李衍平

（華電國(guó)際萊城發(fā)電廠，山東萊蕪271100）

320 MW鍋爐引風(fēng)機(jī)失速原因分析與對(duì)策

李衍平

（華電國(guó)際萊城發(fā)電廠，山東萊蕪271100）

由于320MW機(jī)組高、低負(fù)荷下出現(xiàn)兩臺(tái)引風(fēng)機(jī)“搶風(fēng)”現(xiàn)象，機(jī)組安全運(yùn)行增加了危險(xiǎn)。通過分析引風(fēng)機(jī)工作原理、結(jié)構(gòu)、并列運(yùn)行引風(fēng)機(jī)性能調(diào)節(jié)曲線、失速與喘振產(chǎn)生過程，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際提出防止動(dòng)葉可調(diào)引風(fēng)機(jī)搶風(fēng)的技術(shù)措施，成功避免因風(fēng)機(jī)“搶風(fēng)”所帶來的降低機(jī)組出力、鍋爐滅火等次生事件的發(fā)生。

動(dòng)葉調(diào)節(jié)；失速；穩(wěn)燃；喘振；搶風(fēng)

0 引言

某電廠330MW機(jī)組鍋爐采用北京巴布科克公司生產(chǎn)的亞臨界參數(shù)、自然循環(huán)、一次中間再熱、平衡通風(fēng)、前后墻對(duì)沖燃燒方式、緊身封閉、固態(tài)排渣、全鋼架懸吊結(jié)構(gòu)汽包爐，鍋爐型號(hào)為B&BW-1196/17.5-M。鍋爐爐膛采用平衡通風(fēng)系統(tǒng)，選用2臺(tái)動(dòng)葉可調(diào)軸流式引風(fēng)機(jī)[1]，引風(fēng)機(jī)有上海風(fēng)機(jī)廠引進(jìn)德國(guó)技術(shù)生產(chǎn)制造的SAF型電站動(dòng)葉可調(diào)軸流引風(fēng)機(jī)，型號(hào)為SAF30.5-21.1-1型動(dòng)葉調(diào)節(jié)式引風(fēng)機(jī)，選擇失速與喘振是動(dòng)葉可調(diào)引風(fēng)機(jī)常見故障。

1 引風(fēng)機(jī)工作原理

引風(fēng)機(jī)是以機(jī)翼升力原理為基礎(chǔ)，被輸送提升增壓的流體是沿軸向流動(dòng)的，如圖1所示。

引風(fēng)機(jī)葉片似機(jī)翼[2]，也稱翼型葉片，當(dāng)流體繞過翼型時(shí)，在翼型頂端A處將流體分成兩段，一股經(jīng)翼型下表面，另一股流經(jīng)翼型上表面，在經(jīng)翼型上、下表面后，同時(shí)在翼型尾端B點(diǎn)匯合，因翼型下表面路徑比上表面長(zhǎng)，故下表面流速大于上表面，因而翼型下表面壓強(qiáng)小于上表面壓強(qiáng)，這樣，流體對(duì)翼型上表面產(chǎn)生一個(gè)向下的作用力F。同時(shí)翼型對(duì)于流體也將產(chǎn)生一個(gè)反作用力F′，F(xiàn)與F′大小相等、方向相反，而作用在流體上。當(dāng)風(fēng)機(jī)葉片在流體中高速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，流體在葉片上下表面產(chǎn)生急速相對(duì)繞流，葉片對(duì)流體就產(chǎn)生如上述的F′作用力，在此力作用下，流體就壓升到一定高度，這就是引風(fēng)機(jī)輸送和提升流體的基本原理。

圖1 翼型繞流原理

2 引風(fēng)機(jī)搶風(fēng)原因分析

2.1 事發(fā)時(shí)工況分析

2012年6月，機(jī)組負(fù)荷250MW，1A引風(fēng)機(jī)發(fā)生搶風(fēng)事件，事發(fā)參數(shù)如表1所示。

事發(fā)時(shí)機(jī)組無大幅度運(yùn)行操作調(diào)整，排除了運(yùn)行操作問題，各自動(dòng)處于平穩(wěn)運(yùn)行，無大幅度自動(dòng)調(diào)節(jié)。在事發(fā)前3min鍋爐增加了17 t煤，其他沒有操作，經(jīng)分析，增加的煤量不至于造成風(fēng)機(jī)運(yùn)行工況惡化，進(jìn)一步分析風(fēng)機(jī)運(yùn)行阻力變化情況，事發(fā)前后兩臺(tái)引風(fēng)機(jī)壓升參數(shù)如表2所示。

