陳建飛

（神華陜西國華錦界能源有限責(zé)任公司，陜西榆林 719319）

600MW機組一次風(fēng)機故障分析及處理

陳建飛

（神華陜西國華錦界能源有限責(zé)任公司，陜西榆林 719319）

以某火力發(fā)電廠600MW機組為例，分析了一次風(fēng)機的常見故障，提出了相應(yīng)的解決辦法，實施后取得了良好效果，保證了機組的安全、可靠運行。

600MW機組；一次風(fēng)機；動葉可調(diào)軸流式風(fēng)機；葉片振動；故障分析

0 引言

隨著火電機組單機容量的不斷增大，為了提高機組的安全性和經(jīng)濟性，我國越來越多新建火電廠的一次風(fēng)機都趨于采用動葉可調(diào)軸流式風(fēng)機。某電廠4×600MW機組配置的鍋爐一次風(fēng)機為PAF19-14-2型動葉可調(diào)雙級軸流式風(fēng)機，該類型一次風(fēng)機在機組運行過程中，出現(xiàn)過風(fēng)機振動大、葉片漂移、葉柄軸斷裂、主軸承溫度偏高、液壓油系統(tǒng)嚴(yán)重泄漏等故障，嚴(yán)重影響機組長期安全、穩(wěn)定運行。

1 設(shè)備概況

某電廠4×600 MW機組配套安裝SG2093／17.5-M910型亞臨界控制循環(huán)汽包爐，鍋爐制粉系統(tǒng)采用中速磨煤機冷一次風(fēng)機正壓直吹式系統(tǒng)。每臺鍋爐設(shè)計安裝2臺PAF19-14-2型動葉可調(diào)雙級軸流式風(fēng)機，并聯(lián)運行。為了提高空氣預(yù)熱器（以下簡稱空預(yù)器）一次風(fēng)入口風(fēng)溫，在一次風(fēng)機出口安裝有暖風(fēng)器。一次風(fēng)進(jìn)入三分倉空預(yù)器的一次風(fēng)分隔倉加熱后再進(jìn)入磨煤機，進(jìn)入空預(yù)器前一部分冷風(fēng)通過旁路進(jìn)入磨煤機入口與熱一次風(fēng)混合后作為磨煤機出口溫度調(diào)節(jié)風(fēng)。

2 故障原因分析及處理

2.1 風(fēng)機振動大

該電廠4×600MW機組投產(chǎn)后，一次風(fēng)機發(fā)生過多起振動大故障，嚴(yán)重影響了機組的安全、穩(wěn)定運行。經(jīng)過鍋爐檢修人員數(shù)次的搶修及計劃檢修，查找出引起振動的原因有主軸承損壞、滑塊磨損、輪轂內(nèi)部零部件松動、推桿與軸襯配合間隙超標(biāo)、葉片角度漂移、軸承箱地腳螺栓松動、風(fēng)機基礎(chǔ)共振、聯(lián)軸器中心不正、轉(zhuǎn)子動不平衡、風(fēng)機失速等，并采取相應(yīng)措施進(jìn)行了處理［1］。

2.1.1 主軸承磨損

對一次風(fēng)機進(jìn)行全部解體后，發(fā)現(xiàn)液壓缸側(cè)軸承滾動體及內(nèi)滾道表面過熱變色，且內(nèi)滾道劃痕嚴(yán)重（如圖1所示）；對輪側(cè)軸承內(nèi)滾道磨損嚴(yán)重，有麻點、凹坑（如圖2所示）。

圖1 軸承內(nèi)滾道過熱變色及劃痕

圖2 軸承內(nèi)滾道的凹坑

原因分析：推力軸承受力過大；潤滑油溫度較高、潤滑不良，且含有較大顆粒的雜質(zhì)等。

處理措施：為了避免軸承發(fā)生進(jìn)一步的損壞對設(shè)備安全運行構(gòu)成隱患，對磨損的滾動軸承進(jìn)行了更換處理；在軸承裝配過程中要合理調(diào)整推力間隙與膨脹間隙；確保潤滑油系統(tǒng)油質(zhì)合格，保持良好循環(huán)，冷卻系統(tǒng)投運正常。

