條左移，錯(cuò)油門(mén)動(dòng)作，壓力油由進(jìn)油管經(jīng)油路1 進(jìn)入油缸左室，由于活塞固定不動(dòng)，缸體左側(cè)的油壓上升，使缸體向左移動(dòng)，帶動(dòng)葉片調(diào)節(jié)桿偏移，使動(dòng)葉向“開(kāi)”的方向動(dòng)作，反饋桿也隨著油缸左移，同時(shí)輸入軸的扇齒輪反方向轉(zhuǎn)動(dòng)，但帶反饋桿的雙面齒條嚙合扇齒輪做順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，因此反饋桿就起到“彈簧”的限位作用。當(dāng)缸體左移，活塞右側(cè)缸體的體積變小，油壓升高，使油從油路2 經(jīng)回油管排出。

當(dāng)控制室向電動(dòng)執(zhí)行器給出“關(guān)”向指令后，電動(dòng)執(zhí)行器帶動(dòng)輸入軸反向旋轉(zhuǎn)，小齒條右移，錯(cuò)油門(mén)動(dòng)作，壓力油從進(jìn)油管經(jīng)油路2 送到活塞右邊的缸體右室中，使缸體向右移動(dòng)，而缸體左邊的體積減小，油從通路1 經(jīng)回油管排出，整個(gè)過(guò)程正好與動(dòng)葉“開(kāi)”的方向動(dòng)作相反，葉片在保持不動(dòng)時(shí)，進(jìn)、回油管路均與液壓缸斷開(kāi)。

從上述的液壓缸動(dòng)作過(guò)程看，當(dāng)電動(dòng)執(zhí)行器帶動(dòng)輸入軸正反向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度，缸體也在活塞軸上正反向移動(dòng)一個(gè)位置，同時(shí)帶動(dòng)葉片旋轉(zhuǎn)一定的角度[1]。

2 故障情況

某電廠三期為兩臺(tái)2×600 MW 機(jī)組，鍋爐為東方鍋爐股份有限公司制造的1900 t/h 超臨界參數(shù)變壓直流本生型鍋爐。引風(fēng)機(jī)為上海鼓風(fēng)機(jī)廠生產(chǎn)的雙級(jí)動(dòng)調(diào)軸流風(fēng)機(jī)，型號(hào)SAF33.5-22.4-2，轉(zhuǎn)速750 r/min，電機(jī)功率5900 kW，液壓缸直徑/行程：Φ415/100；葉片調(diào)節(jié)范圍：-40°～+15°。2021 年7 月5 日機(jī)組準(zhǔn)備啟動(dòng)，A、B 側(cè)引風(fēng)機(jī)分別于2:00 時(shí)啟動(dòng)，兩臺(tái)引風(fēng)機(jī)動(dòng)葉開(kāi)度在31%～40%、電流在187～193 A 區(qū)域正常運(yùn)行，3:10 時(shí)A 引風(fēng)機(jī)動(dòng)葉開(kāi)至46%時(shí)，電流突升至633 A，3:12時(shí)A 引風(fēng)機(jī)動(dòng)葉關(guān)至35%時(shí)，電流降至165 A，3:19 時(shí)A 引風(fēng)機(jī)動(dòng)葉再次開(kāi)至46%時(shí)，電流瞬間達(dá)到769 A，出口煙氣壓力在-307～960 Pa 間大幅波動(dòng)，就地檢查液壓油壓力下降。通過(guò)上述參數(shù)的變化，說(shuō)明風(fēng)機(jī)動(dòng)葉開(kāi)度不能保持在指令位置，判斷液壓缸反饋軸承失效，動(dòng)葉開(kāi)度與電流歷史曲線如圖2 所示，從下往上依次為電流曲線、風(fēng)機(jī)出口煙氣壓力、動(dòng)葉開(kāi)度曲線。

圖2 風(fēng)機(jī)動(dòng)葉開(kāi)度、電流及出口煙氣壓力歷史曲線

3:30A 引風(fēng)機(jī)停運(yùn)更換液壓缸，11:30 檢修工作完畢，啟動(dòng)A 引風(fēng)機(jī)后，動(dòng)葉調(diào)節(jié)正常，電流和動(dòng)葉開(kāi)度匹配。

將拆下的液壓缸解體檢查發(fā)現(xiàn)雙面齒條內(nèi)反饋軸承損壞（軸承型號(hào)FAG3200），軸承內(nèi)外圈已分離，反饋桿與雙面齒條脫離，導(dǎo)致液壓缸在調(diào)節(jié)動(dòng)葉開(kāi)度時(shí)，無(wú)法鎖定葉片位置。由液壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)工作原理可知帶反饋桿的雙面齒條在動(dòng)葉調(diào)整過(guò)程中起到限位作用，當(dāng)該軸承失效后，動(dòng)葉調(diào)整不受控制，往“開(kāi)”向調(diào)整動(dòng)葉時(shí)，動(dòng)葉會(huì)連續(xù)動(dòng)作至全開(kāi)位置，往“關(guān)”向調(diào)整動(dòng)葉，動(dòng)葉會(huì)連續(xù)動(dòng)作至全關(guān)的位置。

