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      托電#12爐靜葉可調(diào)軸流風(fēng)機(jī)靜葉掉落分析及防范措施

      2016-10-19 14:08:30趙博
      水能經(jīng)濟(jì) 2016年6期
      關(guān)鍵詞:技術(shù)改造

      趙博

      【摘要】本文介紹了內(nèi)蒙古大唐國(guó)際托克托發(fā)電有限責(zé)任公司300MW機(jī)組鍋爐引風(fēng)機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中靜葉脫落,導(dǎo)致機(jī)組被迫降負(fù)荷,影響機(jī)組經(jīng)濟(jì)性和設(shè)備的安全。針對(duì)該問(wèn)題從設(shè)計(jì)構(gòu)造方面分析原因,提出軸流風(fēng)機(jī)可調(diào)靜葉脫落的技術(shù)改進(jìn)措施,從根本上解決可調(diào)軸流風(fēng)機(jī)靜葉脫落問(wèn)題。

      【關(guān)鍵詞】軸流引風(fēng)機(jī);可調(diào)靜葉脫落;技術(shù)改造

      隨著大容量高參數(shù)機(jī)組的日益普及,大容量機(jī)組的運(yùn)行安全對(duì)電網(wǎng)的安全影響逐步加大,在大容量機(jī)組中因重要輔機(jī)異常故障導(dǎo)致機(jī)組發(fā)生降出力、滅火、跳閘的事故時(shí)有發(fā)生??梢?jiàn)處理好重要輔機(jī)的事故對(duì)穩(wěn)定機(jī)組安全運(yùn)行起著相當(dāng)重要的作用;而風(fēng)煙系統(tǒng)設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行對(duì)鍋爐的穩(wěn)定燃燒有著十分重要的影響。風(fēng)煙系統(tǒng)設(shè)備故障直接影響鍋爐的燃燒、制粉系統(tǒng)的出力、脫硫及輔控外圍設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行;如果處理不當(dāng)可能會(huì)導(dǎo)致鍋爐滅火等事故的發(fā)生。現(xiàn)根據(jù)實(shí)際情況,本文對(duì)托電#12爐靜葉可調(diào)軸流引風(fēng)機(jī)靜葉掉落事故案例進(jìn)行全面分析并提出相應(yīng)的整改措施。

      1、機(jī)組概況

      本期機(jī)組為2×300MW濕冷汽輪發(fā)電機(jī)組。本機(jī)組采用哈爾濱鍋爐廠有限責(zé)任公司生產(chǎn)的(28-VI(T)-SMR)二臺(tái)容克式三分倉(cāng)回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器,成都電力機(jī)械廠生產(chǎn)(AN25e6)二臺(tái)靜葉可調(diào)軸流式引風(fēng)機(jī),成都電力機(jī)械廠生產(chǎn)(AP1-19/11)二臺(tái)動(dòng)葉可調(diào)軸流式送風(fēng)機(jī),成都電力機(jī)械廠生產(chǎn)(65-2X29-14N022.5F)二臺(tái)雙吸離心式一次風(fēng)機(jī),北京電力設(shè)備廠生產(chǎn)(ZGM95G)五臺(tái)中速輥式磨煤機(jī),沈陽(yáng)高科電力設(shè)備有限公司(MF9-10-15NO.14D)二臺(tái)密封風(fēng)機(jī),二臺(tái)布袋式除塵器,一臺(tái)干式排渣機(jī)。每臺(tái)引風(fēng)機(jī)有24片可調(diào)靜葉(前導(dǎo)葉)葉片。

      2、引風(fēng)機(jī)設(shè)備概況

      2.1 引風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)及工作原理。AN系列軸流通風(fēng)機(jī)由進(jìn)氣箱、大小集流器、進(jìn)口導(dǎo)葉(前導(dǎo)葉)、機(jī)殼裝配(葉輪外殼和后導(dǎo)葉組件)、轉(zhuǎn)動(dòng)組(傳扭中間軸、聯(lián)軸器、葉輪、主軸承裝配)、擴(kuò)壓器、冷風(fēng)管路和潤(rùn)滑管路等組成。AN風(fēng)機(jī)工作時(shí),氣流由風(fēng)道進(jìn)入風(fēng)機(jī)進(jìn)氣箱,經(jīng)過(guò)收斂和預(yù)旋后,葉輪對(duì)氣流作功,后導(dǎo)葉又將氣流的螺旋運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為軸向運(yùn)動(dòng),并在擴(kuò)壓器內(nèi)將氣體的大部分動(dòng)能轉(zhuǎn)化成系統(tǒng)所需的靜壓能,從而完成風(fēng)機(jī)的工作過(guò)程。