2.1.2 滑塊磨損嚴(yán)重

一次風(fēng)機檢修時發(fā)現(xiàn)滑塊（如圖3、圖4所示）磨損嚴(yán)重，滑塊磨損會使滑塊與推力盤的間隙增大，間隙大導(dǎo)致每個葉片的開度不一致，葉片本身會承受更大的壓力，而且整個轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時會產(chǎn)生不平衡力，風(fēng)機振動增大。

圖3 葉柄上的滑塊

圖4 拆下的磨損嚴(yán)重的滑塊

原因分析：風(fēng)機轉(zhuǎn)子在周期性的振動下，逐漸引起推力盤跳動，進(jìn)而加劇了滑塊的磨損，最終導(dǎo)致滑塊磨損嚴(yán)重，致使動葉在小范圍內(nèi)頻繁擺動，風(fēng)機在該情況下長時間運行將出現(xiàn)振動遞增。

處理措施：由于滑塊普遍存在磨損超標(biāo)現(xiàn)象，在檢修期間，一次風(fēng)機液壓缸側(cè)和對輪側(cè)的44只滑塊全部進(jìn)行了更換；在安裝滑塊過程中調(diào)整各滑塊與推力盤的間隙保持均勻一致；滑塊經(jīng)二硫化鉬浸泡或涂抹金屬防卡劑。

2.1.3 葉片角度漂移

在某次機組檢修后，一次風(fēng)機在試運行過程中壓力波動、振動劇烈，伴隨較大的噪音。在停機檢查時發(fā)現(xiàn)該風(fēng)機一級葉輪有幾只葉片角度與正常情況有差異，隨后吊出一次風(fēng)機葉輪，對轉(zhuǎn)子進(jìn)行全面解體，解體檢查后發(fā)現(xiàn)一級葉輪有4個葉片角度發(fā)生變化，最大的改變了10°，同時葉柄軸斷裂（如圖5所示）。

圖5 輪轂內(nèi)部斷裂的葉柄軸

對葉片軸及葉片曲柄進(jìn)行材質(zhì)分析對比，產(chǎn)生葉片角度漂移的原因為：葉片調(diào)節(jié)桿經(jīng)過多次拆卸發(fā)生變形，不能與葉柄軸緊密接觸；葉柄推力軸承鎖緊螺母安裝較緊，增大了葉片開關(guān)力矩，造成葉柄軸與調(diào)節(jié)桿打滑；葉柄與調(diào)節(jié)桿在設(shè)計安裝上沒有采用鍵連接；一次風(fēng)機在剛啟動時葉片受力大，葉柄軸所受扭力大，加之葉柄軸軸肩處應(yīng)力集中，長期旋轉(zhuǎn)使金屬疲勞發(fā)生斷裂［2］。查找出問題的癥結(jié)后，更換合格的葉柄軸及鎖緊螺母，同時對葉片的傳動連接部位進(jìn)行加強處理。隨后進(jìn)行轉(zhuǎn)子回裝，啟動該一次風(fēng)機，風(fēng)壓、振動、溫度、聲音均正常。

處理措施：風(fēng)機檢修期間對調(diào)節(jié)桿和葉柄軸的配合面用丙酮清理干凈，對調(diào)節(jié)桿鎖緊螺母按照規(guī)定力矩用扭矩扳手緊固；同級葉片安裝角度保持一致；檢查葉片軸承，保證轉(zhuǎn)動靈活、潤滑良好。