3 液壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)失控的原因分析及防范措施

從上述故障經(jīng)過(guò)看，風(fēng)機(jī)液壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)失控的原因是反饋軸承失效。從結(jié)構(gòu)上看，反饋軸承內(nèi)圈固定在反饋桿上，外圈固定在雙面齒條內(nèi)腔端部，起連接反饋桿和雙面齒條的作用，轉(zhuǎn)速與風(fēng)機(jī)同步，在液壓缸動(dòng)作過(guò)程中雙面齒條作軸向運(yùn)動(dòng)，反饋軸承承受一定的軸向力，3200 軸承為雙列角接觸球軸承，自動(dòng)調(diào)心能力差，當(dāng)軸向力過(guò)大時(shí)，保持架會(huì)過(guò)載產(chǎn)生疲勞裂紋，在運(yùn)行過(guò)程中裂紋逐步擴(kuò)展最終導(dǎo)致軸承失效。

3.1 反饋軸承失效的原因

（1）伺服閥孔壁與雙面齒條間滑動(dòng)面有拉槽，導(dǎo)致雙面齒條滑動(dòng)時(shí)阻力較大。

（2）反饋軸上齒輪與雙面齒條上齒牙嚙合不好，反饋軸承受力過(guò)大。

（3）反饋桿彎曲，反饋軸承受力過(guò)大。

（4）反饋軸與連桿法蘭同心度不好，反饋軸承受力過(guò)大。

（5）反饋連桿卡澀，動(dòng)作遲滯，反饋軸承受力過(guò)大。

（6）內(nèi)風(fēng)筒封閉不嚴(yán)煙氣竄入，輸入軸、反饋軸及端蓋銹蝕，其轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)阻力增加，反饋軸承受力過(guò)大。

3.2 防范措施

機(jī)械反饋是通過(guò)雙面齒條上的上齒牙與反饋頭內(nèi)反饋齒輪嚙合，帶動(dòng)反饋軸與反饋連桿及固定在其上的葉片開(kāi)度指針旋轉(zhuǎn)，起到顯示動(dòng)葉實(shí)際位置的作用，但其又是造成反饋軸承失效的主要原因之一，故有部分電廠將機(jī)械反饋取消。下面從保留和取消機(jī)械反饋兩個(gè)方面分別闡述防止反饋軸承失效的措施。

3.2.1 液壓缸保留機(jī)械反饋

（1）液壓缸檢修環(huán)節(jié)：①檢查伺服閥孔壁與雙面齒條間的滑動(dòng)面無(wú)拉槽、凹凸臺(tái)階，兩者滑動(dòng)配合良好；②通過(guò)在反饋頭與伺服閥連接面上加減墊片調(diào)整雙面齒條上部齒牙與反饋軸上齒輪嚙合間隙；③檢查反饋桿彎曲度＜0.02/100 mm。

（2）液壓缸安裝環(huán)節(jié)：①液壓缸找正誤差≤0.03 mm；②反饋軸與反饋連桿法蘭同心度≤0.3 mm；③檢查反饋連桿支撐軸承及密封完好，連桿轉(zhuǎn)動(dòng)靈活無(wú)卡澀。

（3）機(jī)組停備環(huán)節(jié)：①每天至少將葉片開(kāi)關(guān)動(dòng)作一次，防止反饋軸承銹蝕卡滯；②機(jī)組停備時(shí)間較長(zhǎng)時(shí)，可將伺服閥端部端蓋打開(kāi)，檢查反饋軸承完好情況。

3.2.2 液壓缸取消機(jī)械反饋

液壓缸機(jī)械反饋在液壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)中功能為在機(jī)殼外顯示動(dòng)葉的機(jī)械位置，便于技術(shù)人員了解動(dòng)葉的實(shí)際開(kāi)度。由于其是反饋軸承失效的主要原因之一，現(xiàn)有部分電廠已將其拆除，將原連接面用堵板封堵，并拆除反饋連接桿，將機(jī)殼外動(dòng)葉開(kāi)度指針固定在輸入軸上[2]。

4 結(jié)束語(yǔ)

雙級(jí)動(dòng)調(diào)軸流風(fēng)機(jī)的液壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)是風(fēng)機(jī)的重要部位，直接關(guān)系到風(fēng)機(jī)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，通過(guò)對(duì)液壓缸反饋軸承失效的機(jī)理分析及癥狀判別，對(duì)準(zhǔn)確判斷動(dòng)葉調(diào)節(jié)失控故障提供一定幫助，同時(shí)為杜絕此類(lèi)故障提出改進(jìn)思路，為進(jìn)一步提高設(shè)備可靠性有著積極的借鑒意義。