周黎明

(神華廣東國(guó)華粵電臺(tái)山發(fā)電有限公司，廣東 臺(tái)山 529228)

0 引言

神華廣東國(guó)華粵電臺(tái)山發(fā)電有限公司(以下簡(jiǎn)稱臺(tái)山發(fā)電公司)一期工程為5×600 MW亞臨界機(jī)組，二期工程為2×1 000 MW超超臨界機(jī)組。動(dòng)葉可調(diào)軸流送風(fēng)機(jī)安裝了德國(guó)TLT公司生產(chǎn)的液壓缸(336/100)，一次風(fēng)機(jī)安裝了德國(guó)TLT公司生產(chǎn)的液壓缸(336/50)。

因動(dòng)葉可調(diào)軸流式風(fēng)機(jī)綜合性能明顯優(yōu)于離心式風(fēng)機(jī)，可廣泛應(yīng)用于大型火電機(jī)組送風(fēng)機(jī)、一次風(fēng)機(jī)及引風(fēng)機(jī)等設(shè)備，一般由2臺(tái)軸流式風(fēng)機(jī)并聯(lián)運(yùn)行[1]。

在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備運(yùn)行中，因動(dòng)葉可調(diào)軸流送風(fēng)機(jī)液壓缸故障導(dǎo)致并聯(lián)運(yùn)行風(fēng)機(jī)運(yùn)行不穩(wěn)定的情況時(shí)有發(fā)生。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，在臺(tái)山發(fā)電公司Ⅰ，Ⅱ期及國(guó)華系統(tǒng)內(nèi)其他電廠發(fā)生過多次因液壓缸反饋桿軸承損壞、風(fēng)機(jī)運(yùn)行中電流突然大幅度變化、風(fēng)壓及風(fēng)量急劇波動(dòng)和葉片開關(guān)失控的問題[2]，導(dǎo)致風(fēng)機(jī)停運(yùn)，甚至發(fā)生跳機(jī)故障(沿海電廠風(fēng)機(jī)液壓缸反饋軸承損壞機(jī)率高于內(nèi)陸電廠)，各電廠事故統(tǒng)計(jì)情況見表1。

表1 各電廠液壓缸反饋軸承損壞事件統(tǒng)計(jì)

通過分析實(shí)際運(yùn)行中發(fā)生的故障統(tǒng)計(jì)可知，液壓缸反饋軸承故障成為影響風(fēng)機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行的重要因素。

本文從液壓缸工作原理及結(jié)構(gòu)的角度出發(fā)，對(duì)反饋軸承故障原因進(jìn)行了分析，同時(shí)對(duì)反饋結(jié)構(gòu)提出了改進(jìn)措施。

1 動(dòng)葉可調(diào)軸流風(fēng)機(jī)及液壓缸工作原理

動(dòng)葉可調(diào)軸流風(fēng)機(jī)(以下簡(jiǎn)稱動(dòng)調(diào)風(fēng)機(jī))運(yùn)行時(shí)，氣流由系統(tǒng)管道流入風(fēng)機(jī)進(jìn)氣箱后改變方向，經(jīng)集流器收斂加速后流向葉輪。動(dòng)葉的工作角度與葉柵距可無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)，由此可改變風(fēng)量、風(fēng)壓，滿足工況變化的需求；氣流經(jīng)葉輪做功后，由軸向運(yùn)動(dòng)變?yōu)槁菪\(yùn)動(dòng)，流出的氣流經(jīng)后導(dǎo)葉轉(zhuǎn)為軸向流動(dòng)，再經(jīng)擴(kuò)壓器流至系統(tǒng)，滿足運(yùn)行要求[3]。

當(dāng)鍋爐工況變化需要調(diào)節(jié)風(fēng)量時(shí)，電信號(hào)傳至伺服馬達(dá)，使控制軸發(fā)生旋轉(zhuǎn)，控制軸的旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)伺服閥向左或向右移動(dòng)，壓力油口與相應(yīng)油道接通，回油口與相應(yīng)油道接通。壓力油從相應(yīng)油道不斷進(jìn)入活塞一側(cè)的液壓缸內(nèi)，使液壓缸不斷向左或向右移動(dòng)。與此同時(shí)，活塞另一側(cè)液壓缸內(nèi)的工作油從相應(yīng)油道通過回油孔返回油箱[4]。