2.1.4 液壓推桿軸彎曲及銅套磨損

經(jīng)解體檢修測量，發(fā)現(xiàn)一次風(fēng)機液壓推桿軸彎曲，同時銅套磨損嚴(yán)重，一次風(fēng)機液壓推桿軸彎曲及銅套的磨損會使其間隙增大，由于一次風(fēng)機主軸是空心軸，一次風(fēng)機液壓推桿軸隨著主軸高速轉(zhuǎn)動時在內(nèi)部產(chǎn)生較大的晃動，從而導(dǎo)致風(fēng)機軸承及轉(zhuǎn)子振動加大。

2.1.5 液壓缸與轉(zhuǎn)子不同心

在復(fù)查中心時，發(fā)現(xiàn)一次風(fēng)機液壓缸與轉(zhuǎn)子不同心，存在較大的偏差，這也是導(dǎo)致一次風(fēng)機振動的一個常見原因。為此，在一次風(fēng)機轉(zhuǎn)子檢修回裝就位后，必須進(jìn)行液壓缸找正工作，確保液壓缸中心與轉(zhuǎn)子中心在同一直線上，防止在運行中產(chǎn)生跳動而引起振動加大。一次風(fēng)機液壓缸找正時，通過調(diào)節(jié)固定在輪轂上的4個調(diào)整螺絲，使液壓頭徑向跳動值控制在0.05mm范圍內(nèi)。

2.2 主軸承溫度高

PAF19-14-2型動葉可調(diào)雙級軸流式風(fēng)機主軸上裝配4盤軸承，分別為：7240軸承2盤，NJ336軸承1盤，NU336軸承1盤。由于一次風(fēng)機出口風(fēng)壓高，在正常運行期間，壓力可達(dá)到11 kPa，加之風(fēng)機轉(zhuǎn)速較高，風(fēng)機本身承受的徑向和軸向載荷很大，從而主軸承溫度相對較高，在夏季溫度高達(dá)75℃，對風(fēng)機的安全、穩(wěn)定運行構(gòu)成威脅。軸承溫度異常升高的主要原因為潤滑不良、冷卻不夠、軸承異常等，應(yīng)針對不同情況采取相應(yīng)的措施進(jìn)行降溫處理。

2.2.1 風(fēng)機軸承箱

祁連縣的自然條件得天獨厚，擁有優(yōu)良的牧場，牛羊肉的產(chǎn)量很大。但是你們知道嗎？畜牧業(yè)也會產(chǎn)生一定的環(huán)境問題，比如糞污等廢物會污染土地和河流；過度放牧?xí)茐纳鷳B(tài)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)能力等。肉、蛋、奶以及糧食等食物來之不易，所以天寶號召大家堅持“光盤行動”——吃光自己的盤中餐，不浪費糧食。

軸承箱在裝配過程中，軸承外套與軸承箱座孔配合間隙保證在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，預(yù)留適當(dāng)?shù)耐屏﹂g隙和膨脹間隙。由于運行中風(fēng)機軸承要產(chǎn)生軸向竄動與熱膨脹，間隙過小會影響軸承的軸向和徑向位移，從而加大軸承滾珠與外套的摩擦力，使軸承溫度升高。由軸承損壞或者疲勞磨損出現(xiàn)脫皮、麻坑、間隙增大等原因引起的溫度升高，一般可通過聽軸承聲音和測量振動等手段來判斷。

2.2.2 潤滑油管路

當(dāng)潤滑油壓力過低、流量過小、油質(zhì)變差時，進(jìn)入軸承箱的潤滑油與原內(nèi)部的潤滑油熱交換不充分，會造成軸承溫度升高；潤滑油管路的堵塞也是造成軸承溫度升高的主要原因。在檢修中應(yīng)對油管進(jìn)行徹底清理，確保無遺留雜物，干凈通暢。

2.2.3 油站加裝冷卻風(fēng)機

由于夏季冷卻水進(jìn)、回水溫度較高，影響著油冷卻器的換熱效果，潤滑油進(jìn)、回油溫度相應(yīng)升高，主軸承溫度同步攀升。為此，在一次風(fēng)機液壓油站油箱及油冷卻器旁分別加裝了小型軸流通風(fēng)機，進(jìn)行強制對流冷卻，這樣可以有效緩解主軸承溫度繼續(xù)升高的問題，溫度一般能夠降低5℃左右。

