丁厚東，石天佐，尹曉天，張乃良

（東營市勝利油田勝利發(fā)電廠，山東 東營 257087）

1 設(shè)備存在的問題

某熱電廠2×300 MW 機(jī)組鍋爐是由上海鍋爐廠生產(chǎn)的亞臨界壓力、中間再熱自然循環(huán)煤粉鍋爐，型號為SG1025/17.40 M851，采用BBD3854 型雙進(jìn)雙出磨煤機(jī)正壓直吹式制粉系統(tǒng)。機(jī)組投產(chǎn)后，磨煤機(jī)及制粉系統(tǒng)設(shè)備故障率逐漸升高，例如：A磨煤機(jī)減速機(jī)多次發(fā)生軸承損壞和輸入軸斷裂；B磨煤機(jī)密封風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計不合理，風(fēng)機(jī)故障率高；C磨煤機(jī)潤滑系統(tǒng)冷卻效果差，易堵塞，導(dǎo)致軸瓦、減速機(jī)溫度過高等。這些問題經(jīng)常造成鍋爐制粉系統(tǒng)停運，導(dǎo)致鍋爐燃燒不穩(wěn)，被迫投油助燃，每年助燃用油需100 多t，嚴(yán)重時甚至造成鍋爐滅火停機(jī)，影響機(jī)組的安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運行和冬季供熱。

2 軸承損壞及輸入軸斷裂的原因分析

BBD3854 型雙進(jìn)雙出鋼球磨煤機(jī)，其傳動系統(tǒng)具體結(jié)構(gòu)如圖1 所示。

電動機(jī)通過彈性柱銷聯(lián)軸器帶動二級斜齒輪減速箱，減速箱輸出軸通過彈性柱銷聯(lián)軸器帶動小齒輪，小齒輪與大齒輪通過嚙合帶動磨煤機(jī)筒體轉(zhuǎn)動，減速箱的結(jié)構(gòu)如圖2 所示。

2.1.1 磨煤機(jī)正常運行時所需功率

雙進(jìn)雙出鋼球磨煤機(jī)是典型的參數(shù)耦合、非線性、時變、大噪聲的復(fù)雜系統(tǒng)。雙進(jìn)雙出鋼球磨煤機(jī)功率的計算公式為：

圖1 鋼球磨煤機(jī)傳動系統(tǒng)組成示意

圖2 減速箱的結(jié)構(gòu)

式中：D——筒體有效內(nèi)徑；

L——筒體有效長度；

n——筒體轉(zhuǎn)速；

ρgt——鋼球堆積密度，取ρgt=4.9t/m3；

ψ——筒內(nèi)充球系數(shù)，ψ=G/(ρgt×V)=67/(4.9×61.2)=0.2234；

G——筒內(nèi)裝球量；

V——筒體有效容積；

Khb——護(hù)扳形狀修正系數(shù)(護(hù)扳形狀為波浪形則取1，護(hù)扳形狀為齒形則取1.1)；

Kr——燃料性質(zhì)系數(shù)(滾筒空轉(zhuǎn)時，Kr=1；磨無煙煤時，由于有潤滑作用，能耗較少，Kr=0.95；磨其他煤時，Kr=1.05)；

S—— 筒體及護(hù)扳總厚度范圍為0.07～0.1 m，取S=0.09 m；

η——傳動系統(tǒng)傳遞效率，二級減速箱傳動取經(jīng)驗值0.885。

根據(jù)已知的技術(shù)參數(shù)及圖紙給出的雙進(jìn)雙出磨煤機(jī)結(jié)構(gòu)尺寸，代入公式(1)得：P=982.59 kW。

2.1.2 問題分析

減速機(jī)銘牌功率P=970 kW，略小于磨煤機(jī)正常運行時所需的功率。磨煤機(jī)正常運行時可以勉強滿足使用要求，但磨煤機(jī)在啟動過程中，特別是故障停運后帶負(fù)荷啟動時，減速機(jī)明顯不能滿足負(fù)荷要求。

