寧獻武，趙繼良，伍健偉

(神華國華綏中發(fā)電有限責任公司，遼寧 葫蘆島 125222)

1 000 MW機組一次風機喘振原因分析及預防措施

寧獻武，趙繼良，伍健偉

(神華國華綏中發(fā)電有限責任公司，遼寧 葫蘆島 125222)

文中分析了1 000 MW機組一次風機發(fā)生喘振的原因及危害，提出運行處理原則及預防措施，使一次風機發(fā)生喘振的幾率大大減小，機組運行的可靠性得到提高。

軸流式;一次風機;喘振;性能曲線

相對于離心式風機而言，動葉可調(diào)軸流式風機具有體積小、重量輕、負荷低、運行效率高、調(diào)節(jié)范圍大、對負荷變化反應快等優(yōu)點，在國內(nèi)外大、中型火電機組上得到廣泛使用。但由于其結構特性，也存在制造、安裝、維修技術要求較高，不穩(wěn)定區(qū)間較大，易發(fā)生失速及喘振等問題［1］。在實際運行過程中，一次風機發(fā)生喘振的后果很嚴重，再次并列運行也困難［2］。而且運行過程中由于一次風機出口壓力較大，流量隨機組負荷、磨煤機運行方式等頻繁變化，因而其發(fā)生喘振的頻率較送風機和引風機大大提高。

1 喘振的原理及危害

依據(jù)風機的特征可知，其性能曲線呈“駝峰”狀，如圖1所示。

風機的工作點A是由風機和管路共同決定的，當風機的工作點 (性能曲線和管路特性曲線的交點)位于駝峰頂點K的左側時，風機進入不穩(wěn)定工作區(qū)，其工作點可能沿駝峰來回游動，壓力和流量可能出現(xiàn)大幅波動，壓力時高時低，流量時正時負，并伴隨著劇烈的振動和噪聲，由此形成了風機喘振。

圖1 風機的性能曲線

一次風機發(fā)生喘振時，流量急劇波動，會產(chǎn)生氣流的撞擊，使風機發(fā)生強烈的振動，噪聲增大，且風壓不斷晃動，輕則造成風機出力降低，影響機組負荷;重則使葉片斷裂，進而打斷其它所有葉片，即俗稱的“剃光頭”現(xiàn)象，機組被迫進行快速減負荷，也有過由于一次風量低使全部磨煤機跳閘而觸發(fā)鍋爐MFT的案例，風機的容量與壓頭越大，則喘振的危害性越大［3-4］。

因此電站鍋爐風機選型和使用導則 (DL/T468—2004)中規(guī)定風機在設計、制造中要保證其失速裕量大于 1.3［5］。

2 風機喘振實例及原因分析

綏中發(fā)電有限責任公司發(fā)電B廠 (以下簡稱綏電B廠)2臺1 000 MW機組采用上海鼓風機廠生產(chǎn)的雙級動葉可調(diào)軸流式風機，型號為PAF20-13.3-2，單臺設計出力為50%，機組正常運行時為2臺風機并列運行，其主要參數(shù)如表1所示。

表1 一次風機性能參數(shù)

2010年8月25日，35號磨煤機跳閘，聯(lián)鎖關閉其出、入口一次風擋板，31號一次風機出口壓力由13.8 kPa升至14.5 kPa，31號一次風機喘振保護動作跳閘。

一次風系統(tǒng)的特點是具有相對穩(wěn)定且較高的風壓，而風量隨著機組的負荷而變化，但是由于此類型風機性能曲線為“駝峰”狀，當一次風量迅速減少而一次風壓未隨之變化時，風機的工作點則向左移動，最終落入駝峰曲線的上方，風機進入不穩(wěn)定工作區(qū)域而發(fā)生喘振現(xiàn)象。

31號一次風機喘振前動葉開度為50%，查閱其性能曲線，動葉在此開度下，駝峰曲線上對應的壓力為13.8 kPa，事故前工作點位于駝峰曲線之內(nèi)，故風機能夠穩(wěn)定運行。當35號磨煤機跳閘，聯(lián)鎖關閉其入口熱一次風氣動插板后，31號一次風機出口壓力進一步升至14.5 kPa，同時磨煤機相關擋板關閉后會造成一次風量減少，因此一次風機的工作點向左上方移至駝峰曲線上，故風機進入不穩(wěn)定工作區(qū)域，發(fā)生喘振，保護動作跳閘。