2.2.4 運行中清理油冷卻器水側(cè)污垢

在一次風(fēng)機液壓油站加裝冷卻風(fēng)機后，主軸承溫度沒有下降趨勢的情況下，檢修人員和運行人員充分溝通后，利用最短的時間，采取了打開油冷卻器水側(cè)端蓋，在油站運行中清理銅管內(nèi)部污垢的辦法。通過這種辦法，油冷卻器的冷卻效果會明顯好轉(zhuǎn)，主軸承溫度下降幅度也較大。不過，這種處理辦法也存在一定的風(fēng)險，例如：主軸承溫度短時間內(nèi)急劇上升，油站跑油，端蓋密封不良時，冷卻水會進(jìn)入油中而產(chǎn)生嚴(yán)重后果。

2.2.5 冷卻水回水管路上加裝直排管

為了降低冷卻水流動阻力，增加流速，提高油冷卻器的換熱效果，在一次風(fēng)機液壓油站冷卻水回水管路上加裝直排管，回水通過其他無壓管路進(jìn)入冷卻水回收系統(tǒng)，從而有效降低潤滑油進(jìn)、回油溫度。

液壓調(diào)節(jié)機構(gòu)是動葉可調(diào)軸流風(fēng)機最核心的部件之一，一旦失效，風(fēng)機將被迫停運，給機組安全運行帶來嚴(yán)重影響，通過分析具體失效原因，采取了相應(yīng)的防范處理措施［3］。

2.3.1 液壓缸失效

液壓缸的作用是將壓力能轉(zhuǎn)換成機械能，以帶動葉片調(diào)節(jié)部件運動，在整個液壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)中，調(diào)節(jié)桿通過控制頭的輸入軸和液壓缸的控制閥連接，將力矩傳給液壓缸，帶動液壓缸動作。

液壓缸失效原因分析：液壓缸體及控制頭內(nèi)各密封件老化失效，造成液壓缸體及控制頭內(nèi)泄漏增大，漏油量增加，致使液壓缸的推力不夠，動葉開度失真、行程受限、內(nèi)外角度不同；轉(zhuǎn)子主軸上的銅軸套的內(nèi)徑與液壓缸的主軸外徑配合間隙過大，在旋轉(zhuǎn)中液壓缸缸體就會發(fā)生晃動，導(dǎo)致液壓缸損壞。

處理措施：定期檢修液壓缸，提高檢修工藝質(zhì)量，保證更換的備件尺寸及裝配間隙在規(guī)定的范圍內(nèi)。

2.3.2 液壓缸反饋軸承損壞

由于液壓缸反饋軸承為安裝在軸心線上的一盤小軸承，在運行中，承受相應(yīng)的軸向、徑向力，與風(fēng)機一起高速旋轉(zhuǎn)，潤滑相對不良，長期運行軸承會產(chǎn)生磨損、銹蝕，進(jìn)而導(dǎo)致卡澀、損壞。

原因分析：液壓油油質(zhì)不合格，雜質(zhì)及水分超標(biāo)，引起軸承銹蝕磨損；輸出軸的反饋齒輪與反饋齒條間隙過小，作用力過大，在運行調(diào)節(jié)過程中，反饋齒條軸向移動受阻，反饋軸承所受軸向力過大，加劇軸承損壞；輸出軸與就地指針連桿處的關(guān)節(jié)軸承卡澀。

處理措施：檢修期間，檢查反饋軸承，確保反饋軸承的滾動體及保持架完好；調(diào)整輸出軸反饋齒輪與反饋齒條的間隙在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)；定期檢修液壓缸，更換其反饋軸承、反饋桿、鎖緊螺母、開口銷及各密封件等。