      軸流通風(fēng)機(jī)的運(yùn)行范圍是受失速線的限制。如果超過(guò)此極限,首先就必然使葉片處的氣流出現(xiàn)局部分離。當(dāng)風(fēng)機(jī)內(nèi)存在一定量渦流時(shí),就可能產(chǎn)生‘喘振。

      當(dāng)系統(tǒng)的阻力線位于性能曲線圖中的失速線的上方時(shí),由于不穩(wěn)定性的出現(xiàn),則通風(fēng)機(jī)就不可能在相應(yīng)的壓力、流量范圍的工況點(diǎn)運(yùn)行。如果機(jī)器在非穩(wěn)定區(qū)運(yùn)行,將使葉片產(chǎn)生激振,會(huì)導(dǎo)致疲勞斷裂。

      我們已在特性曲線圖上標(biāo)出了通風(fēng)機(jī)的工況點(diǎn),可以保證其在適當(dāng)?shù)牟僮鳁l件下在穩(wěn)定區(qū)運(yùn)行。

      2.2 引風(fēng)機(jī)入口靜葉相關(guān)概況。引風(fēng)機(jī)的入口靜葉是由懸臂拉桿連接用螺母固定的。引風(fēng)機(jī)采用安裝在葉輪上游的進(jìn)口導(dǎo)葉改變運(yùn)行工況。軸向方向的氣流用可以旋轉(zhuǎn)的進(jìn)口導(dǎo)葉,按照葉輪的旋轉(zhuǎn)方向或其相反方向進(jìn)行導(dǎo)向。進(jìn)口導(dǎo)葉在運(yùn)行過(guò)程中可通過(guò)執(zhí)行機(jī)構(gòu)設(shè)定一個(gè)合適的角度來(lái)調(diào)節(jié)流體。進(jìn)口導(dǎo)葉的行程范圍可用調(diào)節(jié)限位裝置分別調(diào)至-75°(關(guān)閉)和+30°(全開(kāi))予以限定。采用帶遙控的執(zhí)行機(jī)構(gòu)來(lái)調(diào)節(jié)進(jìn)口導(dǎo)葉的話,該機(jī)構(gòu)的行程是以不應(yīng)撞擊導(dǎo)葉止塊而限定的。

      3、引風(fēng)機(jī)靜葉脫落事故分析

      事故前運(yùn)行工況:負(fù)荷270MW,A BCDE磨煤機(jī)運(yùn)行,煤量165/h,大機(jī)閥位82%

      負(fù)壓-50Pa左右,AB引風(fēng)機(jī)靜葉開(kāi)席分別為79%,83%

      3.1 引風(fēng)機(jī)靜葉掉落故障現(xiàn)象。B引風(fēng)機(jī)靜葉掉落時(shí),風(fēng)機(jī)的電流,振動(dòng)都發(fā)生的異常的的變化(見(jiàn)表1、表2)負(fù)壓擺動(dòng)幅度大。

      3.2 事故處理經(jīng)過(guò)

      3.2.1 運(yùn)行人員結(jié)合風(fēng)機(jī)振動(dòng)大,出力降低,負(fù)壓波動(dòng)大,初步懷疑B引風(fēng)機(jī)進(jìn)入不穩(wěn)定工況運(yùn)行區(qū)可能失速,手動(dòng)解風(fēng)機(jī)自動(dòng),降負(fù)荷減少A B引風(fēng)機(jī)靜葉開(kāi)度,在減少B引風(fēng)機(jī)靜葉時(shí)負(fù)壓電流都降低了,排除了引風(fēng)機(jī)靜葉拉桿銷子脫落,就地檢查引風(fēng)機(jī)靜葉執(zhí)行機(jī)構(gòu)連桿銷子活動(dòng)正常無(wú)斷裂脫開(kāi)異常,后緩慢加B引風(fēng)機(jī)靜葉,電流在147A無(wú)變化,檢查風(fēng)機(jī)電機(jī)各參數(shù)均無(wú)異常,降負(fù)荷風(fēng)機(jī)重新并列后升負(fù)荷至225MW B引風(fēng)機(jī)靜葉開(kāi)度77%,電流147A(B引風(fēng)機(jī)靜葉再往大開(kāi)電流無(wú)變化),A引風(fēng)機(jī)靜葉開(kāi)度58%。

      3.2.2 就地檢查爐膛空預(yù)器有無(wú)漏風(fēng)現(xiàn)象,空預(yù)器出入口差壓,引風(fēng)機(jī)出入口差壓均在正常范圍內(nèi),且無(wú)增大趨勢(shì),引風(fēng)機(jī)出入口檔板在全開(kāi)位無(wú)異常,布袋除塵器和脫硫增壓風(fēng)機(jī)均無(wú)異常且無(wú)任何操作。

