双级动叶可调轴流引风机卡涩原因分析与改进

2018-03-21刘恩生周新刚

综合智慧能源 2018年2期

刘恩生，周新刚

(1.华电国际技术服务中心，济南 250014； 2.国网山东省电力公司电力科学研究院，济南 250003)

1 机组概况

某电厂一期工程2×600 MW超临界机组锅炉为上海锅炉厂设计、制造的超临界参数变压运行螺旋管圈直流炉，单炉膛、一次中间再热、四角切圆燃烧方式、平衡通风、∏型露天布置、固态排渣、全钢悬吊结构，型号为SG1913/25.40。锅炉风烟系统各配备2台动叶可调式轴流送风机、一次风机、引风机。引风机为双级动叶可调轴流风机，型号为SAF36-25-2，转速为745 r/min。双级动叶可调轴流风机采用两级叶轮，压力一般是单级动叶可调轴流风机的2倍，其主轴内置一根芯轴连接两级叶轮，通过油站驱动液压调节系统，保持两级叶轮开度的同步性，具有流量大、压力高、高效区宽的特点。

2 故障现象

故障前进行了机组小修，按照检修项目检查引风机：两级叶轮叶片活动正常；更换液压缸，调整动叶角度时叶片无卡涩现象，叶片同步；引风机扣盖恢复前，进行引风机动叶远方调节试验，叶片同步，无异常。风烟系统冷态试运行后引风机运行正常。

机组运行7 d后发生风机卡涩故障，异常发生前进行启动磨煤机操作，炉膛负压波动，随后逐渐趋于稳定。引风机自动控制，A，B引风机动叶开度从30%升至45%，再降至20%后升至40%，随后逐渐稳定在30%左右。检查发现A引风机转子处有明显的气流紊乱声，测量风机机壳振动值偏大，约4 mm/s，就地测量机壳振幅为0.20 mm。检查后初步判断A引风机一、二级叶片角度可能不同步，两级叶片间气流通道不顺畅，造成气流紊乱。利用停机消缺的机会进行风机开盖检查，发现一级动叶有3片叶片漂移。检查B引风机，发现一级动叶也有2片叶片漂移。拆除叶片驱动滑块压板，在叶片根部喷松锈剂，敲击叶片根部并反复扳动叶片，直到叶片卡涩现象消除后装复，启动后运行正常。

之后发生多次类似的叶片卡涩故障，均表现为风机振动增大，风机气流噪声增大，检查发现部分叶片发生卡涩漂移，清理后恢复正常。此现象在停运启动后一段时间内频繁发生，严重影响了机组的安全性和可靠性。

3 原因分析

3.1 检查情况

拆除发生卡涩的叶片进行检查，发现引风机叶片迷宫密封腔室有板结的积灰以及铁锈，密封环处缺少油脂，叶柄轴衬与叶柄盘间有沉积灰垢，叶柄圆盘锈蚀。

3.2 原因分析

引风机工作环境多尘、高温、腐蚀性强，在结构设计上，引风机采取了密封防尘、喷涂耐磨涂层、通风冷却等措施。例如风机叶片根部就采用了密封片，密封片由弹簧钢片制作而成，放入后略高于叶柄，并添加适当润滑脂，使叶片转动时既要减小摩擦，又要保持密封效果[1]。

第1次检修时，对密封片添加的润滑脂进行了彻底清理，工作结束后未及时涂抹润滑脂，湿度大的空气或雨水浸入，导致其内部积灰受潮板结。机组投入运行后，烟气结露形成的酸液沿叶片浸入动叶与轮毂间的间隙，造成叶片底座内部锈蚀、密封环失去弹性，润滑油遇烟气、灰尘逐渐干涸硬化，润滑效果降低；灰尘进入调节间隙内并板结，叶柄处间隙减小，阻力进一步增大。轮毂内叶柄轴与曲柄夹柄为螺栓连接，并按一定的力矩紧固，当阻力增大到紧固力矩无法克服时，叶柄轴与曲柄夹柄发生相对移动，叶片发生偏移[2]。在启动磨煤机的过程中，炉膛负压波动大，引风机自动跟踪进行调节，因动叶组件阻力大，叶片调节速度慢，调节线性变差，负压波动进一步变大，两者叠加引起引风机过调，叶片角度在短时间内大幅度调节，个别叶片因阻力大而卡涩在某个位置，叶片角度不同步，气流通道不顺畅，造成气流紊乱。

后期停运时未进行检修，启动后频繁的卡涩则与叶片密封结构及机组环保改造后烟气成分变化有关。叶片密封位置相对较深，而叶片与轮毂必须保持一定的间隙，烟气中的灰尘不可避免地会从间隙进入。超低排放改造后，脱硝系统喷氨量理论上会控制在一个合理的水平，实际运行时，由于工况变化以及设备磨损、过调导致性能变化等原因，氨逃逸率会维持在一个较高的水平，硫酸氢铵在空气预热器和后部烟道烟温合适的部位凝结沉积；尤其当入炉煤硫分较高且烟温较低时，引风机动叶区域温度达到烟气露点，烟气在轮毂表面结露，细小的灰粒和硫酸氢铵微粒组成的黏性灰垢进入动叶调整盘间隙。随着时间的延长，进入的软垢越来越多，随着烟温的变化，动叶与轮毂接缝处含有硫酸氢铵的软垢变硬，导致引风机动叶卡涩或卡死。

4 处理和改进措施

发生卡涩后一般采取临时清理、调整叶片角度一致等临时措施，但这些临时处理措施无法避免问题的重复发生，需要从设计、检修和运行调整等方面采取改进措施。

4.1 机组备用期间措施

引风机停运且无检修计划时，在机组通风冷却前每2 h活动1次叶片，每次全开全关不少于4次(不少于5 min)。强制通风期间，尽量使风机叶片在较大范围内活动。机组通风冷却完成后，温度降至室温，风机转入冷态备用后，每6 h叶片活动1次，每次全开全关不少于3次(不少于5 min)，以防止动叶卡涩。机组启动前24 h，打开人孔门确认风机叶片同步，无卡涩现象。

4.2 机组检修期间措施

风机叶片全部拆除后进行彻底清理，密封片用煤油浸泡或更换。检修完成复装前对叶柄密封片涂抹高温润滑油脂，防止水汽进入叶柄轴衬与叶柄盘间而发生锈蚀。系统复装后及时恢复润滑油系统运行，完成冷态调试后风机恢复备用。机组启动前24 h，打开人孔门确认风机叶片同步，无卡涩现象。

4.3 结构改进措施

经过调研和咨询风机厂家后对风机密封进行改进，方案分别如图1，2所示。方案1是在原密封的上部增加一道密封，双道耐磨密封环能保证与轮毂上的叶柄套内孔紧密贴合。在密封接触面加入适量的润滑脂，更能有效地增强密封效果，降低因密封副相互摩擦而增加的阻力。叶柄表面、轮毂与叶柄相对内表面喷涂耐磨合金，转动部位保持光洁，有效减少腐蚀造成的卡涩。方案2在方案1的基础上又增加了一道表面密封，通过密封盖+O形圈结构对叶柄动静间隙进行遮挡。与方案1相比，方案2需要对轮毂进行加工，现场加工难度较大，加工工艺复杂，因此，选择方案1返厂对叶柄进行处理。