【摘要】脫硫系統(tǒng)氧化風機運行中因電機軸瓦損壞繼而溫度升高而跳閘，通過對風機運行工況與軸瓦損壞表象以及風機設(shè)計結(jié)構(gòu)的進一步分析研究，確定軸瓦損壞原因是風機因?qū)嵭薪?jīng)濟運行方式，傳動軸受熱膨脹所造成。及時采取并改進氧化風機傳動軸護套密封等技術(shù)改造措施，最終解決了上述問題。

【關(guān)鍵詞】氧化風機電機軸瓦損壞、跳閘；氧化風機經(jīng)濟運行；改進措施

大連D發(fā)電公司2×300MW機組采用用濕式石灰石—石膏濕法、一爐一塔脫硫裝置。每套脫硫裝置的煙氣處理能力為一臺鍋爐100%BMCR工況時的煙氣量，石灰石漿液制備和石膏脫水為兩爐公用。本項目設(shè)計煤種含硫量0.68%，吸收塔設(shè)置三層噴淋層，預留一層噴淋層位置，保證含硫量為0.43%時，脫硫率>=96.5%；燃煤含硫量為0.68%時，脫硫率>=95%，燃煤含硫量為1.0%時，脫硫率>=92%。2013年11月7日22時55分，1號塔脫硫氧化風機風機因驅(qū)動側(cè)軸承溫度高致使保護動作而跳閘。根據(jù)風機跳閘前的運行方式和電機軸瓦的損壞情況進行了深入細致分析，最終找出了風機電機軸瓦損壞、跳閘原因并對風機進行了預防性改進措施，后經(jīng)運行檢驗結(jié)果證明達到預期效果。

1、現(xiàn)象及處理經(jīng)過

氧化風機因軸瓦溫度升高而跳閘后，現(xiàn)場就地檢查發(fā)現(xiàn)風機軸瓦潤滑油系統(tǒng)運行正常，但風機聯(lián)軸器和電機軸承箱上有大量的浮塵，說明運行期間由護軸套管處向機殼外部有熱煙氣泄露（見圖1）。通過對氧化風機電機驅(qū)動端軸瓦進行解體發(fā)現(xiàn)：軸瓦潤滑油室內(nèi)有烏金碎屑；上下軸瓦在與轉(zhuǎn)軸的接觸面處有明顯的磨損，軸瓦的磨損面靠近聯(lián)軸器側(cè)較重，以漸弱的趨勢向電機側(cè)發(fā)展，靠近電機側(cè)的軸瓦面有少部分未被磨損；軸瓦的導油槽因磨損嚴重而消失，軸瓦兩端支撐位置處有熔化的金屬堆積，具體情況詳見圖2。經(jīng)現(xiàn)場確認評估，氧化風機電機驅(qū)動端軸瓦仍然有使用價值。為此，將軸瓦刮磨處理使其達到標準，并重新加工了導油槽，回裝就位，啟動氧化風機，經(jīng)紅外熱成像儀和測振儀的對其溫度及振動進行跟蹤監(jiān)測，各項數(shù)據(jù)全部正常。

2、軸瓦損壞原因分析

2.1氧化風機技術(shù)規(guī)范

脫硫系統(tǒng)氧化風機由一個類似橢圓形的機殼與兩塊墻板包容成一個氣缸（機殼上有出氣口和進氣口），一對彼此相互“嚙合”（因為有間隙，實際并不接觸）的葉輪，通過定時齒輪傳動以等速反向旋轉(zhuǎn)，借助兩葉輪的“嚙合”，使進氣口與出氣口相互隔開，在旋轉(zhuǎn)過程中無內(nèi)壓縮的將氣缸內(nèi)的氣體從進氣口推移到出氣口，兩葉輪之間，葉輪與墻板之間及葉輪與機殼之間，均保持一定的間隙，以保證鼓風機的正常運轉(zhuǎn)，如果間隙過大，則被壓縮的氣體通過間隙的回流量增加，影響鼓風機的效率；如果間隙過小，由于熱膨脹可能導致葉輪與機殼或葉輪相互之間產(chǎn)生摩擦碰撞，影響鼓風機的正常工作。該型號風機的傳動軸總長8500mm左右。根據(jù)安裝資料顯示表明，風機電機安裝時預留軸向推力間隙為6.5mm。氧化風機冷卻風機只為風機的前后軸承提供冷卻風。根據(jù)風機的結(jié)構(gòu)設(shè)計特點，風機入口處正常運行時應維持一定負壓運行。風機主要技術(shù)參數(shù)如下表：