      3.2.3 結(jié)合B引風(fēng)機(jī)電流瞬間增大后降低,振動(dòng)突增后降,排除了風(fēng)機(jī)失速和靜葉懸臂拉桿銷子無(wú)脫落,運(yùn)行人員分析可能風(fēng)機(jī)內(nèi)部有故障。

      3.2.4 停運(yùn)B引風(fēng)機(jī)檢查風(fēng)機(jī)內(nèi)部(在停運(yùn)過(guò)程中B引風(fēng)機(jī)時(shí)靜葉卡在38%關(guān)不回,就地手搖也無(wú)效),檢查發(fā)現(xiàn)有一片靜葉片已脫落導(dǎo)致12片靜葉片不同的損壞,葉片邊部被折回(導(dǎo)致在停運(yùn)過(guò)程中B引風(fēng)機(jī)靜葉卡在38%關(guān)不回)。檢修處理過(guò)程:將損壞靜葉嚴(yán)重部位割除,割除部位的開(kāi)口處用電焊加固。較輕部分進(jìn)行修復(fù)。其中有一片(掉落那片)已成碎片無(wú)法修復(fù)、更換無(wú)備件(維護(hù)告無(wú)備件),現(xiàn)在風(fēng)機(jī)內(nèi)部缺一片。全部修復(fù)完成后靜葉重新定位進(jìn)行傳動(dòng)正常,現(xiàn)A、B引風(fēng)機(jī)開(kāi)度在52%之前偏差不大,其后逐漸增大,當(dāng)B引風(fēng)機(jī)開(kāi)度90%時(shí)電流170A,A引風(fēng)機(jī)開(kāi)度77%時(shí)電流175A兩風(fēng)機(jī)偏差最大。

      3.3 靜葉掉落的原因

      3.3.1 靜葉掉落參數(shù)變化分析:電流漲了一下后又降了,振動(dòng)增大,B引風(fēng)機(jī)靜葉開(kāi)到78%后電流到147A后,再開(kāi)靜葉電流無(wú)變化,開(kāi)靜葉電流無(wú)變化,B引風(fēng)機(jī)出力明顯減少可能是引風(fēng)機(jī)靜葉掉落,在引風(fēng)機(jī)作用下,強(qiáng)大的氣流將掉落的葉片吸到葉輪上吸到動(dòng)葉上,這樣掉落的那片靜葉動(dòng)葉葉輪打成碎片后又被打回,后造成導(dǎo)致振動(dòng)異常增大后又下降,電流也漲了一下后又下降。

      (1)AN25e6軸流風(fēng)機(jī)前導(dǎo)葉是懸臂連接固定的,其頂端由兩顆螺釘與調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)連接短軸固定,而另一端靠近中芯筒,但與中芯筒未有任何固定連接,如圖1所示。由表1所知,引風(fēng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)993r/min,轉(zhuǎn)速較高,前導(dǎo)葉受軸向力很大,由于其機(jī)構(gòu)是懸臂的,在運(yùn)行調(diào)節(jié)開(kāi)、關(guān)過(guò)程中,容易晃動(dòng)。在長(zhǎng)周期運(yùn)行中,前導(dǎo)葉的不?;蝿?dòng)造成了葉片連接螺栓及螺栓處葉片金屬疲勞損壞靜葉脫落。

      (2)向該風(fēng)機(jī)生產(chǎn)廠家成都電力機(jī)械廠咨詢后得知:AN250e6型風(fēng)機(jī)前導(dǎo)葉均采用此機(jī)構(gòu),但是設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速在700r/min左右。該廠的AN250e6型引風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速為993r/min,由于轉(zhuǎn)速高,全壓大,風(fēng)機(jī)前導(dǎo)葉前后產(chǎn)生的靜壓差Δpst就大,有公式PZ=Δpstιt看出,葉片所受的軸向力PZ與葉片產(chǎn)生的靜壓差、葉片長(zhǎng)度ι和葉片平均半徑圓周上的節(jié)距t有關(guān),因此轉(zhuǎn)速越高,葉片所受到的軸向力越大。前導(dǎo)葉受力的強(qiáng)度按通用轉(zhuǎn)速700r/min設(shè)計(jì)計(jì)算,當(dāng)轉(zhuǎn)速為993r/min時(shí),該受力點(diǎn)強(qiáng)度不能滿足運(yùn)行要求,長(zhǎng)時(shí)間風(fēng)機(jī)安全運(yùn)行。

