双级动调轴流引风机动叶调节失控故障分析及处理

双级动调轴流引风机动叶调节失控故障分析及处理

张昊

国家能源集团谏壁发电厂 江苏省镇江市 212006

摘要：随着火力发电机组单机容量越来越大，双级动叶可调轴流风机因其流量大、压头高、运行区域宽和经济性好，而被广泛采用。引风机是锅炉重要辅机，运行工况恶劣，对运行可靠性要求高。通过预知性检修，可以及时发现、消除设备隐患，但对某些潜在的隐患因无法及时发现、消除，导致设备故障发生。结合某电厂SAF双级动调轴流引风机液压调节系统故障，通过分析和准确判断故障原因，并采取恰当的措施，及时消除设备异常，避免故障扩大，确保机组安全稳定运行。

关键词：引风机；液压缸；反馈轴承失效；动叶调节失控

引言

引风机是火力发电机组的重要辅助设备，传统引风机主要由电动机驱动，其耗电量大；在机组中低负荷工况引风机降速运行时理论上可以降低机组能耗。随着机组负荷率降低，以及降低机组厂用电率、提高机组供电能力的需求增大，部分６００ＭＷ等级及以上机组进行了将引风机由电动机驱动改为汽轮机驱动的改造，该汽轮机称为引风机驱动汽轮机，部分新建机组在设计选型阶段直接按汽轮机驱动设计。引风机驱动汽轮机的冷端系统一般设计独立凝汽器和抽真空系统，在实际运行中经常出现引风机驱动汽轮机排汽压力高的问题，会增大引风机驱动汽轮机进汽流量、增大机组能耗，在夏季严重时会由于影响引风机出力从而导致机组无法带满负荷运行，影响机组运行经济性。引风机驱动汽轮机与给水泵驱动汽轮机较类似，其设计制造经验较成熟，而引风机驱动汽轮机冷端系统的设计和运行维护经验均相对较少。

1液压调节系统工作原理

液压调节系统由叶片、叶片调节杆、活塞、缸体、活塞轴、错油门、带双面齿条的反馈杆、扇齿轮、输入轴、反馈轴等组成，液压缸结构如图1所示。缸体在风机运行时随叶轮同步旋转，同时还在活塞轴上作轴向移动。当控制室向电动执行器给出“开”向指令后，电动执行器带动输入轴正向旋转，小齿条左移，错油门动作，压力油由进油管经油路1进入油缸左室，由于活塞固定不动，缸体左侧的油压上升，使缸体向左移动，带动叶片调节杆偏移，使动叶向“开”的方向动作，反馈杆也随着油缸左移，同时输入轴的扇齿轮反方向转动，但带反馈杆的双面齿条啮合扇齿轮做顺时针转动，因此反馈杆就起到“弹簧”的限位作用。当缸体左移，活塞右侧缸体的体积变小，油压升高，使油从油路2经回油管排出。图1液压缸结构。

图1液压缸结构

2双级动调轴流引风机动叶调节失控故障分析

2.1.出口管道挡板阀门节流调节

当因电网负荷波动和燃料储备量波动影响锅炉负荷变化时，出口管道的挡板阀门参与节流调节，阀门开度约53%~63%，引起较大的涡流损失，造成引风机系统的运行效率严重偏低，引风机不必要的电耗偏高。

2.2引风机驱动汽轮机排汽压力影响因素

引风机驱动汽轮机排汽压力（即凝汽器压力）由引风机驱动汽轮机冷端系统的工作状态决定。凝汽器传热端差由凝汽器传热性能决定，在凝汽器冷却面积、冷却水温度和冷却水流量已定的情况下，凝汽器传热端差主要受凝汽器运行清洁系数和凝汽器内空气聚积程度的影响。凝汽器内空气聚积程度可结合真空严密性试验及抽空气系统运行状态进行定性和定量判定。在进行实际案例分析时，可根据运行参数进行凝汽器运行性能计算，通过对凝汽器设计参数、设计性能的对比分析和修正计算，进行各影响因素的定量分析计算，进而查找出影响引风机驱动汽轮机排汽压力升高的主要问题，并针对性地提出改进建议。

