張桂彬,胡志超,楊鑫,陳炳陽(yáng)
(1.中國(guó)能源建設(shè)集團(tuán)華中電力試驗(yàn)研究院有限公司,湖南 長(zhǎng)沙 410000;2.江門(mén)市新會(huì)雙水發(fā)電三廠(chǎng)有限公司,廣東 江門(mén) 529000)
引風(fēng)機(jī)作為電廠(chǎng)的重要輔機(jī),目前絕大多數(shù)為電力驅(qū)動(dòng),隨著機(jī)組容量的增大,為實(shí)現(xiàn)火力發(fā)電機(jī)組節(jié)能效果和經(jīng)濟(jì)效益,降低廠(chǎng)用電率,汽動(dòng)引風(fēng)機(jī)得到了較為廣泛的應(yīng)用,汽動(dòng)引風(fēng)機(jī)作為機(jī)組重要輔機(jī)其穩(wěn)定運(yùn)行尤其重要,對(duì)于單列重要輔機(jī)發(fā)電機(jī)組汽動(dòng)引風(fēng)機(jī)長(zhǎng)期安全穩(wěn)定運(yùn)行直接決定了機(jī)組的可靠性。本文針對(duì)單列、背壓式汽動(dòng)引風(fēng)機(jī)帶負(fù)荷過(guò)程中小機(jī)軸振大現(xiàn)象進(jìn)行故障診斷及優(yōu)化處理。
廣東省某超超臨界機(jī)組鍋爐為超超臨界參數(shù)、變壓運(yùn)行直流爐,塔式結(jié)構(gòu),鍋爐引風(fēng)機(jī)系統(tǒng)采用(40%容量)電動(dòng)引風(fēng)機(jī)及100%容量的汽動(dòng)引風(fēng)機(jī)。本工程引風(fēng)機(jī)采用單列配置,采用背壓式小汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)動(dòng)葉可調(diào)軸流式引風(fēng)機(jī),并配1臺(tái)容量為40%THA 啟動(dòng)用電動(dòng)驅(qū)動(dòng)動(dòng)葉可調(diào)軸流式引風(fēng)機(jī)。汽動(dòng)引風(fēng)機(jī)為動(dòng)葉可調(diào)軸流式風(fēng)機(jī),引風(fēng)機(jī)布置于除塵器后,水平進(jìn)風(fēng),水平出風(fēng)。汽動(dòng)引風(fēng)機(jī)控制方式有兩種,即動(dòng)葉自動(dòng)控制方式和轉(zhuǎn)速自動(dòng)控制,調(diào)節(jié)爐膛負(fù)壓。風(fēng)機(jī)動(dòng)葉調(diào)節(jié)范圍30%~80%,風(fēng)機(jī)第一階臨界轉(zhuǎn)速966r/min。詳見(jiàn)表1所示。
表1 引風(fēng)機(jī)技術(shù)參數(shù)
小汽輪機(jī)為B9.43-5.25/1.0單缸、單軸、沖動(dòng)式、上排汽背壓式引風(fēng)機(jī)驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī),工作汽源來(lái)自鍋爐低溫再熱器出口抽汽點(diǎn)之前,無(wú)啟動(dòng)和調(diào)試汽源,汽輪機(jī)進(jìn)汽采用提板式群閥結(jié)構(gòu)的噴嘴調(diào)節(jié)用于工作汽源。進(jìn)汽控制方式為兩側(cè)主汽閥進(jìn)汽通過(guò)調(diào)節(jié)提板閥控制4個(gè)連桿滑閥順序開(kāi)度向4個(gè)獨(dú)立的噴嘴腔室供汽。汽輪機(jī)排汽蒸汽至除氧器加熱或低壓供熱母管,事故排汽至凝汽器疏水?dāng)U容器。小機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)范圍4135~4800r/min,通過(guò)轉(zhuǎn)速比6.46:1齒輪箱傳動(dòng)至引風(fēng)機(jī)(640~743r/min)。詳見(jiàn)表2所示。
表2 引風(fēng)機(jī)汽輪機(jī)技術(shù)參數(shù)