表1 A引風(fēng)機(jī)搶風(fēng)時(shí)運(yùn)行參數(shù)表

表2 2臺(tái)引風(fēng)機(jī)壓升

因事發(fā)階段引風(fēng)機(jī)動(dòng)葉實(shí)際開度沒有數(shù)據(jù)，根據(jù)現(xiàn)階段引風(fēng)機(jī)運(yùn)行工況與動(dòng)葉開度進(jìn)行分析計(jì)算，事發(fā)時(shí)引風(fēng)機(jī)動(dòng)葉開度在5%左右，引風(fēng)機(jī)壓升6.1 kPa。根據(jù)引風(fēng)機(jī)Q-H曲線，此時(shí)引風(fēng)機(jī)處于工況區(qū)域，應(yīng)該發(fā)生了搶風(fēng)。

2.2 引風(fēng)機(jī)運(yùn)行

2.2.1 旋轉(zhuǎn)失速

引風(fēng)機(jī)動(dòng)葉片前后出現(xiàn)差壓[3]，在氣體都不變工況下，其差壓大型取決于動(dòng)葉沖角а（流體速度方向與翼型前緣點(diǎn)連接線組成的翼弦之間的夾角）的大小。

運(yùn)作中的引風(fēng)機(jī)，由于動(dòng)葉片加工的誤差，安裝動(dòng)葉片時(shí)角度的誤差以及氣流的流向在葉輪入口不完全一致，所以當(dāng)氣流的沖角達(dá)到臨界值附近時(shí)，可能會(huì)在某個(gè)或某些葉片上發(fā)生失速產(chǎn)生脫流。

2.2.2 喘振

喘振的發(fā)生會(huì)破壞風(fēng)機(jī)與管道的設(shè)備，威脅風(fēng)機(jī)及整個(gè)系統(tǒng)的安全[4]，如圖2所示。采用節(jié)流的調(diào)節(jié)方式來降低風(fēng)機(jī)流量，當(dāng)風(fēng)機(jī)工作在K點(diǎn)右側(cè)的時(shí)候，此時(shí)的風(fēng)機(jī)運(yùn)行是正常穩(wěn)定的，當(dāng)風(fēng)機(jī)流量Q＜Q0。時(shí)，這個(gè)狀態(tài)軸流風(fēng)機(jī)出口產(chǎn)生的最大壓頭是下降趨勢(shì)的，管道中的壓力大于出口風(fēng)壓，但是由于風(fēng)道系統(tǒng)的容量比較大，此時(shí)風(fēng)道中的壓力P沒有變化。所以風(fēng)機(jī)所產(chǎn)生的壓頭小于風(fēng)道中的壓力，從而使得氣流產(chǎn)生反方向倒流運(yùn)行。于是風(fēng)道倒流進(jìn)入運(yùn)行風(fēng)機(jī)中，風(fēng)機(jī)工作點(diǎn)將由K點(diǎn)快轉(zhuǎn)移至C點(diǎn)。風(fēng)道系統(tǒng)中的風(fēng)量由于故障風(fēng)機(jī)氣流倒流而迅速減少，于是風(fēng)道系統(tǒng)中的壓力立馬降低，風(fēng)機(jī)工作點(diǎn)就順著CD線迅速下降至流量Q為0時(shí)的D點(diǎn)，圖中所示這時(shí)候風(fēng)機(jī)不在送出風(fēng)量，所送風(fēng)量降低到零，但是風(fēng)機(jī)仍在繼續(xù)運(yùn)行。當(dāng)風(fēng)道中的系統(tǒng)壓力降低到D點(diǎn)對(duì)應(yīng)的壓力時(shí)，故障風(fēng)機(jī)開始出力，繼續(xù)送出流量，風(fēng)道要求運(yùn)行風(fēng)機(jī)出口的壓力達(dá)到平衡，工況點(diǎn)又從D點(diǎn)跳至對(duì)應(yīng)的工況點(diǎn)F。如果機(jī)組要求的流量仍低于Qk，上述過程又會(huì)重復(fù)出現(xiàn)；如果風(fēng)機(jī)工作狀態(tài)按照FKCDF周而復(fù)始地進(jìn)行，這種循環(huán)的頻率如與風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的震蕩頻率合拍時(shí)就會(huì)引起共振，風(fēng)機(jī)發(fā)生了喘振。