3 發(fā)生喘振后的處理原則

在機組運行過程中一般是2臺一次風機并列運行，通常發(fā)生喘振時只會發(fā)生在1臺風機上，不會2臺風機同時發(fā)生喘振［6］。

目前一次風機發(fā)生喘振時的處理原則有兩種:一種是一次風機喘振時發(fā)出報警，運行人員迅速手動關閉動葉，減小喘振風機的出力，同時迅速降低機組負荷，必要時手動切除部分磨煤機運行，當然上述過程也可以通過DCS來自動實現(xiàn);另一種是設置一次風機喘振保護，當一次風機發(fā)生喘振時，喘振保護動作使發(fā)生喘振的一次風機跳閘，利用一次風機RB來將跳閘后的快速減負荷、切除磨煤機、調(diào)整一次風壓力等操作自動實現(xiàn)。

一次風機發(fā)生喘振后，大量的一次風將通過喘振的風機倒流，這樣將導致一次風母管壓力大幅度下降，需要迅速減少喘振風機出力、增加正常運行風機出力，同時還要切除部分磨煤機來提高一次風母管壓力等，且需要在一次風機喘振后第一時間操作完成，而完全依靠運行人員來發(fā)現(xiàn)、操作，其難度相對較大，也有在一次風機發(fā)生喘振時運行人員發(fā)現(xiàn)不及時、判斷不準確、操作不果斷或失誤等造成事故擴大的案例，即使上述過程全部通過DCS來實現(xiàn)，但由于一次風機發(fā)生喘振時工況變化復雜而劇烈，調(diào)節(jié)方式與正常調(diào)節(jié)有所區(qū)別，因此實現(xiàn)起來難度也較大。

通過設置一次風機喘振保護，迅速將喘振的風機自動切除，利用一次風機RB來完成剩余的操作，比運行人員手動操作要迅速、準確，不失為處理一次風機喘振、防止事故擴大的一種穩(wěn)妥而有效的方法，但前提是一次風機RB要保證動作正常，否則一樣會有意外的后果發(fā)生。

4 喘振的預防措施

一次風機發(fā)生喘振的根本原因是風機出口阻力增大、流量減小，使風機的工作點向性能曲線的左上方移動，最終落入不穩(wěn)定工作區(qū)域而發(fā)生喘振。因此，運行中始終保持一次風壓與流量的匹配是防止一次風機喘振的有效手段。

a. 一次風壓滑壓運行

一次風壓滑壓運行是指機組在運行過程中，一次風壓的設定值隨著機組負荷、總給煤量或磨煤機運行臺數(shù)等參數(shù)而變化，使其始終處于較低的水平，這樣磨煤機入口一次風量調(diào)節(jié)擋板能始終保持開度較大，節(jié)流損失較小，一次風機始終處于低風壓、大流量的工作狀態(tài)，既可以降低風機電耗，又可以使風機始終遠離駝峰曲線，使運行穩(wěn)定性大大提高。

綏電B廠1 000 MW機組采用一次風壓隨機組負荷滑壓運行的方法，并用單臺制粉系統(tǒng)的出力來進行修正，這樣使一次風機始終處于低風壓、大流量的工況下運行，避免了風機進入不穩(wěn)定工作區(qū)域?；瑝哼\行后一次風機在各負荷下，其工作點描成的曲線基本與駝峰曲線平行。

2010年10月29日，35號磨煤機跳閘，通過查閱磨煤機跳閘前后各相關參數(shù)，一次風壓設定值隨著機組負荷、給煤量而變化，故一次風機動葉隨之而變化，風機的工作點依然離駝峰曲線較遠，處于穩(wěn)定工作區(qū)域，解決了磨煤機跳閘時一次風機發(fā)生喘振的隱患。

b. 保持風道暢通

在實際運行過程中，由于一次風機風壓較高，一旦出口壓力由于某種原因發(fā)生擾動，極易使風機進入不穩(wěn)定工作區(qū)域而發(fā)生喘振。在運行中風機出口擋板銷子脫落、斷裂、空預器積灰嚴重、制粉系統(tǒng)跳閘聯(lián)鎖關閉入口一次風擋板等原因造成的風機出口阻力增大，都可能導致一次風機發(fā)生喘振［7-8］。

因此在運行中要加強設備的日常運行、維護工作，保持風道的暢通，避免因空預器壓差增大、擋板關閉等原因使煙風系統(tǒng)、制粉系統(tǒng)阻力增大進而導致一次風機發(fā)生喘振。

