动叶可调式轴流风机轮毂螺栓脱落原因分析及预防措施

动叶可调式轴流风机轮毂螺栓脱落原因分析及预防措施

邓波

中国电建集团透平科技有限公司

摘要：随着我国经济的进一步发展，国家工业生产力以及居民的生活水平都有了较大的提升，随之而来的就是工业用电以及居民生活用电量的激增，发电厂工作量逐渐加大，相关的工作人员以及机器设备都在超负荷运行，对于动叶可调式轴流风机来讲，其超负荷准转下经常发生故障问题，其中动叶可调式轴流风机轮的转子一旦出现故障就会导致动叶可调式轴流风机轮停机，整个发电厂相关发电计划就会出现停滞，严重拉低整个机组发电效率。本文通过对动叶可调式轴流风机轮的相关概念进行分析，进一步探究动叶可调式轴流风机轮的具体工作原理性能，研讨动叶可调式轴流风机轮安全运行的具体条件，并有针对性地对造成动叶可调式轴流风机轮毂螺栓脱落的原因提出相关预防措施。

关键词：动叶可调式轴流风机；轮毂；螺栓脱落；预防措施

引言：风机部分作为传统火力发电中的核心性辅助机器，其重要作用可想而知。动叶可调式流风机自身具有较高的工作效率和较低的耗能两大特点，被众多发电厂普遍使用，发电厂工作量逐渐加大，随之而来的就是相关机器设备出现故障，严重影响人民群众的生产生活，诸如广东的珠江电厂4X300MW、秦岭发电厂660MW等都发生过类似于动叶可调式轴流风机轮毂螺栓脱、风机断叶、螺栓松动等事故，所以相关部门需要仔细查询动叶可调式轴流风机轮毂螺栓脱落的具体原因，提出相关的预防措施。

1. 动叶可调式轴流风机轮的相关概念

动叶可调式轴流风机作为目前我国火力发电厂最主要的设备之一，对我国火力发电厂稳定可持续发展具有良好的促进作用，动叶可调式轴流风机主要是通过动叶安装角改变来实现相应的工作需求，由于火力发电厂进行日常运行过程中，其工作内容以及工作流量都存在较大不同，因此风机运行过程中需要根据具体工作需求对自身运行状态进行调整，而动叶可调式轴流风机则可以根据风机工况变化对其运行效率进行改善，从而保证风机能够长期处于良好的运行状态，提高轴流风机调节的质量和效率。该风机能够通过动叶安装角变化让其性能曲线出现改变，因此轴流送风机调节质量将会直接决定风机整体运行状态，与后续各项工序有序开展有着紧密联系。高质量高效率的调节工作，能够让风机处于高质量、高效率状态下进行运行，通过动叶调节能够避免在小流量工况下风机运行状态出现问题，导致风机整体质量下降，能够避免风机处于不稳定工旷区域内进行运行，让其风机能够更好地进行相应运作。

风动叶调节系统与普通送风机相比其结构较为复杂，对于工作人员综合要求较高，工作人员需要严格按照风机特性对其调节装置进行科学合理安装，从而保证风机在运行过程中调节装置能够充分将自身的作用发挥出来，对风机运行状态进行调节，保证风机整体运行质量与效率能够符合施工需求，并且由于动叶可调试轴流风机结构较为复杂，因此生产厂商在进行生产时也必须做好质量控制工作，保证各部件的质量能够符合制作标准，提高制造精度，让其风机整体运行状态能够长期处于良好的范围之内，避免在运行过程中出现质量问题，如轮毂螺栓脱落，轮毂螺栓脱落对风机整体运行状态而言会产生极大的影响作用，会加大企业施工成本，因此相关工作人员必须做好研究工作，根据动叶可调试轴流风机的相应概念进行科学合理把控，提高风机的整体质量与效率。

2. 动叶可调式轴流风机轮的工作原理

该风机的工作原理主要是依靠叶轮旋转来得以实现，当气体进入风机内部时会从进风口流向叶轮，而叶片当受到挤压时就会对气体能量出现改变，帮助气体进入导叶，导叶会对其流向就会发生一定变动，形成轴向流动，将气体运输到扩压管中，气体进行转化，让其形成一定的压力引入到工作管路，从而实现轴流风机运行需求，因此轴流风机叶片具有一定可调节性，能够对其角度进行扭转，大部分轴流风机都会配有相应的调节装置，对叶片液压进行调整，从而保证轴流风机在运行过程中能够根据气体能量进行调整，提高轴流风机运行质量与效率。当风机在进行运行过程中液压调节器能够对叶片安装角进行调节，让其能够保持到正确角度上，提高风机整体运行状态，让其工作效率能够得到大幅度提高。除此以外，动叶调节对风机运行而言也占据着极为重要的作用，风机会通过安装角变化，让其性能曲线出现改变，从而完成相应工作需求。性能曲线与动叶安装角以及风道性能曲线具有较强联系，因此相关工作人员在进行动叶调节装置安装过程中需要做好研究工作，对其流量以及压头进行合理的设计，在运行过程中如果需要增大动叶安装角度，则可以通过流量以及压头来进行调节，将其流量进行增大，就可以对动叶安装角度进行改变，如果需要减少动叶安装角度，相关工作人员也可以利用流量和压头来对其进行调整，减少流量与压头冲击力，实现动叶安装角减少的目标。总而言之，动叶可调节式轴流风机与其与风机相比具有较强的优势，能够通过自身调节对风叶进行调节，在保障其施工质量与效率的同时提高施工的安全性和可靠性，控制企业施工成本。

