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1、影响风机可靠性的几个因素及防范对策摘 要分析了风机运行中轴承振动、轴承温度高、动叶卡涩、保护装置误动作等故障的几种原因，提出了被实际证明行之有效的处理方法。特别说明了电站风机可靠性的概念及影响因素，提出了在设计和运行中提高轴流风机可靠性的对策。要提高轴流风机可靠性，在选型、设计、运行、调整与维护方面都要做好一定的措施。分析了风机运行中轴承振动、轴承温度高、动叶卡涩、保护装置误动作等故障的几种原因，提出了被实际证明行之有效的处理方法。关键词：风机，轴流风机,运行,可靠性目 录第一章 绪论1第二章电站风机可靠性概念2第三章 影响轴流风机可靠性的因素33.1电站风机事故分类33.2 风机轴承振动超标
2、33.3 轴流风机主要故障53.4轴流风机发生故障的原因53.5 影响风机运行的主要原因6第四章提高轴流风机可靠性的措施94.1选型94.2并联设计与运行104.3其他设计措施10结 语13参考文献14致 谢15第一章 绪论风机是一种将原动机的机械能转换为输送气体、给予气体能量的机械，它是火电厂中不可少的机械设备，主要有送风机、引风机、一次风机、密封风机和排粉机等，消耗电能约占发电厂发电量的1530。在火电厂的实际运行中，风机，特别是引风机由于运行条件较恶劣，故障率较高，据有关统计资料，引风机平均每年发生故障为2次，送风机平均每年发生故障为04次，从而导致机组非计划停运或减负荷运行。因此，迅速
3、判断风机运行中故障产生的原因，采取得力措施解决是发电厂连续安全运行的保障。虽然风机的故障类型繁多，原因也很复杂，但根据调查电厂实际运行中风机故障较多的是：轴承振动、轴承温度高、动叶卡涩、保护装置误动。风机是火力发电厂中的关键辅机，轴流风机因效率高和能耗低而被广泛采用。在实际运行中，不少电厂因轴流风机特别是动叶可调轴流风机的可靠性差，频频发生故障，导致电厂非计划停机或减负荷，影响了机组发电量。近几年来，广东地区的几家电厂如珠江电厂4300MW、南海电厂2200MW、恒运C厂1210MW均发生过动叶可调轴流风机断叶片事故，也有在同一电厂反复多次发生，严重影响机组安全满发。因此，从根本上解决这些问题
4、，提高大型火电厂轴流风机运行的可靠性显得十分必要和迫切。这里详细的介绍了影响风机的原因和解决办法，轴流式风机在生产中应用的最为广泛，在这里将重点说明轴流式风机的优点和发生事故的处理方法。第二章电站风机可靠性概念 电站风机可靠性统计的状态划分如下： 90年代以前，我国大型电站(125MW及以上)锅炉风机引起的非计划停机和非计划降负荷较频繁，据统计，在125MW、200MW、300MW及600MW机组中，按电厂损失的等效停运小时算，送、引风机均排在影响因素的前10位，与发达国家的差距较大。 90年代以后，我国几个主要电站风机制造厂设备质量提高较快，针对我国电厂的实际情况，引进外国先进技术，使电站风
5、机特别是动叶可调轴流风机的可靠性不断地得到提高。例如：1997年某鼓风机厂对其利用引进技术生产的、在15套300MW火电机组中使用的28台动叶可调轴流式送风机和24台动叶可调轴流式引风机进行可靠性分析，发现其运行率已达99%。其他厂家的产品的可靠性也有较大的提高。第三章 影响轴流风机可靠性的因素3.1电站风机事故分类第1类事故：风机故障引起火电机组退出运行。第2类事故：风机故障只引起火电机组出力降低，还没有造成火电机组退出运行，或送、引风机仅有某一台退出运行。第3类事故：风机损坏不严重，不需要送、引风机退出运行进行维修。第1、2类事故直接影响风机运行可靠性，第3类则是潜在的影响因素。3.2 风
