某电厂300 MW循环流化床机组配置2台上海鼓风机厂有限公司生产的SAF28-17-2型轴流式动叶可调引风机,BMCR工况下流量265.56 m3/s、总压升7400 Pa、转速990 r/min、电动机功率3250 kW、全压效率88.39%。2013年年初,将循环流化床锅炉炉内喷石灰石脱硫方式改造为炉外石膏湿法烟气脱硫方式,2013年年底投运[1]。为适应系统要求,引风机实施增容改造,重新选配SAF28.5-19-2型引风机,BMCR工况下流量380 m3/s、总压升9150 Pa、转速990 r/min、电动机功率5300 kW、全压效率88.74%。
引风机运行时,通过液压调节装置叶柄末端的调节杆和叶片调节滑块进行出力调节,并使其保持在一定位置上[2]。调节杆和叶片调节滑块由液压伺服装置通过油缸推动。液压调节装置结构示意图如图 1所示。
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图 1 液压调节装置结构示意图 |
2014-04-07,机组运行期间,调整引风机叶片,叶片开度为50%~70%时,引风机电流、出力无变化。停运引风机,对其内部进行检查,发现液压调节装置液压油缸传动轴端盖突出10 mm左右(图 2),螺栓松脱,卡住液压伺服装置;叶片就地开度指针连杆连接簧片断裂,转轴与液压头脱开(如图 3)。拆除液压油缸过程中发现叶片调节滑块磨损严重(如图 4)
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图 2 液压油缸固定端盖错位 |
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图 3 叶片开度指针连杆连接簧片断裂、转轴脱开 |
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图 4 叶片调节滑块磨损严重 |
对引风机转子进行解体检查,发现多个叶柄靠近曲柄处密封组件漏装,轴承内塞满铜屑,且叶柄轴承内油脂偏少,多个叶柄卡涩,转动不灵活。
3 原因分析炉外石膏湿法烟气脱硫系统投运后,采用临时烟囱排放,烟囱自然抽吸力小,吸收塔、除雾器、脱硫烟道阻力较大,造成引风机出口烟气压力上升,出入口烟气差压增大(如图 5、图 6),所需升压增大,叶片开度增大,叶片攻角也相应增大,接近临界值。如攻角达到临界值,烟气将偏离叶片翼背的型线而产生涡流。引风机增容改造后,叶片开度经常接近90%,长期处在能效较低区域或靠近临界区域运行。而叶片调节滑块与液压油缸同步旋转,相对于油缸轨道的摩擦很小[3]。因此,可以判断烟气在叶片局部形成涡流,使叶片轻微旋转摆动,进而使叶片调节滑块与油缸轨道发生撞击,直接造成叶片调节滑块撞击磨损。
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图 5 改造前引风机出入口烟气压力曲线 |
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图 6 改造后引风机出入口烟气压力曲线 |
由于涡流的存在,烟气中有部分粉尘沉积,并侵入叶柄密封处(见图 7)。而叶柄靠近曲柄处密封组件多处缺失,磨损分离的铜屑在离心力作用下汇集在叶柄底部,堆积在小轴承处,在叶片轴承润滑不良的情况下影响叶片旋转,使叶片调整阻力增大。加上叶片运行中摆动产生的附加动荷载,使个别叶片开度与其他叶片不一致,造成叶片调节滑块磨损不均匀[4]。
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图 7 部分叶柄根部存积灰尘 |
油缸固定端盖螺栓脱落错位后与液压头接触,原本静止的液压头在限位作用下摆动,从而造成叶片开度指针连杆转轴与液压头脱开、簧片断裂。
脱硫系统改造后的引风机运行工作点偏离高效区,与机组烟气阻力、流量等参数匹配性较差[5],这也是引风机叶片调节滑块磨损等故障的原因之一。
4 处理措施及效果 4.1 处理措施针对以上原因,提出以下处理措施。
(1)更换全部叶柄小轴承、密封组件及叶片调节滑块,重新校核两级叶片连接传动轴同心度。
(2)调整叶片调节滑块与油缸轨道间隙,固定在0.15 mm以下,保证叶片旋转灵活、阻力一致。
(3)进行转子动平衡试验。
(4)每次机组停运对引风机进行全面检查,包括前后级叶片组件、叶片曲柄连杆及叶片调节滑块、油缸及液压头,必要时对主轴承箱进行解体检查,确保其安全稳定运行。
(5)每天不少于2次精密点检,发现异常情况(如动叶调节线性差,油压波动大或油压非正常升高、下降,油站油位下降,振动趋势上升,喘振报警等)及时采取措施进行处理。
4.2 效果经检修装配调整后,叶片开度调节线性良好,振动正常。多次解体检查,叶片调节滑块磨损均匀正常,叶片开度无明显变化,同步性好,动作灵活。
5 结束语引风机的安全运行是锅炉风烟系统正常运行的保障。引风机的选型、参数选择应充分考虑工况的变化(如出入口烟气阻力的变化,炉内、炉外脱硫烟气流量、SO2的变化等),使引风机在任何工况下不在失速区运行,叶片不产生涡流、不发生抖动。同时,设备的精密点检、定期维护保养是引风机安全稳定运行的技术保障。
[1] | 上海鼓风机厂有限公司.SAF型电站动叶可调轴流引风机安装和使用维护说明书[Z].上海:上海鼓风机厂有限公司, 2012. |
[2] | 杨诗成, 王喜魁. 泵与风机[M]. 北京: 中国电力出版社, 2011. |
[3] | 单志栩, 张磊, 陈媛. 锅炉设备检修[M]. 北京: 中国电力出版社, 2013. |
[4] | 金清肃, 郭聚东, 马治平. 大型引风机叶轮的动平衡问题及对策[J]. 风机技术, 2003(2): 36–37. |
[5] | 陈志峰, 付喜亮, 刘吉, 等. 600 MW机组引风机故障原因分析及解决措施[J]. 内蒙古电力技术, 2015, 33(3): 85–88. |