3. 动叶可调式轴流风机轮安全运行的条件

相关工作人员要想提高轴流风机整体运行质量，让其运行更加安全、可靠，就需要根据轴流风机结构原理对其进行合理安装，从而保证风机质量能够符合施工需求，该风机主要是由进口烟风道、机壳、导叶环、主轴承箱、中间轴、膨胀环以及其余调节装置、控制部件组件而成，因此相关工作人员进行风机安装过程中必须对风机结构原理进行深入了解，从而保证其安装工作效率，让其风机能够更加安全、可靠进行运行，在安装完成以后相关工作人员需要按照相应标准对其进行检验，如风机制造质量标准、安装质量标准、动力条件运行等，从而全方位提高风机整体运行效率。

图1 失速线

需要注意的是，由于风机运行范围存在一定限制，容易受到外界影响，如失速线，如果超过极限进行运行就会导致气流出现分离情况，而存在涡流时就会出现喘震情况，对于风机安全、稳定运行而言会产生一定阻碍作用，因此为了确保风机运行的安全性，必须让风机在相应范围内进行运行，如压力、流量，避免对风机产生损伤，导致风机整体运行质量下降，出现安全隐患事故。

图2 动叶可调双级轴流一次风机结构示意图

根据研究发现，该类型风机主要是通过不同机械零件相互协调下进行运作，如连轴器、进气箱、转扭矩、机壳、叶轮毂、主轴承、伺服控制系统、扩压器及膨胀节，能够进行连续不间断的运行，并且可以对进口导叶进行调整，从而保证风机整体运行状态能够满足施工需求，但是如果在范围以外进行运行并且其运行时间较长就会导致风机出现质量问题，如损坏，影响风机的整体运行状态，另外如果风机进口流量过小，同样也会导致风机运行安全隐患增加，会出现旋转失速情况，如出力下降过快、振动加剧，并且在这种情况下进行运行会对各部件产生较大负荷，尤其是叶片，而叶片一旦负荷过重就会导致机身出现震动情况，导致螺栓被震落或者脱落，因此相关工作人员必须在风机允许运行的区域内进行操作，对自身施工行为进行约束，避免让风机在允许运行范围外进行运作导致风机的整体质量下降。

4. 动叶可调式轴流风机轮毂螺栓脱落原因分析

当动叶可调式轴流风机轮骨螺栓出现脱落时，相关工作人员需要立即联系厂商进行维修，在厂商人员的指导下对机械设备进行相应的检验，如果在检验过程中发现螺栓存在质量问题，如断裂、脱落、松动等，而其余部件都属于正常运行状态，则可以判断出是轮毂与螺栓之间的联系度出现问题，由于其强度变弱而导致螺栓出现断裂，影响机械设备正常运行状况，而出现这一状况时相关工作人员需要对其进行相应的更换，从而保证轴流风机整体运行质量与效率能够满足施工需求。通常情况下，导致轴流风机轮毂螺栓脱落的主要因素无非是设计问题、负载过重以及安装过程中问题，因此相关工作人员需要做好相应研究工作，根据轴流风机具体因素进行综合分析，例如负载过重，轴流风机负载过重出现的因素是因为锅炉水冷壁出现爆管情况，导致烟气中的水分子含量过重，而由于水分子含量过重导致动叶所承受的负荷上涨，从而导致螺栓出现脱落。

除此以外，在设计过程中，如果其设计出现问题也会导致轴流风机轮毂螺栓出现脱落，通常情况下风机轮毂安装是以悬臂结构来进行安装，在安装过程中需要按照严格规定将其安装到风轴上，再利用相应螺栓将其压盖进行固定，而如果在设计过程中出现问题会导致轴流风机轮毂运行过程中与螺栓出现缝隙，久而久之就会导致螺栓与轮毂之间出现脱落，影响轴流风机的正常使用水平，由于轴流风机属于一个完整结构，因此任何部件出现质量问题没有按照设计要求进行设计都会导致风机出现故障，引发轮毂压盘与螺栓之间出现脱落情况，因此相关工作人员必须做好设计工作，根据风机特色以及实际生产所需对其进行科学、合理设计，从而降低因受剂问题导致故障发生概率。除此以外，当轮毂与螺栓出现脱落时相关工作人员必须按照风机安装依据来进行逐步检验，如原始施工记录、验收记录等，按照相应文件对其部件进行审核，如说明书，从而保证风机整体安装过程能够符合施工需求，让其风机能够更好地进行运行，提高风机整体运行状态。总而言之，在风机运行过程中如果出现爆管以后，烟气中会携带大量水分子，而这些水分子会导致风机负载量过大，叶轮与轴之间会产生物理反应，进一步导致轮毂螺栓出现质量问题，如振松、脱落等。