6、机轴承振动超标 风机轴承振动是运行中常见的故障，风机的振动会引起轴承和叶片损坏、螺栓松动、机壳和风道损坏等故障，严重危及风机的安全运行。风机轴承振动超标的原因较多，如能针对不同的现象分析原因采取恰当的处理办法，往往能起到事半功倍的效果。1. 不停炉处理叶片非工作面积灰引起风机振动这类缺陷常见于锅炉引风机，现象主要表现为风机在运行中振动突然上升。这是因为当气体进入叶轮时，与旋转的叶片工作面存在一定的角度，根据流体力学原理，气体在叶片的非工作面一定有旋涡产生，于是气体中的灰粒由于旋涡作用会慢慢地沉积在非工作面上。机翼型的叶片最易积灰。当积灰达到一定的重量时由于叶轮旋转离心力的作用将一部分大块的积灰
7、甩出叶轮。由于各叶片上的积灰不可能完全均匀一致，聚集或可甩走的灰块时间不一定同步，结果因为叶片的积灰不均匀导致叶轮质量分布不平衡，从而使风机振动增大。在这种情况下，通常只需把叶片上的积灰铲除，叶轮又将重新达到平衡，从而减少风机的振动。在实际工作中，通常的处理方法是临时停炉后打开风机机壳的人孔门，检修人员进入机壳内清除叶轮上的积灰。这样不仅环境恶劣，存在不安全因素，而且造成机组的非计划停运，检修时间长，劳动强度大。经过研究，提出了一个经实际证明行之有效的处理方法。如图1所示，在机壳喉舌处（A点，径向对着叶轮）加装一排喷嘴（45个），将喷嘴调成不同角度。喷嘴与冲灰水泵相连，将冲灰水作为冲洗积灰的动
8、力介质，降低负荷后停单侧风机，在停风机的瞬间迅速打开阀门，利用叶轮的惯性作用喷洗叶片上的非工作面，打开在机壳底部加装的阀门将冲灰水排走。这样就实现了不停炉而处理风机振动的目的。用冲灰水作清灰的介质，和用蒸汽和压缩空气相比，具有对喷嘴结构要求低、清灰范围大、效果好、对叶片磨损小等优点。2. 不停炉处理叶片磨损引起的振动磨损是风机中最常见的现象，风机在运行中振动缓慢上升，一般是由于叶片磨损，平衡破坏后造成的。此时处理风机振动的问题一般是在停炉后做动平衡。根据风机的特点，经过多次实践，总结了以下可在不停炉的情况下对风机进行动平衡试验工作。1）在机壳喉舌径向对着叶轮处（如图1）加装一个手孔门，因为此处
9、离叶轮外圆边缘距离最近，只有200mm多，人站在风机外面，用手可以进行内部操作。风机正常运行的情况下手孔门关闭。2）振动发生后将风机停下（单侧停风机），将手孔门打开，在机壳外对叶轮进行试加重量。3）找完平衡后，计算应加的重量和位置，对叶轮进行焊接工作。在实际工作中，用三点法找动平衡较为简单方便。试加重量的计算公式为P250A0GD（3000n）2（g）为了尽快找到应加的重量和位置，应根据平时的数据多总结经验。根据经验，Y4731122D的风机振动010mm时不平衡重量为2000g；M5291118D的排粉机振动010mm时不平衡重量120g；轴流ASN21251250型引风机振动为010mm时
10、不平衡重量只有80g左右。为了达到不停炉处理叶片磨损引起的振动问题的目的，平时须加强对风门挡板的维护，减少风门挡板的漏风，在单侧风机停运时能防止热风从停运的送风机处漏出以维持良好的工作环境。3. 空预器的腐蚀导致风机振动间断性超标这种情况通常发生在燃油锅炉上。燃油锅炉引风机前一般没有电除尘，烟、风道较短，空预器的波纹板和定位板由于低温腐蚀，波纹板腐蚀成小薄钢片，小薄钢片随烟气一起直接打击在风机叶片上，一方面造成风机的受迫振动，另一方面一些小薄钢片镶嵌在叶片上，由于叶片的动不平衡使风机振动。这种现象是笔者在长期的实际生产中观察到的结果。处理方法是及时更换腐蚀的波纹板，采用方法防止空预器的低温腐蚀
11、，提高排烟温度和进风温度（一般应高于60以避开露点），波纹板也可使用耐腐蚀的考登钢或金属搪瓷。4. 风道系统振动导致引风机的振动烟、风道的振动通常会引起风机的受迫振动。这是生产中容易出现而又容易忽视的情况。风机出口扩散筒随负荷的增大，进、出风量增大，振动也会随之改变，而一般扩散筒的下部只有4个支点，如图2所示，另一边的接头石棉帆布是软接头，这样一来整个扩散筒的60重量是悬吊受力。从图中可以看出轴承座的振动直接与扩散筒有关，故负荷越大，轴承产生振动越大。针对这种状况，在扩散筒出口端下面增加一个活支点（如图3），可升可降可移动。当机组负荷变化时，只需微调该支点，即可消除振动。经过现场实践效果非常显
