轴流式引风机运行异常分析及防范措施

轴流式引风机运行异常分析及防范措施

李金龙  ,王浩南

浙江浙能乐清发电有限责任公司 325609

摘要：成都风机厂制造的双级动叶可调轴流式风机，主要由进气室、集流器、两级叶轮、叶片、扩压器、动叶调节机构等部件构成。运行中出现协调同步调节过程中频繁出现电流偏差大现象，最大时超过30A，引起引风机自动撤出。本文简述解决方法及防范措施，以供参考。

关键词：引风机；风机同步；转动机械动平衡

引言

自2021年5月7日起，我厂4号炉在600MW以上高负荷时，两台引风机调节过程中频繁出现电流偏差大现象，最大时超过30A，引起引风机自动撤出；在600MW以下低负荷时，两台引风机电流无偏差，但动叶偏差随着负荷的降低逐渐增大（最大偏差超过20%），其中4B引风机动叶最低至14%（350MW时），轴承温度逐渐升高至报警值（最高至73℃），风机水平和垂直振动均有上升。4B引风机运行声音较4A引风机偏低沉。

一、事故经过

典型工况1：5月7日18:27，#4机组负荷640MW，炉膛负压-0.2kPa，4A引风机电流385A，动叶开度56%，4B引风机电流406A，动叶开度50%，引风机电流偏差大报警，两台引风机动叶偏差有偏大趋势。18：31，#4机组负荷634MW，炉膛负荷-0.06kPa，4A引风机电流 410A，动叶开度60%，4B引风机电流398A，动叶开度51%。本班陆续发生6次类似的引风机电流偏差大现象。相比4B引风机, 4A引风机电流波动较大。

典型工况2：5月13日10:38，#4机组负荷由660MW减至350MW，4A引风机电流 237.29A，动叶开度34.22%，4B引风机电流240.24A，动叶开度14.05%。引风机轴承温度上升最高达 73.3℃，引风机轴承水平和垂直振动较满负荷时也均有上升，其中水平振动达 2.1mm/s,垂直振动达1.4mm/s。就地检查，4A引风机动叶开度-15°左右，4B引风机动叶开度-28°左右。

对比高低两个负荷，不同时间段相同负荷的引风机各参数。低负荷时，动叶偏差明显增大，轴温明显偏高，轴承垂直振动明显偏高。

二、原因分析

2.1风机结构

我厂引风机为成都风机厂制造的双级动叶可调轴流式风机，型号为HU26650-22G，主要由进气室、集流器、两级叶轮、叶片、扩压器、动叶调节机构等部件构成。双级叶轮布置在轴承室两端，引风机转子与电动机转子之间由1根空心轴连接，在电动机转子及引风机转子侧分别有 1 个挠性联轴器。

引风机通过二级叶轮上液压调节装置，带动芯轴在主轴内往返运行，调整一二级动叶同步，实现对引风机的风压和风量的调整。芯轴与主轴同心，内部用滑动轴承（铜套）支撑。芯轴的主要作用是调节调节盘，支撑调节盘的重量，同时承受调节盘振动产生的动载荷。

芯轴与主轴同心，内部用铜套支撑。芯轴的主要作用是调节调节盘，支撑调节盘的重量，同时承受调节盘振动产生的动载荷。

2.2 运行过程中的频谱分析

1.高负荷下4A、4B引风机振动列表

表2 高负荷下4A、4B引风机振动幅值

2.低负荷下4A、4B引风机振动列表

表3 低负荷下4A、4B引风机振动幅值

对比表2和表3，350MW负荷下，4A引风机、4B引风机水平方向、竖直方向振动幅值均较600MW负荷下振动幅值增大。其中4B引风机竖直方向振动幅值增加值最大，达到0.72mm/s。4A、4B引风机各振动测点在600MW负荷下，振动均以基频为主，负荷降低至350MW时，4A引风机振动仍以基频振动为主；4B引风机振动出现高频分量。