由于液壓缸與葉輪上每個(gè)動(dòng)葉片的調(diào)節(jié)桿相連，當(dāng)液壓缸向左或向右移動(dòng)時(shí)，動(dòng)葉的安裝角增大或減小，軸流風(fēng)機(jī)輸送風(fēng)量和風(fēng)壓也隨之升高或降低[5]。

當(dāng)液壓缸向左或向右移動(dòng)時(shí)，反饋桿(定位軸)亦向左或右移動(dòng)，使伺服閥上齒條向右或左移動(dòng)，從而使伺服閥將1，2油道的油孔堵住，使液壓缸處在新工作位置下(即調(diào)節(jié)后動(dòng)葉角度)不再移動(dòng)，動(dòng)葉片處在開大或關(guān)小的新狀態(tài)下工作。在反饋過程中，反饋桿帶動(dòng)反饋齒輪及指示軸旋轉(zhuǎn)，使其將動(dòng)葉開大或關(guān)小的角度顯示出來(lái)。液壓缸結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 液壓缸結(jié)構(gòu)示意

2 液壓缸反饋軸承損壞的原因分析

液壓缸在動(dòng)作過程中，反饋桿球軸承運(yùn)行工況較為惡劣、脆弱。軸承作用為連接反饋桿和雙面齒條，運(yùn)行中有與風(fēng)機(jī)主軸相同的轉(zhuǎn)速(送風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速995 r/min、一次風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速1 500 r/min)，同時(shí)在軸向移動(dòng)過程中承受軸向力，驅(qū)動(dòng)輸入齒輪與反饋齒輪旋轉(zhuǎn)。若輸入齒輪與反饋齒輪及附屬部件出現(xiàn)卡澀，可能是由于軸向力過大而使保持架受力沖擊產(chǎn)生過載荷，保持架內(nèi)部因疲勞而產(chǎn)生裂紋，甚至發(fā)生損壞[6]。

由理論計(jì)算滾珠軸承壽命所用的設(shè)計(jì)公式可知，軸承的理論壽命與軸承承受負(fù)載的3次方成正比[7]。反饋桿軸承損壞后，反饋桿失去作用，在調(diào)節(jié)動(dòng)葉時(shí)，因無(wú)法形成反饋而使伺服閥關(guān)閉，從而出現(xiàn)動(dòng)葉只能處于全開或全關(guān)位置的現(xiàn)象，不論怎樣移動(dòng)，反饋系統(tǒng)都不能將風(fēng)機(jī)葉片的開關(guān)角度固定在任意位置上[8]。損壞的反饋桿軸承如圖2所示。

圖2 損壞的反饋桿軸承

由于臺(tái)山發(fā)電公司靠近海邊，鹽霧較重且常年氣候潮濕，液壓缸暴露在自然環(huán)境中的轉(zhuǎn)動(dòng)部件(主要是反饋軸承部件)因銹蝕、積灰而在運(yùn)行中發(fā)生卡澀，運(yùn)行阻力增大，使液壓缸反饋桿軸承軸向受力增大，軸承保持架受交變力沖擊最終失效，導(dǎo)致液壓缸反饋桿軸承損壞。

3 液壓缸反饋軸承損壞的危害

盡管液壓缸在移動(dòng)，但就地機(jī)械指示并沒有變化，所以不能及時(shí)或者根本不能封堵伺服閥的進(jìn)油口1和進(jìn)油口2，因而葉片就會(huì)一直向“+”向位移開啟或向“-”向位移關(guān)閉，直至進(jìn)油口1與進(jìn)油口2偶然被封堵住或動(dòng)葉直接全開、全關(guān)，這就導(dǎo)致了風(fēng)機(jī)電流和液壓油壓力均大幅波動(dòng)[9]。國(guó)內(nèi)某電廠曾出現(xiàn)類似故障現(xiàn)象：5B一次風(fēng)機(jī)電流有26 A波動(dòng)(電流從104 A波動(dòng)至78 A)，并開始振蕩波動(dòng)，同時(shí)冷、熱一次風(fēng)壓大幅波動(dòng)(4.8～7.0 kPa)[10]。

風(fēng)機(jī)出現(xiàn)故障后，風(fēng)機(jī)與管路出現(xiàn)不匹配的情況，管路中的氣流來(lái)回振蕩。當(dāng)接近喘振工況時(shí)，由于氣流脈動(dòng)，通風(fēng)機(jī)出口風(fēng)量會(huì)產(chǎn)生劇烈波動(dòng)[11]。若此時(shí)操作不合理，將導(dǎo)致風(fēng)煙系統(tǒng)風(fēng)壓大幅波動(dòng)，從而出現(xiàn)鍋爐主燃料跳閘(MFT)。