12、著。该种情况在风道较短的情况下更容易出现。3.3 轴流风机主要故障a)转子故障。如转子不平衡、转子振动等，最严重的甚至发生叶轮飞车事故。b)叶片产生裂纹或断裂。在送、引风机上均有可能发生，近几年在多个大型电厂已发生多宗。c)叶片磨损。主要是发生在引风机上。由于电除尘器投入时机掌握不好或电除尘器故障，造成引风机磨损。这是燃煤电站引风机最容易发生的故障。d)轴承损坏。e)电机故障。如过电流等，严重时烧坏电机。f)油站漏油，调节油压不稳定。既影响风机的调节性能也威胁风机的安全。3.4轴流风机发生故障的原因1. 产品设计和制造方面a)结构设计不合理，强度设计中未充分考虑动荷载。b)气动设计不完善。对气
13、动特性、膨胀不明。c)叶片强度安全系数不够，叶片材质差。d)叶片铸造质量差。e)焊接、装配质量差。如叶片螺栓脱落打坏叶片等。f)控制油站质量差。g)监测、保护附件失灵。2. 运行、检修方面a)轴流风机长期在失速条件下工作，气流压力脉动幅值显著增加，叶片共振受损。b)不按风机特性要求进行启动并车，风机工况与系统特性不匹配。c)不投电除尘或电除尘效率低导致风机入口含尘浓度高。d)两台风机并列运行时，两者工作点差异较大。e)轴流风机喘振保护失灵。F)无定期检修或检修不良。3. 安装方面A)轴系不平衡或联接不好，导致风机振动大、轴承、联轴器易损坏。B)执行机构安装误差大，就地指示值与控制室反馈值不一致
14、，导致操作不准确。本文后面将具体讲述。4. 风机选型与系统设计方面风机选型不当造成风机实际运行点在不稳定气流区或接近甚至进入失速区，以及风机管路系统特性不合理，均可造成风机转子有关部件的疲劳与损坏。3.5 影响风机运行的主要原因1. 动、静部分相碰引起风机振动在生产实际中引起动、静部分相碰的主要原因 a）叶轮和进风口（集流器）不在同一轴线上。 b）运行时间长后进风口损坏、变形。 c）叶轮松动使叶轮晃动度大。 d）轴与轴承松动。 e）轴承损坏。 f）主轴弯曲。2. 轴承温度高风机轴承温度异常升高的原因有三类：润滑不良、冷却不够、轴承异常。离心式风机轴承置于风机外，若是由于轴承疲劳磨损出现脱皮、麻
15、坑、间隙增大引起的温度升高，一般可以通过听轴承声音和测量振动等方法来判断，如是润滑不良、冷却不够的原因则是较容易判断的。而轴流风机的轴承集中于轴承箱内，置于进气室的下方，当发生轴承温度高时，由于风机在运行，很难判断是轴承有问题还是润滑、冷却的问题。实际工作中应先从以下几个方面解决问题。（1）加油是否恰当。应当按照定期工作的要求给轴承箱加油。轴承加油后有时也会出现温度高的情况，主要是加油过多。这时现象为温度持续不断上升，到达某点后（一般在比正常运行温度高1015左右）就会维持不变，然后会逐渐下降。（2）冷却风机小，冷却风量不足。引风机处的烟温在120140，轴承箱如果没有有效的冷却，轴承温度会升
16、高。比较简单同时又节约厂用电的解决方法是在轮毂侧轴承设置压缩空气冷却。当温度低时可以不开启压缩空气冷却，温度高时开启压缩空气冷却。（3）确认不存在上述问题后再检查轴承箱。3. 动叶卡涩轴流风机动叶调节是通过传动机构带动滑阀改变液压缸两侧油压差实现的。在轴流风机的运行中，有时会出现动叶调节困难或完全不能调节的现象。出现这种现象通常会认为是风机调节油系统故障和轮毂内部调节机构损坏等。但在实际中通常是另外一种原因：在风机动叶片和轮毂之间有一定的空隙以实现动叶角度的调节，但不完全燃烧造成碳垢或灰尘堵塞空隙造成动叶调节困难。动叶卡涩的现象在燃油锅炉和采用水膜除尘的锅炉比较普遍，解决的措施主要有:（1）尽
17、量使燃油或煤燃烧充分，减少碳黑，适当提高排烟温度和进风温度，避免烟气中的硫在空预器中的结露。（2）在叶轮进口设置蒸汽吹扫管道，当风机停机时对叶轮进行清扫，保持叶轮清洁，蒸汽压力02MPa，温度200。（3）适时调整动叶开度，防止叶片长时间在一个开度造成结垢，风机停运后动叶应间断地在055活动。 （4）经常检查动叶传动机构，适当加润滑油。4. 旋转失速和喘振旋转失速是气流冲角达到临界值附近时，气流会离开叶片凸面，发生边界层分离从而产生大量区域的涡流造成风机风压下降的现象。喘振是由于风机处在不稳定的工作区运行出现流量、风压大幅度波动的现象。这两种不正常工况是不同的，但是它们又有一定的关系。风机在喘