通過進(jìn)一步分析，發(fā)現(xiàn)減速機(jī)的損壞首先表現(xiàn)在輸入軸軸承上。減速機(jī)的高負(fù)荷運行及冷卻效果差使得減速機(jī)整體溫度升高，這也加劇了軸承損壞。輸入軸軸承嚴(yán)重?fù)p壞后，斜齒輪嚙合的3 個軸的受力情況均發(fā)生變化，導(dǎo)致了整個減速機(jī)軸系不同程度的損壞，其中輸入軸的斷裂最明顯。

2.2 對減速箱的改進(jìn)措施

對最薄弱的減速機(jī)輸入軸軸承，選用SKF 探索者加強型調(diào)心滾子軸承。為降低減速機(jī)的整體溫度，改善軸系特別是軸承的工作條件，增加了外置冷油器和強制循環(huán)油泵，進(jìn)行強制循環(huán)潤滑。此措施可將減速機(jī)溫度由90 ℃降低到75 ℃以下。

改進(jìn)后的減速機(jī)故障率明顯降低，減速機(jī)軸承損壞率由2 次/年降低到0.67 次/年。

3 磨煤機(jī)密封風(fēng)系統(tǒng)存在的問題與改進(jìn)

3.1 磨煤機(jī)密封風(fēng)系統(tǒng)存在的問題

雙進(jìn)雙出磨煤機(jī)為正壓式磨煤機(jī)，磨煤機(jī)內(nèi)部壓力大于磨外大氣壓力，因此要單獨為其設(shè)計一套密封風(fēng)系統(tǒng)，使密封風(fēng)由外向內(nèi)通過密封風(fēng)箱對磨煤機(jī)動靜部分進(jìn)行密封，以防煤粉泄露。磨煤機(jī)密封風(fēng)系統(tǒng)原設(shè)計為，每臺機(jī)組4 臺磨煤機(jī)配備2 臺密封風(fēng)機(jī)(風(fēng)機(jī)流量：7.20 m3/s，全壓：11 771 Pa，電機(jī)功率：132 kW)，正常情況下，2 臺密封風(fēng)機(jī)1 臺運行，1 臺備用。原設(shè)計密封風(fēng)壓要求大于混一次風(fēng)風(fēng)壓(相當(dāng)于磨內(nèi)壓力)3 000～5000 Pa。在運行中密封風(fēng)機(jī)故障率較高，主要表現(xiàn)在：

(1)密封風(fēng)機(jī)軸承設(shè)計上無冷卻系統(tǒng)，軸承溫度過高；

(2)密封風(fēng)機(jī)多次出現(xiàn)機(jī)殼及風(fēng)道因振動開裂而漏風(fēng)的現(xiàn)象；

(3)密封風(fēng)道補償器投運后出現(xiàn)過多次損壞；

(4)密封風(fēng)機(jī)的耗電量較大。

對雙進(jìn)雙出磨煤機(jī)的整個密封系統(tǒng)進(jìn)行研究分析后，認(rèn)為密封風(fēng)3 000～5 000 Pa的壓差定得偏高，導(dǎo)致系統(tǒng)設(shè)計復(fù)雜龐大。一般認(rèn)為1 000～1500 Pa的壓差就可以滿足密封的需要，而冷一次風(fēng)與混一次風(fēng)的壓差波動就在這一范圍內(nèi)，因此，可以用冷一次風(fēng)代替密封風(fēng)。在對整個密封風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行整體分析的同時，發(fā)現(xiàn)一次風(fēng)機(jī)的設(shè)計出力偏大，致使風(fēng)機(jī)出口擋板開度較小，在機(jī)組滿負(fù)荷情況下開度也只有35 %左右，一次風(fēng)機(jī)出力低于最佳狀態(tài)。倘若讓冷一次風(fēng)機(jī)承擔(dān)磨煤機(jī)的密封工作，有以下3 個優(yōu)點：

(1)保證磨煤機(jī)正常運行，減少事故隱患；

(2)減少了運行設(shè)備，提高了系統(tǒng)的安全性，同時節(jié)約了廠用電；

(3)一次風(fēng)機(jī)可在最佳工況下運行。

3.2 改造方案

從鍋爐0 m 通道的冷一次風(fēng)母管在B、C 磨南側(cè)向4 臺磨煤機(jī)的密封風(fēng)母管引2 根Φ630×6 的連接管道，并分別在垂直段加裝2 個DN600 的圓風(fēng)門；再從鍋爐0 m 電梯間東3.5 m 的上方密封風(fēng)母管處也加裝1 個DN600 的圓風(fēng)門以隔絕冷一次風(fēng)反竄。這樣，即使用冷一次風(fēng)代替密封風(fēng)試驗不成功也可以恢復(fù)原密封風(fēng)系統(tǒng)運行狀態(tài)。通過系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計，用冷一次風(fēng)代替了雙進(jìn)雙出磨煤機(jī)密封風(fēng)進(jìn)行了改造，改造后系統(tǒng)穩(wěn)定。