4 液壓缸反饋結(jié)構(gòu)改進(jìn)

4.1 改進(jìn)思路

針對(duì)風(fēng)機(jī)液壓缸反饋桿軸承故障頻發(fā)的情況，經(jīng)調(diào)研及分析研究，利用機(jī)組停運(yùn)機(jī)會(huì)對(duì)送風(fēng)機(jī)、一次風(fēng)機(jī)液壓缸輸出反饋連接形式進(jìn)行改進(jìn)，取消液壓缸輸出反饋齒輪，原位置采用加工后的部件封堵，在每次檢修中，由熱控專業(yè)人員校對(duì)風(fēng)機(jī)動(dòng)葉開度和風(fēng)機(jī)動(dòng)葉電動(dòng)執(zhí)行器減速機(jī)行程指示，并在動(dòng)葉電動(dòng)執(zhí)行器減速機(jī)上做好各開度指示標(biāo)記。改進(jìn)后的液壓缸結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3 改進(jìn)后的液壓缸結(jié)構(gòu)示意

4.2 可行性分析

國(guó)內(nèi)動(dòng)葉可調(diào)軸流風(fēng)機(jī)共有四大生產(chǎn)廠家：沈陽(yáng)鼓風(fēng)機(jī)集團(tuán)有限公司(采用丹麥諾文科技術(shù))、豪頓華工程有限公司(采用丹麥諾文科技術(shù))、上海鼓風(fēng)機(jī)有限公司(采用德國(guó)TLT公司技術(shù))、成都電力機(jī)械廠(采用德國(guó)KKK公司技術(shù))，四大生產(chǎn)廠家僅上海鼓風(fēng)機(jī)有限公司動(dòng)葉可調(diào)軸流風(fēng)機(jī)液壓缸設(shè)計(jì)有反饋齒輪及反饋桿軸承裝置，其他3個(gè)生產(chǎn)廠家動(dòng)葉可調(diào)軸流風(fēng)機(jī)均無(wú)輸出反饋指示。

通過取消液壓缸輸出反饋齒輪，使液壓缸沒有轉(zhuǎn)動(dòng)部件暴露在環(huán)境中，避免了液壓缸轉(zhuǎn)動(dòng)部件因銹蝕、積灰等因素而在運(yùn)行中發(fā)生卡澀，避免了液壓缸反饋桿軸承因軸向受力增大、軸承保持架受交變力沖擊損壞而發(fā)生液壓缸故障。

對(duì)送風(fēng)機(jī)、一次風(fēng)機(jī)液壓缸輸出反饋連接形式改進(jìn)后，不會(huì)對(duì)風(fēng)機(jī)設(shè)備運(yùn)行造成任何影響，且可以消除液壓缸故障隱患，減少液壓缸故障頻率，提高機(jī)組運(yùn)行可靠性，保證風(fēng)機(jī)設(shè)備長(zhǎng)期安全、穩(wěn)定運(yùn)行。

臺(tái)山發(fā)電公司二期風(fēng)機(jī)液壓缸設(shè)備改進(jìn)后，運(yùn)行效果良好。

4.3 設(shè)備改進(jìn)后出現(xiàn)的弊端及控制措施

4.3.1 設(shè)備改進(jìn)后出現(xiàn)的弊端

(1)取消液壓缸輸出反饋齒輪后，風(fēng)機(jī)動(dòng)葉開度無(wú)法就地直觀顯示。

(2)原位置采用加工后的部件封堵時(shí)，螺栓長(zhǎng)度不合適會(huì)導(dǎo)致一次風(fēng)機(jī)液壓缸內(nèi)部撥叉被螺栓卡住，液壓缸無(wú)法動(dòng)作。

(3)采用加工后的部件封堵密封不良，導(dǎo)致液壓缸漏油。

4.3.2 控制措施

(1)在每次檢修中，由熱控專業(yè)人員校對(duì)風(fēng)機(jī)動(dòng)葉開度與風(fēng)機(jī)動(dòng)葉電動(dòng)執(zhí)行器減速機(jī)行程指示，并在動(dòng)葉電動(dòng)執(zhí)行器減速機(jī)上做好各開度指示標(biāo)記。由運(yùn)行人員在分散控制系統(tǒng)(DCS)盤上通過分析風(fēng)機(jī)風(fēng)量、電動(dòng)機(jī)電流等數(shù)據(jù)監(jiān)控風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)；每次停機(jī)備用進(jìn)行風(fēng)機(jī)動(dòng)葉防卡澀轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，由檢修人員開工單打開風(fēng)機(jī)入孔門，確認(rèn)動(dòng)葉開、關(guān)動(dòng)作情況。