序號項目單位數(shù)值

1生產(chǎn)廠家 天津鼓風機廠

2型號 PJL-Ⅱ

3轉(zhuǎn)速r/min980

4配用功率kw315

5流量m3/min110

6定位端軸承型號 22322C

7非定位端軸承型號 NU2322

8轉(zhuǎn)子與機殼間隙 0.40-0.475

轉(zhuǎn)子與轉(zhuǎn)子間隙 0.50-0.70

轉(zhuǎn)子與墻板定位墻板 0.35-0.55

轉(zhuǎn)子與墻板 0.45-0.60

2.2軸瓦損壞原因

AN42e6型軸流式風機原設(shè)計為傳動軸長85000mm左右，護軸套管在機殼內(nèi)部無密封裝置，護軸套管入口處直徑1500mm左右，與葉輪端面間隙大約80mm，即護軸套管處有大約0.36m2的通風面積。風機運行時入口端應維持一定負壓。2010年為了降低能耗，對風機進行了變頻技術(shù)改造，改造后的氧化風機改變了風機的出力調(diào)整方式，由原來的通過靜葉擋板開度調(diào)整改為通過變頻改變風機轉(zhuǎn)速調(diào)整。風機進行變頻技術(shù)改造降低了風機的運行轉(zhuǎn)速后，將會改變風機入口端的壓力。故障跳閘前氧化風機變頻方式在29Hz運行，此時入口端出現(xiàn)正壓工況。在此工況下，就會有大量的熱煙氣由護軸套管入口處通過護軸套管向外漏泄，同時熱煙氣將風機傳動軸加熱。根據(jù)鋼鐵的熱膨脹系數(shù)得知：每100℃溫升將產(chǎn)生每米1.1mm的熱膨脹。風機轉(zhuǎn)軸總長約8500mm左右，正常運行時，排煙溫度在130至150℃之間。按照100℃溫升計算，風機轉(zhuǎn)軸的熱膨脹量大約在9mm左右，大大超過了風機安裝時預留的推力膨脹間隙6.5mm，由此造成電機推力軸瓦損壞。故此造成電機驅(qū)動端軸瓦損壞的真正原因是因氧化風機長時間投入經(jīng)濟運行方式，風機入口端形成正壓，傳動軸受熱膨脹大大超過電機軸瓦預留的推力間隙，致使電機軸瓦損壞。

3、改進措施

為保證氧化風機安全運行，滿足氧化風機經(jīng)濟運行的條件，需對氧化風機傳動軸護套加裝密封和提供密封風裝置。

3.1氧化風機傳動軸護套加裝密封裝置

為了減少氧化風機傳動軸護套處的漏風量，在傳動軸兩端護套和轉(zhuǎn)軸之間各加裝一護套密封裝置。密封裝置由底板、密封片和壓板組成。密封片由2個3mm厚的高壓石棉板和一個1mm厚的鋁板制作，鋁板在中間石棉板在兩側(cè)。將帶有螺栓孔的密封裝置底板焊接在傳動軸護套的本體上。密封片由壓板壓裝在底板上，調(diào)整好密封片與軸的間隙后，用螺栓緊固。密封片與傳動軸的間隙預留2mm左右。風機聯(lián)軸器側(cè)密封加裝在護套的端面封頭上，葉輪側(cè)密封加裝在傳動軸的短軸部位。具體位置如圖所示：

3.2氧化風機傳動軸護套加裝密封風冷卻裝置

氧化風機正常運行時，其入口端應保持負壓，但投入經(jīng)濟運行方式后，由于轉(zhuǎn)速降低，其入口端會出現(xiàn)正壓現(xiàn)象。所以在氧化風機加裝完密封裝置后，需要在風機傳動軸護套上加裝密封風冷卻裝置，并且在護套上加裝溫度監(jiān)視測點。