汽動(dòng)引風(fēng)機(jī)沖轉(zhuǎn)至4200r/min過(guò)程中臨界轉(zhuǎn)速為1680r/min,振動(dòng)最大113μm。機(jī)組負(fù)荷450MW以下運(yùn)行,風(fēng)機(jī)動(dòng)葉開(kāi)度在63%以下,小機(jī)轉(zhuǎn)速4200~4400r/min,小機(jī)軸振正常(最大90μm)。機(jī)組負(fù)荷580MW以上運(yùn)行,風(fēng)機(jī)動(dòng)葉開(kāi)度70%~75%,小機(jī)轉(zhuǎn)速4200~4300r/min,小機(jī)軸振維持130μm左右穩(wěn)定,總風(fēng)量降低時(shí)軸振下降至80μm左右。機(jī)組負(fù)荷450MW以上運(yùn)行,每次協(xié)調(diào)控制變負(fù)荷時(shí),小機(jī)軸振突然振動(dòng)至120μm左右,待煙風(fēng)系統(tǒng)穩(wěn)定后,軸振下降至70μm左右保持平穩(wěn)。小機(jī)軸振大時(shí),調(diào)整降低其排汽壓力可減緩振動(dòng)突增。小機(jī)維持恒定低轉(zhuǎn)速,爐膛負(fù)壓通過(guò)引風(fēng)機(jī)動(dòng)葉自動(dòng)控制的運(yùn)行方式能夠緩解小機(jī)軸振情況。小機(jī)遙控升速率有1000r/min2,更改為1200r/min2,提高響應(yīng)及恢復(fù)速度;提高小機(jī)潤(rùn)滑油試驗(yàn)油膜對(duì)于軸振影響。小機(jī)軸振增大的同時(shí)引風(fēng)機(jī)軸承振動(dòng)由1.5mm/s上升至2.8mm/s?,F(xiàn)場(chǎng)聽(tīng)音、測(cè)振檢查,無(wú)金屬摩擦聲,最大蓋振5μm。
根據(jù)機(jī)械振動(dòng)理論,當(dāng)機(jī)械系統(tǒng)的激勵(lì)力頻率和系統(tǒng)的某階固有頻率相接近時(shí),系統(tǒng)的振幅將顯著增大,產(chǎn)生共振,系統(tǒng)會(huì)受到很大的交變應(yīng)力,容易使葉片產(chǎn)生裂縫甚至造成斷裂。采用振動(dòng)分析儀對(duì)汽動(dòng)引風(fēng)機(jī)進(jìn)行振動(dòng)數(shù)據(jù)采集。采集的振動(dòng)數(shù)據(jù)可見(jiàn)小機(jī)1#、2#軸承振動(dòng)頻譜圖中雙頻振動(dòng)較大,轉(zhuǎn)子存在不平衡、松動(dòng)引起的諧波。
汽動(dòng)引風(fēng)機(jī)負(fù)載較高時(shí),小機(jī)軸振增大至報(bào)警值以上;汽動(dòng)引風(fēng)機(jī)負(fù)載減小后,小機(jī)軸振下降恢復(fù)至正常值;汽動(dòng)引風(fēng)機(jī)負(fù)載變化較大,小機(jī)軸振增大至報(bào)警值以上;汽動(dòng)引風(fēng)機(jī)負(fù)載穩(wěn)定,小機(jī)軸振穩(wěn)定或者有下降趨勢(shì)。現(xiàn)場(chǎng)檢查分析認(rèn)為,小機(jī)振動(dòng)大的原因有以下幾點(diǎn):(1)小機(jī)支持軸承頂隙偏大,轉(zhuǎn)子穩(wěn)定性達(dá)不到預(yù)期效果。(2)小機(jī)轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡特性不佳。(3)供汽、排汽蒸汽參數(shù)調(diào)整,轉(zhuǎn)速與動(dòng)葉控制方式、匹配度摸索。(4)提板閥連桿間隙檢查,開(kāi)度順序?qū)τ趪娮熳龉つ芰?yōu)化。
針對(duì)以上原因分析進(jìn)行汽動(dòng)引風(fēng)機(jī)軸振大進(jìn)行調(diào)整處理,改善轉(zhuǎn)子平衡性,避開(kāi)葉片共振轉(zhuǎn)速,主要方法有:(1)檢查1#、2#軸承的緊力是否滿(mǎn)足圖紙中0.02~0.05mm過(guò)盈的要求;軸承軸頸與瓦面的接觸帶是否均勻且接觸帶平行;軸承球面間隙是否滿(mǎn)足圖紙0.03~0.08mm的要求;1#、2#軸承的頂隙,是否滿(mǎn)足圖紙中0.26~0.36mm要求。(2)檢查齒輪箱和汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子的中心情況,應(yīng)合格。(3)檢查汽缸滑銷(xiāo)系統(tǒng)、有無(wú)不正常移位,排汽管支(吊)架狀態(tài)是否正常?;N(xiāo)系統(tǒng)需無(wú)卡澀情況,排汽管支(吊)架狀態(tài)應(yīng)無(wú)異常。(4)改變小機(jī)控制轉(zhuǎn)速范圍,避開(kāi)共振區(qū),轉(zhuǎn)速遙控范圍由4135~4800r/min更改為3950~4600r/min。(5)優(yōu)化汽動(dòng)引風(fēng)機(jī)自動(dòng)控制,即動(dòng)葉開(kāi)度大于75%后,動(dòng)葉全開(kāi)投入轉(zhuǎn)速控制;動(dòng)葉自動(dòng)控制,即轉(zhuǎn)速大于4500r/min后,維持高轉(zhuǎn)速恒定目標(biāo)值投入動(dòng)葉自動(dòng)。