(2)對(duì)液壓缸反饋齒輪原位置采用加工后的部件封堵時(shí)，選擇的螺栓要與原固定螺栓長(zhǎng)度一致。

(3)對(duì)部件封堵密封面涂密封膠，對(duì)角緊固螺栓。

5 結(jié)束語(yǔ)

風(fēng)機(jī)是電廠的主要輔助設(shè)備之一，由風(fēng)機(jī)故障引起發(fā)電機(jī)組非計(jì)劃停運(yùn)和非計(jì)劃降出力運(yùn)行造成的發(fā)電損失是巨大的[12]。而動(dòng)葉可調(diào)軸流風(fēng)機(jī)的運(yùn)行可靠性對(duì)電廠按計(jì)劃穩(wěn)發(fā)、滿發(fā)至關(guān)重要[13]。

電廠動(dòng)葉可調(diào)軸流風(fēng)機(jī)液壓缸輸出反饋結(jié)構(gòu)易損壞是制約燃煤發(fā)電機(jī)組鍋爐風(fēng)煙系統(tǒng)可靠運(yùn)行的重大隱患，長(zhǎng)久以來(lái)缺少一種有效的根治手段。通過對(duì)風(fēng)機(jī)液壓缸輸出反饋結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，可有效減少液壓缸故障頻率，提高風(fēng)機(jī)設(shè)備運(yùn)行可靠性，保證風(fēng)機(jī)設(shè)備長(zhǎng)期安全穩(wěn)定運(yùn)行，對(duì)同類設(shè)備維護(hù)工作具有借鑒意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]衛(wèi)運(yùn)鋼.并聯(lián)運(yùn)行的軸流式風(fēng)機(jī)防喘振的探討[J].風(fēng)機(jī)技術(shù)，2012(4)：81-82.

[2]林邦春，余洋.軸流風(fēng)機(jī)動(dòng)葉調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)常見故障診斷[J].熱力發(fā)電，2013，42(8):144-145.

[3]胡海艦，段宏波，程鴻，等.動(dòng)葉可調(diào)軸流風(fēng)機(jī)液壓油缸連桿斷裂原因分析[J].中國(guó)科技縱橫，2013(12)：140-142.

[4]梁俊龍.淺談鍋爐動(dòng)葉可調(diào)軸流式一次風(fēng)機(jī)的并列運(yùn)行[J].電力安全技術(shù)，2013(7)：15-16.

[5]王新生.動(dòng)葉可調(diào)軸流風(fēng)機(jī)調(diào)整異常原因分析及措施[J].江西電力，2004，30(5)：27-28.

[6]李海奇，楊絮.滾動(dòng)軸承失效類型及痕跡特征[J].風(fēng)機(jī)技術(shù)，2008(6)：78-80.

[7]王智堂，曹志保，侯進(jìn)鵬.滾動(dòng)軸承故障判斷及分析[J].風(fēng)機(jī)技術(shù)，2008(4)：79-82.

[8]李新鵬.動(dòng)調(diào)送風(fēng)機(jī)的調(diào)整過程及其常見故障分析[J].華北電力技術(shù)，2001(12)：43-45.

[9]吳德朝.3B送風(fēng)機(jī)液壓油壓力頻繁波動(dòng)分析[J].機(jī)電信息，2012(18)：62-63.

[10]汪洋.臺(tái)山電廠5B一次風(fēng)機(jī)液壓缸故障事故處理分析[J].機(jī)電信息，2012(6)：90-91.

[11]董明洪，李俊．軸流通風(fēng)機(jī)喘振現(xiàn)象分析及預(yù)防措施[J].風(fēng)機(jī)技術(shù)，2008(4)：66-67.

[12]陳欣.電站風(fēng)機(jī)出力不足原因淺析[J].風(fēng)機(jī)技術(shù)，2011(5)：80-82.

[13]張銘.影響發(fā)電廠軸流風(fēng)機(jī)可靠性的幾個(gè)因素及防范對(duì)策[J].內(nèi)蒙古石油化工，2006(4)：31-32.