五、防止动叶可调式轴流风机轮毂螺栓脱落的预防措施

当轮毂螺栓出现脱落以后，相关工作人员必须在专业人员指导下对风机进行检修，如厂家，工作人员需要将转子拆下，当毂螺与结合面保存水平位置以后相关工作人员需要将其进行更换。并对其余螺栓进行检验，如果在检验过程中发现其余螺栓也出现质量问题，也同样需要将其进行更换，避免在后续使用过程中出现轮毂螺栓脱落现象，导致风机正常运行受到阻碍。另外，相关工作人员还需要做好维修工作，在进行检修过程中要对自身行为进行约束，对所有轴流风机进行全面详细的检验，尤其是各部分之间间隙位置一定要进行严格关注，避免后续应用过程中应机身震动导致缝隙加大，导致轮毂螺栓之间的缝隙变大出现脱落情况，如果在检验过程中发现问题，相关工作人员需要及时将其问题进行处理，根据其因素制定相应的处理方式，避免设备出现事故影响正常施工，如果检验人员在检验过程中发现存在爆管现象可能性，需要及时对其进行防护，避免其负荷过载，导致轮毂螺栓出现问题，如振松、脱落，从而全方位提高轴流风机整体运行质量与效率，降低轮毂螺栓出现脱落概率，让其能够处于良好的运行状态，延长风机整体使用寿命，更好地为企业进行服务。

除此以外，在动叶可调式轴流风机停用状态下，相关工作人员也必须做好保养和维护工作，以及防腐蚀工作，避免风机内部零件出现腐蚀，尤其是螺栓，如果螺栓一旦出现腐蚀会导致螺栓整体运行质量下降，后期运行过程中风机会出现震动，从而导致轮毂螺栓出现脱落，影响设备整体运行质量与效率。相关工作人员需要在进口和出口处对其进行隔绝，封闭工作完成以后需要对其进行检验，如果封闭质量无法达到标准则不能让风机停止运行，必须做好密封工作。另外，相关工作人员还需要对伺服马达以及油站、主轴承进行维护，可以根据工作内容安排每星期让风机运行半小时以上，并且将启动叶进行反复运转，如果停机时间超过48小时以上则需要在停机时间内每天将风机进行启动，并且当叶片达到运转最大速度以后立即将其关闭，循环两次以上，避免烟气对螺栓产生腐蚀，影响螺栓整体质量，降低轮毂螺栓出现脱落的概率。

另外，工作人员还可以利用相应模型对风机轮毂螺栓建立系统，让风机轮毂螺栓能够自动拧紧，利用现代信息技术进行建设工作，将视觉导向功能进行凸显，视觉导向功能能够根据风机特性对螺栓进行精准定位，根据设备特性来进行自动矫正，从而避免风机轮毂螺栓出现脱落情况。工作人员需要先建立坐标系，将目标螺栓坐标进行确定，根据风机的实际运行情况对各类坐标进行合理建设，如相机坐标系、模型坐标系、拧紧坐标系等，在进行相机坐标系建设过程中工作人员可以将3D摄像机光轴方向设计为Z轴方向，将光轴与平面图像之间的交点设为原点，对其坐标系进行科学合理计算，而在进行模型坐标系计算时工作人员需要以设备为基础对基本坐标系进行建立，而在进行拧紧螺栓性建立过程中工作人员需要按照拧紧套筒的坐标来进行建立，保证其坐标能够通过控制技能进行拧紧工作，让自动拧紧系统能够更加科学化和合理化，提高螺栓整体性能，将传统轮毂螺栓维修工作进行优化、创新，控制企业维修成本。

六、结束语

总而言之，随着我国社会经济的快速发展，火力发电厂的工作压力及难度逐渐增加，动叶可调式轴流风机必然是我国火力发电厂稳定可持续发展重要设备之一，因此相关工作人员必须做好质量控制工作，让其运行能够更加安全、可靠，完成电厂工作计划，避免风机轮毂螺栓出现质量问题，如松动、断裂、脱落等，影响风机整体运行的质量与效率，而相关工作人员要想降低风机轮毂螺栓出现脱落的概率不仅需要从轴流风机本身质量出发，如设计、制造，还需要对其运行方式以及维修方式进行优化、创新，根据轴流风机特性进行科学合理运行和维护，从而将动叶可调式轴流风机作用充分发挥出来，让其风机能够处于安全、稳定状态进行运行，提高发电厂的经济效益。

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