圖2 引風(fēng)機(jī)的Q—H性能曲線

旋轉(zhuǎn)失速與喘振在單臺(tái)動(dòng)葉可調(diào)軸流送、引風(fēng)機(jī)運(yùn)行時(shí)[5]，只要條件滿足均可發(fā)生，而“搶風(fēng)”現(xiàn)象是2臺(tái)并列運(yùn)行的動(dòng)葉可調(diào)引風(fēng)機(jī)所獨(dú)有的，其實(shí)質(zhì)是其中1臺(tái)風(fēng)機(jī)發(fā)生了旋轉(zhuǎn)失速，流體在風(fēng)道系統(tǒng)中不能有效流出所導(dǎo)致，在調(diào)節(jié)過程中的不穩(wěn)定動(dòng)力工況下再次發(fā)生間歇性的喘振。

3 防止引風(fēng)機(jī)搶風(fēng)的技術(shù)措施

a）嚴(yán)格按照風(fēng)機(jī)廠家給出的安裝說明書進(jìn)行安裝，尤其是動(dòng)葉片，避免動(dòng)葉裝反。

b）入爐煤盡量保持干燥，這樣煙氣中飛灰濕度小，不易附著在空氣預(yù)熱器傳熱元件上，空氣預(yù)熱器差壓小，兩側(cè)風(fēng)機(jī)出力在調(diào)平后不易發(fā)生“搶風(fēng)”現(xiàn)象。

c）加強(qiáng)吹灰工作，尤其是空氣預(yù)熱器吹灰，必要時(shí)適當(dāng)提高吹灰蒸汽壓力?？諝忸A(yù)熱器堵灰嚴(yán)重時(shí)，風(fēng)機(jī)壓頭增大，風(fēng)量一定的前提下，低負(fù)荷時(shí)極易發(fā)生“搶風(fēng)”現(xiàn)象。

d）對(duì)于鍋爐引風(fēng)機(jī)為避免發(fā)生這種現(xiàn)象，在點(diǎn)火或低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，可以用單臺(tái)風(fēng)機(jī)運(yùn)行滿足負(fù)荷的需要，盡量避免2臺(tái)引風(fēng)機(jī)并聯(lián)運(yùn)行。待單臺(tái)風(fēng)機(jī)不能滿足鍋爐負(fù)荷需要時(shí)再啟動(dòng)另1臺(tái)風(fēng)機(jī)使之并聯(lián)運(yùn)行。

e）利用停機(jī)檢修有利時(shí)機(jī)，清除風(fēng)道內(nèi)積灰等雜物，保持兩側(cè)風(fēng)道通暢、阻力相同。

f）根據(jù)長(zhǎng)期以來B除塵器差壓高、A側(cè)排煙溫度高于B側(cè)就可以初步判斷出2臺(tái)引風(fēng)機(jī)出力不均。

g）機(jī)組停運(yùn)時(shí)，檢查引風(fēng)機(jī)動(dòng)葉調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)各部件無卡澀，靈敏度一致，尤其是伺服閥和調(diào)節(jié)桿，做動(dòng)葉動(dòng)態(tài)試驗(yàn)合格后方可投入使用。

h）定期化驗(yàn)引風(fēng)機(jī)液壓油，確保油質(zhì)合格、無雜物。

4 并列運(yùn)行引風(fēng)機(jī)“搶風(fēng)”后的處理

a）發(fā)現(xiàn)運(yùn)行中的引風(fēng)機(jī)“搶風(fēng)”，根據(jù)負(fù)荷情況及時(shí)調(diào)整機(jī)組出力值單臺(tái)風(fēng)機(jī)最大出力所對(duì)應(yīng)的負(fù)荷下運(yùn)行，但應(yīng)避免超出力運(yùn)行，同時(shí)確保爐膛負(fù)壓、氧量在規(guī)定范圍內(nèi)。

b）嚴(yán)密監(jiān)視各燃燒器火檢，發(fā)現(xiàn)燃燒不穩(wěn)時(shí)及時(shí)投油穩(wěn)燃，避免因調(diào)整不當(dāng)引起燃燒不穩(wěn)、鍋爐滅火機(jī)組停運(yùn)等次生事故的發(fā)生。

c）調(diào)整引風(fēng)機(jī)動(dòng)葉過程中一定要謹(jǐn)慎緩慢操作，防止發(fā)生2臺(tái)引風(fēng)機(jī)輪流“搶風(fēng)”，就地檢查引風(fēng)機(jī)動(dòng)葉調(diào)整機(jī)構(gòu)是否發(fā)生故障，主要是連桿機(jī)構(gòu)和液壓調(diào)節(jié)有回油量，如回油量大很可能是調(diào)整機(jī)構(gòu)銅套發(fā)生故障所致。