(6)為了改善機(jī)組的振動(dòng),從提高轉(zhuǎn)子的穩(wěn)定性方面,將閥序由目前的1-2-3-4調(diào)整為1-2-4-3(調(diào)換閥3和閥4的位置)。(7)嚴(yán)格運(yùn)行操作控制。汽動(dòng)引風(fēng)機(jī)小機(jī)振動(dòng)納入實(shí)時(shí)趨勢(shì)監(jiān)視,加負(fù)荷或者工況變化過(guò)程,監(jiān)視汽動(dòng)引風(fēng)機(jī)小機(jī)振動(dòng)、調(diào)門(mén)開(kāi)度、排汽壓力、進(jìn)汽流量等參數(shù)。正常運(yùn)行中,爐膛負(fù)壓控制方式為靜葉自動(dòng)或轉(zhuǎn)速自動(dòng)。引風(fēng)機(jī)靜葉開(kāi)度控制范圍在35%~100%,汽動(dòng)引風(fēng)機(jī)小機(jī)轉(zhuǎn)速控制范圍在3950~4600r/min。引風(fēng)機(jī)小機(jī)振動(dòng)明顯增加時(shí),可切為手動(dòng)控制爐膛負(fù)壓。正常運(yùn)行中爐膛負(fù)壓設(shè)定值在-50Pa,嚴(yán)禁爐膛長(zhǎng)時(shí)間冒正壓運(yùn)行。如果因?yàn)橐L(fēng)機(jī)小機(jī)轉(zhuǎn)速或調(diào)門(mén)開(kāi)度限制無(wú)法維持爐膛負(fù)壓,可減少送風(fēng)總量。
加負(fù)荷時(shí),維持引風(fēng)機(jī)小機(jī)轉(zhuǎn)速不變,增加引風(fēng)機(jī)靜葉,直至增加至75%以上,再提升引風(fēng)機(jī)小汽機(jī)轉(zhuǎn)速。加負(fù)荷過(guò)程中汽動(dòng)引風(fēng)機(jī)小機(jī)振動(dòng)超過(guò)80um,注意控制加負(fù)荷速率,并通過(guò)降低總風(fēng)量,降低汽動(dòng)引風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速,控制汽動(dòng)引風(fēng)機(jī)小機(jī)振動(dòng),如果小機(jī)振動(dòng)上升超過(guò)150um時(shí)應(yīng)立即開(kāi)汽動(dòng)引風(fēng)機(jī)事故排汽進(jìn)行控制。減負(fù)荷時(shí),維持靜葉不變,降低引風(fēng)機(jī)小汽機(jī)轉(zhuǎn)速,直至小汽機(jī)轉(zhuǎn)速減至3950r/min,再減小引風(fēng)機(jī)動(dòng)葉。
任何工況控制汽動(dòng)引風(fēng)機(jī)小機(jī)調(diào)門(mén)開(kāi)度不超過(guò)85%,超過(guò)85%時(shí)應(yīng)減小鍋爐風(fēng)量,降低排汽壓力等手段進(jìn)行控制,如果仍超過(guò)85%時(shí),應(yīng)申請(qǐng)加負(fù)荷進(jìn)行控制,仍沒(méi)有效果時(shí),可以手動(dòng)開(kāi)啟小機(jī)事故排汽進(jìn)行控制,控制汽動(dòng)引風(fēng)機(jī)排汽壓力0.8~1.0MPa,維持排汽通暢。高負(fù)荷為防止汽動(dòng)引風(fēng)機(jī)小機(jī)振動(dòng)突升,高于580MW負(fù)荷或汽動(dòng)引風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速高于4550r/min時(shí)引風(fēng)機(jī)靜葉和小機(jī)轉(zhuǎn)速應(yīng)解自動(dòng),手動(dòng)進(jìn)行調(diào)整。
高負(fù)荷降負(fù)荷時(shí),為防止引風(fēng)機(jī)振動(dòng)大,應(yīng)先減引風(fēng)機(jī)出力控制住振動(dòng)后再減送風(fēng)機(jī)出力,可短時(shí)間冒微正壓運(yùn)行(+50Pa以?xún)?nèi))。
本文總結(jié)了汽動(dòng)引風(fēng)機(jī)軸振大的大部分原因,汽動(dòng)引風(fēng)機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行情況直接影響著機(jī)組的安全運(yùn)行,通過(guò)以上優(yōu)化處理,消除火力發(fā)電機(jī)組汽動(dòng)引風(fēng)機(jī)帶負(fù)荷軸振大故障,保證了機(jī)組的長(zhǎng)期安全穩(wěn)定運(yùn)行,提高了經(jīng)濟(jì)指標(biāo),真正實(shí)現(xiàn)了行業(yè)的節(jié)能減排。