      3.3.2 靜葉掉落原因:引風(fēng)機(jī)的入口靜葉是由懸臂拉桿連接用螺母固定的,引風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速很高,靜葉所受的軸向力很大,由于懸臂拉桿在風(fēng)機(jī)運(yùn)行時(shí)隨靜葉的開(kāi)席而頻繁動(dòng)作,長(zhǎng)期運(yùn)行時(shí)拉桿就容易晃動(dòng),固定的螺母就會(huì)松動(dòng),甚至損壞,長(zhǎng)期作用力下靜葉葉片和固定的螺母易金屬疲勞就容易發(fā)生變形脫落。這次B引風(fēng)機(jī)靜葉葉片掉落就是固定某片靜葉的兩條螺絲掉了一條造成的。由于風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速高,因風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速高,全壓大,風(fēng)葉葉片所受軸向力越大,該受力點(diǎn)強(qiáng)度在長(zhǎng)期運(yùn)行作用力的作用下,不能滿足運(yùn)行要求葉片的受力點(diǎn)就會(huì)疲勞損壞,就容易好好發(fā)生葉片脫落。

      3.3.3 綜上所述,葉片掉落的原因?yàn)轱L(fēng)機(jī)的靜葉片在軸流風(fēng)機(jī)高轉(zhuǎn)速下所受的軸向作用力的作用下,靜葉片的受力點(diǎn)所承受的耐力強(qiáng)度不夠,易金屬疲勞所致。

      4、技改措施

      根據(jù)上述分析可知,靜葉片斷裂脫落的根本原因是通用轉(zhuǎn)速下入口靜葉單端受力點(diǎn)設(shè)計(jì)強(qiáng)度與實(shí)際工作轉(zhuǎn)速的風(fēng)機(jī)靜葉受力點(diǎn)設(shè)計(jì)強(qiáng)度不符。于是對(duì)入口靜葉的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造,將原來(lái)的單端受力固定結(jié)構(gòu)改為兩端連接受力固定結(jié)構(gòu)。在中心筒端,每一塊靜葉片加裝1個(gè)不影響靜葉調(diào)節(jié)的凸臼裝置,凸臼裝置由銷座與插銷兩部分組成,銷座為 20×5mm圓筒體結(jié)構(gòu),插銷為 16×50mm圓鋼,銷座與中心筒焊接連接,插銷與靜葉片頂端焊接,將銷子插入銷座四周留有2mm間隙,銷子與中心筒留有4mm間隙保證熱膨脹及調(diào)節(jié)時(shí)不卡澀,另外將靜葉片與調(diào)節(jié)軸連接螺栓點(diǎn)焊防止螺栓松脫。結(jié)構(gòu)改進(jìn)后,靜葉片軸向受力點(diǎn)發(fā)生變化,由原來(lái)的懸臂受力變成兩端受力,靜葉與調(diào)節(jié)軸連接處的螺栓軸向力減小,保證了風(fēng)機(jī)的安全運(yùn)行。

      5、防范整改措施

      增加風(fēng)機(jī)靜葉的耐壓強(qiáng)度;將靜葉執(zhí)行機(jī)構(gòu)固定的螺母連接處補(bǔ)焊鐵塊,增加強(qiáng)度,將螺栓焊死,防止螺栓松動(dòng)脫落;停機(jī)后對(duì)引風(fēng)機(jī)入口靜葉,葉輪葉片和調(diào)節(jié)閥的磨損程度進(jìn)行檢驗(yàn);確保靜葉執(zhí)行器操作可使所有進(jìn)口導(dǎo)葉調(diào)整一致;檢查進(jìn)口靜葉連桿接頭的磨損,必要時(shí)加以潤(rùn)滑;檢查葉輪的積灰、銹蝕和磨損,并清理干凈;檢查葉片焊縫有無(wú)裂紋;清理導(dǎo)葉并檢查其磨損;檢查并潤(rùn)滑進(jìn)口導(dǎo)葉連接桿機(jī)構(gòu),檢查風(fēng)機(jī)懸臂拉桿銷子有無(wú)脫落;清理進(jìn)、出口管路。

      6、結(jié)束語(yǔ)

      本次引風(fēng)機(jī)靜葉脫落事故給機(jī)組損失了嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)效益;導(dǎo)致機(jī)組被迫降出力影響機(jī)組負(fù)荷;在處理事故中投油助燃穩(wěn)定機(jī)組運(yùn)行;隨后引風(fēng)機(jī)被迫停運(yùn);靜葉進(jìn)行技術(shù)改造給機(jī)組帶來(lái)了相當(dāng)嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。通過(guò)此次引風(fēng)機(jī)靜葉改造后風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀況穩(wěn)定,保證了引風(fēng)機(jī)的安全運(yùn)行。同時(shí)本文通過(guò)分析引風(fēng)機(jī)靜葉掉落時(shí)現(xiàn)象原因及預(yù)防措施,給運(yùn)行人員準(zhǔn)確判斷處理引風(fēng)機(jī)故障提供有力的依據(jù),為事故處理贏得了時(shí)間,保證設(shè)備的安全運(yùn)行。

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