d）引風(fēng)機(jī)“搶風(fēng)”時(shí)，電流較小、出口風(fēng)壓較小的引風(fēng)機(jī)出力小或不出力的，而該引風(fēng)機(jī)動(dòng)葉開度值100%。此時(shí)應(yīng)將其動(dòng)葉逐漸關(guān)小，同時(shí)注意負(fù)壓變化，當(dāng)關(guān)至較小開度后，緩慢開大動(dòng)葉增加出力，如出口風(fēng)壓逐漸增大，說明該風(fēng)機(jī)已經(jīng)逐步帶上負(fù)荷，否則將動(dòng)葉開度再調(diào)小至更小開度，然后進(jìn)行并列操作；同時(shí)逐漸關(guān)小出力大的風(fēng)機(jī)動(dòng)葉開度，保持二次風(fēng)箱壓力或二次風(fēng)壓溫度。當(dāng)出力小的引風(fēng)機(jī)出口風(fēng)壓接近另1臺(tái)風(fēng)機(jī)出口風(fēng)壓時(shí)，調(diào)節(jié)要放緩，間隔30 s后進(jìn)行，防止并列后二次風(fēng)量大幅度增大，總風(fēng)量的突然增加會(huì)導(dǎo)致爐膛負(fù)壓冒正、燃燒不穩(wěn)。

e）將2臺(tái)運(yùn)行的引風(fēng)機(jī)電流調(diào)整一致，2臺(tái)引風(fēng)機(jī)并列運(yùn)行，調(diào)節(jié)機(jī)組負(fù)荷給定值。

f）如引風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)發(fā)生故障，運(yùn)行中無法消除，可擇機(jī)停機(jī)處理或停運(yùn)故障風(fēng)機(jī)。停運(yùn)故障風(fēng)機(jī)前要將該風(fēng)機(jī)出口擋板就地逐漸關(guān)小，投入油槍穩(wěn)定燃燒，調(diào)整爐膛負(fù)壓至200～300 Pa，當(dāng)出口擋板關(guān)至30%左右時(shí)，就地迅速關(guān)閉出口擋板，停運(yùn)該故障風(fēng)機(jī)后處理。

5 結(jié)論

a）引風(fēng)機(jī)出現(xiàn)多次搶風(fēng)事件，認(rèn)真分析查找原因、制定對(duì)策、消除隱患和異常、提高設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性是進(jìn)行分析的根本目的。通過對(duì)動(dòng)葉可調(diào)引風(fēng)機(jī)的研究，掌握了其自身性能，在生產(chǎn)過程中就較容易避免引風(fēng)機(jī)發(fā)生“搶風(fēng)”，以及正確處理?yè)岋L(fēng)事故，保證安全生產(chǎn)。

b）及時(shí)進(jìn)行設(shè)備檢查、清理方面的工作后，引風(fēng)機(jī)搶風(fēng)的現(xiàn)象很少發(fā)生，減少了機(jī)組的不安全運(yùn)行因素。

c）措施實(shí)施后，發(fā)生引風(fēng)機(jī)搶風(fēng)時(shí)，都能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)，并正確處理，保證了機(jī)組的安全運(yùn)行。

[1]馬士東.ASN動(dòng)葉可調(diào)軸流式送風(fēng)機(jī)動(dòng)調(diào)卡澀原因分析[J].黑龍江電力，2010，32（05）：393-395.

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Analysis on the Causes and Countermeasures of Induced Fan Stall of 320MW Unit

LIYanping
（China Huadian Laicheng Power Plant，Laiwu，Shandong 271100，China）

The safe operation of two 320 MW units is threatened due to the phenomenon of induced fan grabbing wind.Through analyzing the working principle and structure of induced fan,the performance adjustment curve of induced fan running parallel,and the forming process ofstalland surging,measures to preventblade-adjustable induced fan grabbingwind are proposed.Asa result,secondary hazards,like unitoutputdecrease and boilerextinguishing,could be successfully avoided.

theaxial fanwith adjustable blades；speed loss；stable combustion；surging；wind grabbing

TK223.26

B

1671-0320（2015）06-0055-03

2015-09-03，

2015-10-23

李衍平（1979），男，山東寧陽(yáng)人，2007年畢業(yè)于哈爾濱理工大學(xué)熱能動(dòng)力工程專業(yè)，工程師，從事火力發(fā)電廠集控運(yùn)行工作。