2.3 解体分析

根据现象及振动变化初步判断4B引风机结构异常的可能性更大。经单侧风机隔离后吊开4B引风机上盖，发现风机一级和二级叶片明显不同步，一级叶片处于开启状态，二级叶片处于正常关闭状态。进一步解体发现风机一级叶片侧芯轴断裂、风机调节盘复合衬套磨损、芯轴滑动轴承存在磨损情况（最大磨损处超过3mm)，风机调节盘轴孔磨损，二级叶片侧芯轴退刀槽处存在裂纹。叶片根部存在明显积灰现象，密封挡圈锈蚀卡死。叶片滑块部分卡涩。风机解体后，发现伺服阀也存在卡涩现象。

2.4处理过程

更换改型后的芯轴、风机调节盘复合衬套、芯轴滑动轴承，更换部分卡涩的叶片滑块、更换伺服阀。对全部叶片根部积灰进行清理，更换密封挡圈，并做PT检查无裂纹。更换叶片螺钉，完成现场装复。

2.5 原因分析

1）风机部分叶片由于积灰存在卡涩现象。根据我厂超低排放改造和深度调峰的要求，SCR脱硝需要喷射大量的氨气，导致硫酸氢铵的形成。硫酸氢铵的熔点为147℃，在烟气中主要是以液滴的形式存在，具有强黏性，会吸附烟气中的飞灰，然后粘结在引风机叶片根部。加上尾部烟道改造，烟气流速降低，更容易引起粘结。最终部分风机叶片因积灰严重发生卡涩。

2）芯轴设计或加工工艺不足。芯轴凹槽的退刀槽处为垂直直角，设计或加工工艺未做倒角处理，极易形成应力集中点。

3）当部分叶片卡涩时，导致调节盘受力偏斜，风机芯轴一级叶片侧滑动轴承和调节盘复合寸套磨损。调节盘的复合寸套未受力或受力不足，调节盘的重量及动载荷通过连接法兰、卡块，受力转移至芯轴凹槽处，造成凹槽及断口处受到调节盘重力，调节盘重力作用在凹槽及断口处形成剪切力。在长期运行振动中，芯轴凹槽处反复循环受到力，在动载作用下，首先在应力集中的断口处产生疲劳微裂纹，在一段时间内，裂纹面互相摩擦，裂纹表面光滑，同时裂纹不断扩展，当裂纹达到一定长度时，芯轴强度不足，最终导致芯轴疲劳断裂。

4）运行过程中长期处于同一负荷，引风机动叶长期保持同一开度不变，积灰更容易粘结，导致动叶卡涩。

5）运行过程中芯轴断裂，一级叶片无法正常开关，长期处于开启状态，但二级叶片能正常调节。故在高负荷时，两台风机动叶均需开大，动叶开度偏差较小；但随着负荷降低，4B引风机只能通过关小二级叶片来调节出力，需要执行机构调整的幅度大于4A引风机，故两台引风机的动叶偏差逐渐增大。

三、预防措施

1）优化风机重要部件检查周期及明确工艺标准，每次机组小修时检查芯轴裂纹、滑块、滑动轴承及调节盘复合寸套磨损情况，必要时更换处理。优化风机返厂检修周期，对风机叶柄轴承进行解体检查，减少风机叶片动作阻力。

2）将#1-#4炉引风机芯轴逐步更换为改进型芯轴，凹槽内的垂直角退刀槽改进为圆弧过渡，防止应力集中。

3）运行过程中引风机不能长期处于同一开度，应每隔一段时间调整一次。若负荷不满足调整要求，可通过手动设置炉膛负压来实现动叶的调整。

结语

风机同步是电厂常见问题，本次事件为一二级叶片芯轴断裂引起。通过本次的情况处理及预防措施，提高了引风机设备运行的可靠性，保障了烟风系统的安全稳定运行。

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