18、振时一般会产生旋转气流，但旋转失速的发生只决定于叶轮本身结构性能、气流情况等因素，与风烟道系统的容量和形状无关，喘振则风机本身与风烟道都有关系。旋转失速用失速探针来检测，喘振用U形管取样，两者都是压差信号驱动差压开关报警或跳机。但在实际运行中有两种原因使差压开关容易出现误动作：1）烟气中的灰尘堵塞失速探针的测量孔和U形管容易堵塞；2）现场条件振动大。该保护的可靠性较差。由于风机发生旋转失速和喘振时，炉膛风压和风机振动都会发生较大的变化，在风机调试时通过动叶安装角度的改变使风机正常工作点远离风机的不稳定区，随着目前风机设计制造水平的提高，可以将风机跳闸保护中喘振保护取消，改为“发讯”，当出现旋转
19、失速或喘振信号后运行人员通过调节动叶开度使风机脱离旋转脱流区或喘振区而保持风机连续稳定运行，从而减少风机的意外停运。根据不同情况采取不同的处理方法。引起风机振动的原因很多，其它如连轴器中心偏差大、基础或机座刚性不够、原动机振动引起等等，有时是多方面的原因造成的结果。实际工作中应认真总结经验，多积累数据，掌握设备的状态，摸清设备劣化的规律，出现问题就能有的放矢地采取相应措施解决。第四章提高轴流风机可靠性的措施4.1选型电站锅炉风机的型式一般有离心式、静叶可调轴流和动叶可调轴流风机，应根据具体使用场合，经技术经济比较确定风机型式。3种风机的比较见表4-1。表4-1：3种风机的比较项目离心式静调轴流
20、动调轴流结构复杂程度低中高对介质含尘量的适应性好中差可比运行效率低中高可比设备价格低中高可靠性高中低 图4-1大型轴流式风机 图 4-2离心式风机选择轴流风机时，设计点应落在效率最高、并在此基础上动叶角度再开大1015的曲线上，这样，即使机组在低于额定工况下运行，风机仍可在最高效率区内运行。对于燃煤锅炉，由于动叶可调轴流风机圆周速度高，考虑到磨损问题，宜采用中速，不宜选用过高转速。4.2并联设计与运行在选择动叶可调轴流风机的参数时，除了按有关规程规定给出裕度外，还要依据电厂实际情况，不仅考虑最大保证工况点(TB)、MCR工况、100%负荷工况，还要考虑点火工况以及风机安全并车工况。后两种工况往
21、往被人忽视而给风机的调试与运行带来困难。故应特别注意动叶可调轴流风机的并联设计与运行。两台风机并联运行在C点，但每台风机运行在各自特性曲线的A点上。当第1台风机保持同样叶片角度运行时，运行点将移到B点，第2台风机要启动并入时，关闭出口门启动，叶片角度调至最小。打开隔离门后，第2台风机将在D点运行，逐渐开大其角度，并调小第1台风机角度，它们的运行点将分别沿DE和BE线移动，到达E点时两台风机并联，再同时调节两台风机到所需的参数。可以看出，当第1台风机运行点压力高于第2台风机失速线的最低点S的压力时，第2台风机启动将发生喘振，这时需降低第1台风机出力，使B点位于S点之下再启动第2台风机。4.3其他
22、设计措施如果可以降低风机负荷，总是可以并车的，如燃油锅炉。但对于某些燃煤锅炉，例如中速直吹式制粉系统的冷一次风机，由于其制粉系统必须有一个最低的干燥出力要求和送粉压头，在风机出力下降受到限制的情况下，有两个方法解决并联运行问题。一是选择风机时计算好单台风机按要求工况运行时系统阻力，使S点高于该阻力线，这意味着设计点位于特性曲线更下端，以致压头较高风机效率较低。二是可以在轴流风机风道上加一个旁路再循环门，启动该风机时，先关闭出口门，打开循环门。待第2台风机越过失速线后打开出口门，关闭循环门，这样做的缺点是增加了初投资，增加了送风倒回泄漏的可能性。在设计风机进出口连接管道时，要力求避免产生涡流的可