2.3原引风机的流量和风压参数余量过

原引风机规格型号因锅炉最大蒸发量所要求的风量和系统阻力，在确定风机的风量、风压和电机功率配置时，均留有较大的参数余量；锅炉实际排烟温度低于风机设计温度约30~40尤左右。以上综合因素导致的过大风量和风压，使引风机实际运行工况点较大幅度偏离原设计高效工况点，而处于低效区运行；原引风机运行经常出现负荷低，能源无效损耗大。

３改进建议

3.1液压缸保留机械反馈（1）液压缸检修环节：①检查伺服阀孔壁与双面齿条间的滑动面无拉槽、凹凸台阶，两者滑动配合良好；②通过在反馈头与伺服阀连接面上加减垫片调整双面齿条上部齿牙与反馈轴上齿轮啮合间隙；③检查反馈杆弯曲度＜0.02/100mm。（2）液压缸安装环节：①液压缸找正误差≤0.03mm；②反馈轴与反馈连杆法兰同心度≤0.3mm；③检查反馈连杆支撑轴承及密封完好，连杆转动灵活无卡涩。（3）机组停备环节：①每天至少将叶片开关动作一次，防止反馈轴承锈蚀卡滞；②机组停备时间较长时，可将伺服阀端部端盖打开，检查反馈轴承完好情况。

3.2储油系统杂质故障的解决对策

针对火电厂汽轮发电机出油系统故障问题，在其运行前，检验维修人员必须进行清洁度处理。当发生故障后，检验维修人员应及时对各个油阀门进行清洁处理，通过使用煤油专用清洁剂，对油箱和冷油器进行全面的清洁，以保证汽轮发电机储油系统的清洁度。此外，检验维修人员在还应对相关的管道进行清洁处理，避免这些管道内部淤积杂质，在运行过程中进入到储油系统当中而导致运行故障。最后，检验维修人员还应定期清洗或更换储油系统中的滤网，从而保障其正常的运行。

3.3液压缸取消机械反馈

液压缸机械反馈在液压调节系统中功能为在机壳外显示动叶的机械位置，便于技术人员了解动叶的实际开度。由于其是反馈轴承失效的主要原因之一，现有部分电厂已将其拆除，将原连接面用堵板封堵，并拆除反馈连接杆，将机壳外动叶开度指针固定在输入轴上。

3.4发电机组异常振动的解决对策

针对火电厂汽轮发电机组存在的异常振动故障，检验维修人员首先应准确判断故障发生的原因，然后根据发生的原因采取针对性的检查方式和维修方案。如果是气流激振导致的异常振动故障，检验维修应细致检验叶片末端位置处是否存在气流紊乱的现象，如果存在这一现象，维修工作人员应根据相关的调节标准，对高压调速阀门进行合理的调整，从而解决这一问题；如果是转子摩擦振动或者是出现热变问题导致的异常振动故障，检验维修人员可以采用更换转子的方式予以解决，如果是轴系不对中、不平衡导致的，检验维修人员需要测量出发电机最大的振动幅度，然后准确找到轴系的中心位置，并予以调整，使其重新回到平衡的状态。

结束语

引风叶轮压盖螺栓断裂事故并不常见，当出现螺栓断裂时，应从部件的安装结构、螺栓受力等角度，结合金属分析和振动分析，明确事故原因。通过该案例分析可知，风机叶轮压盖螺栓失效是由于部分螺栓材质不合格，且检修工艺不严谨，造成部分螺栓失效后，进一步发展为螺栓全部断裂，引起的振动超标和轴系失稳问题。因此对于电厂的运行设备，首先要保证部件材料的合格，再按照厂家规范要求进行安装，并在日常运行中严密监视设备的各种特征情况，有助于提高设备的可靠性、保证机组的安全生产。

参考文献

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