在啟動風機之前，至少打開3臺磨煤機的風道，在低負荷運行情況下，適當增大磨煤機的通風量，或采用單臺風機運行，盡量使風機避免在低流量、高風壓的工況下運行，避免風機靠近駝峰曲線運行。

c. 保證風機的同步運行

當2臺風機并列運行時，風機出口的風道通過一次風母管和聯(lián)絡風管進行連通，因此風機在工況變化時，2臺風機出口的壓力和流量相互影響，使風機出口的壓力產(chǎn)生波動，進而發(fā)生風機喘振現(xiàn)象。因此運行中要保證2臺風機同步運行，但是實際過程中風機的動葉開度一致或風機出口壓力一致都不能代表風機同步運行，只有2臺風機的電流一致，才能反映出風機作功一致，這樣才能保證風機同步運行。

d. 保證動葉調(diào)節(jié)執(zhí)行器、DCS調(diào)節(jié)系統(tǒng)正常工作

DCS調(diào)節(jié)系統(tǒng)工作異常、動葉調(diào)節(jié)執(zhí)行器故障、動葉卡澀等都可能引起一次風機喘振，因此確保動葉調(diào)節(jié)執(zhí)行器、DCS調(diào)節(jié)系統(tǒng)正常工作也是預防一次風機喘振需要注意的方面［9］。

除了加強設備維護、保證動葉調(diào)節(jié)執(zhí)行器、調(diào)節(jié)系統(tǒng)正常工作、保證風機同步運行、保證一次風機出口風道暢通之外，綏電B廠主要依靠一次風壓滑壓運行來保證一次風機始終處于大流量、低壓力的運行狀態(tài)，自應用以來，未發(fā)生過一次風機喘振現(xiàn)象。

5 結論

a. 對于選用具有駝峰曲線的軸流式一次風機，即使其設計的失速裕量滿足要求，如果運行中調(diào)節(jié)不當，風機也會發(fā)生喘振現(xiàn)象。

b. 機組運行中通過采用一次風壓滑壓運行等方式來降低風機的阻力、加強設備日常運行維護來防止系統(tǒng)阻力發(fā)生變化，使風機始終在低風壓、大流量的工況下運行，風機的工作點盡量遠離駝峰曲線，防止一次風機發(fā)生喘振。

c. 合理設置一次風機喘振保護，在一次風機發(fā)生喘振時，及時將風機跳閘，對避免風機損壞、降低運行操作難度、避免事故擴大是一種穩(wěn)妥而有效的手段。

［1］ 馮宗田，曹 磊，藺 晶.軸流式一次風機喘振的控制與預防［J］.中國電力，2011，44(6):22-25.

［2］ 嚴曉勇.軸流式風機失速原因分析及處理 ［J］.熱力發(fā)電，2009，38(4):44-46.

［3］ 張廣東.軸流風機喘振的原因分析及應對措施［J］.華電技術，2011，33(5):8-9.

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［5］ DL/T468—2004，電站鍋爐風機選型和使用導則 ［S］.

［6］ 李春宏.軸流風機失速與喘振分析及其處理 ［J］.熱力發(fā)電，2008，37(3):76-78.

［7］ 侯凡軍，耿 莉，王家新，等.并列運行軸流風機失速原因分析與處理［J］.熱力發(fā)電，2008，37(1):85-88.

［8］ 藏亞利.降低300 MW機組一次風機喘振次數(shù)的措施 ［J］.江西電力，2005，29(6):35-37.

［9］ 朱逢民，陳福江，鄭 金.鍋爐一次風機失速現(xiàn)象分析討論 ［J］.熱力發(fā)電，2011，40(8):68-70.

Analysis and Solution to Primary Fan Surge in 1 000 MW Unit

NING Xian-wu，ZHAO Ji-liang，WU Jian-wei
(Shenhua Guohua Suizhong Power Co.，Ltd，Huludao，Liaoning 125222，China)

The paper analyzes the reason and dangers that cause the surge to the primary fan of 1 000 MW unit，sets forth operational principles and preventive measures，which may decease probability of primary fan surge and improve the reliability of the unit operation.

Axial-flow;Primary fan;Surge;Performance curve

TK223.26;TM621.7+3

A

1004-7913(2012)01-0039-03

寧獻武 (1978—)，男，學士，工程師，主要從事鍋爐專業(yè)管理工作。

2011-10-15)