23、能性，某些转弯处还应采取加装导流板的措施。1.调整与维护a)必须确保动叶实际角度与就地指示值及与控制室反馈值相一致。若误差大，运行人员便难以判断动叶真实角度，从而影响运行工况。严重时，风机因长时间处于失速边缘或失速区内运行而导致断叶片事故的发生。b)对于燃煤电站，不能让引风机长期在超标烟尘中受磨。解决轴流风机磨损问题的关键是降低风机入口含尘浓度和灰粒尺寸。为此，应加强清灰等工作。c)加强对电除尘器的管理，确保电除尘器运行正常，减少烟尘对引风机叶片的磨损。d)确保风机喘振保护正常投入。2. 安装要求 (1) 整体出厂通风机的安装应符合下列要求：a) 机组的安装水平，应在底座和机壳上放置水平仪进行
24、测量，其水平仪读数 不应大于1/1000；机组的铅垂度应在底座和机壳上进行测量，其铅垂度偏差不应大于1/1000；b) 通风机的安装面应平整，与基础或平台应接触良好；c) 直联型风机的电动机轴心与机壳中心应保持一致；电动机支座下的调整垫片不应超过两层。(2) 解体出厂的风机组装时，应符合下列要求：a) 通风机的安装水平，应在基础或支座上风机的底座和轴承座上纵、横向放 置水平仪进行测量；其水平仪读数均不应大于1/1000；b) 转子轴线与机壳轴线的同轴度为2mm； c) 组装的顺序应按风机的结构依次装导流器、叶轮、电动机、集流器、整流罩或前导流器、叶轮、后导流器、电动机、集流器、整流罩；并应按出
25、厂的标记进行组装，不得装错和互换；d) 导流叶片、转子叶片安装角度与名义值的允许偏差为2；叶轮与机壳的径向间隙应均匀；叶轮与机壳的径向间隙应为叶轮直径的1.53.5；叶片的手动和自动调节的范围应符合随机技术文件的规定；可调动叶片在关闭状态下与机壳间的径向间隙应符合随机技术文件的规定。当无规定时，其间隙值宜为转子直径的12；在静态下应检查可调叶片及其调节装置的调节功能、调节角度范围、安全限位, 叶片角度指示刻度与叶片实际角度偏差不应超过1；e) 机壳的连接应对中和贴合紧密，结合面上应涂抹一层密封胶，不得增加垫片和填料；叶片的固定螺栓和机壳法兰连接螺栓，应按随机技术文件规定的力矩进行紧固和锁紧；f
26、) 进气室、扩压器与机壳之间，进气室、扩压器与前后风筒之间的连接应对中，并贴平。各部分的连接不得使机壳（主风筒）产生叶顶间隙改变的变形。 (3) 具有中间传动轴的机组找正时，应符合下列要求：a) 驱动机为转子穿心电动机时，应先确定磁力中心位置；然后，计算并留出中间轴的热膨胀量，联轴器的轴向间隙，再确定两轴之间的距离；b) 测量同轴度时，应转动机组的轴系每隔900分别测量中间轴两端、每对半联轴器两端面之间四个位置的间隙差，其差值应控制在一定的范围内。3. 清洗要求 轴流通风机的清洗和检查应按规范的规定执行，尚应符合下列要求：a) 整流罩、集流器、转子叶片等应无损伤，连接牢固无松动现象；其叶片的角
27、度方向和调节范围，应符合随机技术文件的规定；b) 轴承箱、变速器和冷却水腔应无泄漏；c) 整体出厂通风机的导流叶片、转子叶片安装角度与其名义值的允许偏差为2；其调节范围应符合随机技术文件的规定，且机壳上的调节标志应与实际相符合；转子叶片与机壳的径向间隙应均匀，单侧间隙应为叶轮直径的1.53.5范围内。结 语风机是一种将原动机的机械能转换为输送气体、给予气体能量的机械，它是火电厂中不可少的机械设备，所以提高风机的效率是现在电站的主要课题之一。轴流风机，特别是动叶可调轴流风机现在及将来在火力发电厂中都被广泛使用，其运行可靠性对电厂按计划稳发满发至关重要。我国电站风机可靠性与先进国家差距正在缩小。要提高风机运行可靠性，除了须提高风机本身设计、制造质量外，设计选型、运行及维护方式也至关重要。参考文献1 吴秉礼、李文洲，轴流通风机的工程设计方案，吉林大学出版社，20082 成心德，离心通风机，化学工业出版社，20083 中国建筑标准设计研究院，风机安装，人民文学出版社，20084 昌泽舟、安庆丰，轴流式通风机实用技术，机械工业出版社，20055 康安 乌沙柯夫，轴流风机空气动力学和它的构成元件，苏联科学技术出版社，1960