4 磨煤機(jī)冷卻水系統(tǒng)存在的問題及改進(jìn)

4.1 磨煤機(jī)冷卻水系統(tǒng)存在的問題

磨煤機(jī)投產(chǎn)后經(jīng)常發(fā)生磨煤機(jī)主減速機(jī)、主烏金瓦溫度達(dá)到報警值，甚至被迫停磨的現(xiàn)象，嚴(yán)重影響了發(fā)電機(jī)組的安全運行。通過分析發(fā)現(xiàn)，主減速機(jī)、主烏金瓦溫度偏高的原因有2 點：一是冷卻系統(tǒng)壓差過小換熱不足；二是冷卻器都采用內(nèi)徑為8～10 mm 的蛇行盤管型式，冷卻水采用當(dāng)?shù)亻_式循環(huán)水，硬度偏高、沙土等雜質(zhì)較多，長期運行會導(dǎo)致冷卻器結(jié)垢、堵塞。要解決以上問題就要改變水質(zhì)，提高冷卻用來回水壓差。

4.2 優(yōu)化改進(jìn)方法

對電廠所有相關(guān)系統(tǒng)就地勘察后，發(fā)現(xiàn)汽輪機(jī)島閉式循環(huán)水能夠滿足改造要求。其水質(zhì)為軟化水，系統(tǒng)來回壓差在0.45 MPa 以上，經(jīng)現(xiàn)場實際測量，每臺磨煤機(jī)烏金瓦、減速機(jī)冷卻水的流量在壓差為0.35 MPa 時約為2.5 t/h，每臺機(jī)組約10 t/h，還有的容量富余，能滿足水量要求。所以將主減速機(jī)、主烏金瓦冷卻用水進(jìn)行改造，引自閉式循環(huán)水泵出入口母管，其他冷卻用水則仍采用開式循環(huán)水。閉式水循環(huán)泵入口壓力為0.2 MPa，出口壓力為0.7 MPa，閉式水冷卻器目前高溫時進(jìn)口水溫約為46 ℃，出口水溫約為39 ℃。測得單臺磨煤機(jī)烏金瓦、減速機(jī)冷卻水的流量在壓差為0.35 MPa 時約為2.5 t/h，每臺機(jī)組約10 t/h。在不影響機(jī)側(cè)設(shè)備正常運行的情況下，冷卻水量滿足改造要求，換熱量在春、秋、冬季時完全能滿足要求，在夏季時持平。并且，可以通過擴(kuò)充原有板式換熱器(再加部分板塊)或夏季短期雙泵運行來解決夏季換熱持平問題。

5 改造后的效果

(1)制粉系統(tǒng)通過一系列改造完善后，沒有再發(fā)生因突然性故障導(dǎo)致制粉系統(tǒng)緊急停運的情況，制粉系統(tǒng)缺陷發(fā)生率下降到原先的10 %以下，設(shè)備可利用率達(dá)到98 %以上，極大地提高了機(jī)組的安全性、穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性。

(2)解決制粉系統(tǒng)，特別是A、B 系統(tǒng)故障引起的助燃用油量大的問題，徹底解決了制粉系統(tǒng)緊急停運的問題，并且使制粉系統(tǒng)得到優(yōu)化，機(jī)組燃燒穩(wěn)定性得到提高。每臺發(fā)電機(jī)組每年投油助燃量比優(yōu)化完善前低50 t。

(3)制粉系統(tǒng)優(yōu)化完善后，發(fā)電機(jī)組磨煤機(jī)制粉系統(tǒng)檢修維護(hù)費用減少30 萬元/年。

1 趙仲琥，張安國，王文元，等．火力發(fā)電廠煤粉制備系統(tǒng)設(shè)計和計算方法[M]．北京: 中國電力出版社，1998.