3.2.1密封風風源的選取

結(jié)合生產(chǎn)現(xiàn)場的實際情況，冷卻裝置密封風選用脫硫系統(tǒng)煙道擋板的密封風系統(tǒng)。脫硫系統(tǒng)密封風機出口壓力為6527至7218Pa，風量7766至9500m3/h，均可滿足實際需求。在脫硫系統(tǒng)密封風風機出口母管上取一管路至氧化風機傳動軸護套位置。在母管引出位置和風機護套位置各安裝一個DN100的手動蝶閥，用于適量的風量調(diào)節(jié)及截止關(guān)斷。

3.2.2密封風管道直徑的選擇

密封風的漏風量取決于轉(zhuǎn)軸兩端的密封裝置漏風面積。理論上，密封裝置的漏風面積和密封片與轉(zhuǎn)軸之間的預留間隙尺寸有關(guān)。所以改造后的計算軸系漏風面積為：

S（葉輪側(cè)）=3.14*R2（密封片半徑）-3.14*R2（轉(zhuǎn)軸半徑）

=3.14*2272-3.14*2252

=2838.56mm2

S（電機側(cè)）=3.14*R2（密封片半徑）-3.14*R2（聯(lián)軸器半徑）

=3.14*274.52-3.14*272.52

=3435.16mm2

S（合計）=3435.16mm2+2838.56mm2

=6273.72mm2

通過轉(zhuǎn)軸兩端密封裝置漏風面積的計算，所選的密封風管道截面積只要超過6273.72mm2即可以滿足需要。結(jié)合現(xiàn)場的實際情況，密封風管道選用φ114鋼管。通過計算，φ114鋼管截面積為10201.86mm2，完全可以滿足密封風量的需要。其截面積計算如下：

S（鋼管）=3.14*R2

=3.14*572

=10201.86mm2

φ114鋼管截面積遠大于密封裝置兩側(cè)的漏風面積，所以采用φ114鋼管作為加裝的密封風管路。

4、氧化風機加裝密封和密封風裝置后的運行效果

氧化風機傳動軸護套加裝密封和密封風裝置后，經(jīng)過實際運行和各監(jiān)測參數(shù)測量結(jié)果表明，風機整體運行平穩(wěn)，沒有發(fā)現(xiàn)異常跡象，尤其是風機在采取變頻經(jīng)濟運行方式時，消除了風機傳動軸護套處外漏風煙和軸瓦溫度升高現(xiàn)象。風機變頻方式在29Hz時，風機傳動軸護套內(nèi)的溫度為28℃左右；在33Hz時，溫度為18℃左右；在39Hz時溫度為17℃左右。又通過近一年的運行與考核，改進后的風機完全可以滿足經(jīng)濟（變頻）運行的需要。

5、結(jié)束語

近年來煤炭價格迅猛增長，燃料市場的變化給發(fā)電企業(yè)帶來了巨大的壓力。在新的形勢下，加強企業(yè)成本控制減少設(shè)備故障幾率日益成為發(fā)電企業(yè)的一項重要工作內(nèi)容。不斷有效地挖掘設(shè)備潛力，合理降低廠用電率、最大限度減少設(shè)備故障及維修成本，是降低整體發(fā)電成本的重要手段。同時也是積極響應、履行國家節(jié)能減排政策的號召與義務主要途徑。為了降低脫硫系統(tǒng)氧化風機的廠用電能消耗，在機組低負荷運行工況下，通過調(diào)整氧化風機電機變頻器降低脫硫系統(tǒng)氧化風機出力，采取經(jīng)濟運行方式以達到節(jié)省風機電耗的目的。

通過機組在低負荷時試驗結(jié)果得出，降低氧化風機出力，每小時可節(jié)電108.6kWh，按每臺鍋爐每天節(jié)電模式運行15h，每年運行300天，全年可節(jié)電48.8萬kWh，按每度電價0.37元計算，全年單臺機組經(jīng)濟效益為18.1萬元，四臺機組改造后，全年可節(jié)電195.5萬度，全廠經(jīng)濟效益將提高72.4萬元。

綜上所述，經(jīng)過對故障的氧化風機改進后，滿足了風機經(jīng)濟、安全運行要求，達到了節(jié)省廠用電耗目的，同時，也對同類型風機的故障分析和安全經(jīng)濟運行總結(jié)了經(jīng)驗教訓，及改進借鑒方法。