2.3.3 彈簧膜片斷裂

液壓缸控制頭處的彈性聯(lián)軸器的彈簧膜片通過4條小螺栓反向?qū)ΨQ緊固，調(diào)節(jié)桿通過機殼處能調(diào)心的關(guān)節(jié)軸承進(jìn)行支承，在運行一段時間后，發(fā)現(xiàn)彈簧膜片產(chǎn)生部分裂紋、甚至斷裂。

原因分析：輸入端的調(diào)節(jié)桿與控制頭的輸入軸同軸度超出規(guī)定范圍；控制頭的輸出軸與指示桿中心偏差較大或機殼處關(guān)節(jié)軸承卡澀；固定液壓控制頭防扭轉(zhuǎn)的保險扁鋼的螺栓由于振動松脫，使液壓控制頭偏移。

處理措施：定期檢查彈簧膜片的固定螺孔及聯(lián)接柱銷磨損、變形情況，應(yīng)保證其在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)；定期更換彈簧膜片；對控制頭采取可靠有效的固定措施，確?？刂祁^與調(diào)節(jié)桿、指示桿的同軸度在規(guī)定范圍內(nèi)；檢查更換調(diào)節(jié)桿、指示桿與機殼連接處的軸承及碟形彈簧，確保軸承的軸向間隙在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，軸承組件應(yīng)轉(zhuǎn)動靈活，無軸向竄動現(xiàn)象，潤滑良好。

2.3.4 電動執(zhí)行器損壞

電動執(zhí)行器是液壓調(diào)節(jié)機構(gòu)的一個重要部件，它是將力矩傳遞給調(diào)節(jié)桿，由調(diào)節(jié)桿帶動液壓控制頭輸入軸，通過控制閥的進(jìn)、回油量來控制葉片角度的大小。

電動執(zhí)行器安裝在風(fēng)機外部的機殼上，由于風(fēng)機機殼在運行中會不斷地振動，一是加劇了電動執(zhí)行器內(nèi)部傳動齒輪的磨損、損壞；二是使電動執(zhí)行器內(nèi)的行程限位桿松動失靈，導(dǎo)致液壓調(diào)節(jié)機構(gòu)失效。

處理措施：檢修期間對電動執(zhí)行器進(jìn)行內(nèi)部檢查，確保齒輪、軸承等部件靈活、完好，潤滑油足量；將電動執(zhí)行器與機殼脫離，在地面上用水泥澆筑一平臺，在平臺上制作安裝鋼結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，將電動執(zhí)行器安裝在此基礎(chǔ)上，調(diào)整連接好相應(yīng)的調(diào)節(jié)臂組件。

2.4 風(fēng)機油系統(tǒng)泄漏

PAF19-14-2型動葉可調(diào)雙級軸流式風(fēng)機油系統(tǒng)是液壓調(diào)節(jié)油系統(tǒng)和主軸承潤滑油系統(tǒng)兩個子系統(tǒng)的組合體，系統(tǒng)復(fù)雜，油管路較多，由于油系統(tǒng)滲漏治理是轉(zhuǎn)動機械安全運行的重要環(huán)節(jié)，對密封結(jié)構(gòu)不同的滲漏點，采取針對性措施進(jìn)行治理。

2.4.1 液壓油系統(tǒng)泄漏

液壓缸及控制頭油系統(tǒng)泄漏有內(nèi)漏和外漏之分，一次風(fēng)機液壓缸內(nèi)部密封老化，在運行中將漏油，一部分順著活塞軸流入風(fēng)道，另一部分則進(jìn)入葉輪輪轂內(nèi)部。

原因分析：內(nèi)漏主要是活塞及滑閥密封件老化所致；外漏則主要是密封件的老化引起輸出軸、輸入軸透蓋等密封漏油，以及控制頭的進(jìn)油口、回油口、泄漏油口高壓膠管接頭漏油，與檢修工藝、密封件老化等有關(guān)。

處理措施：在檢修期間，更換一次風(fēng)機液壓缸及控制頭油管路相應(yīng)的密封件。

2.4.2 潤滑油系統(tǒng)泄漏

由于一次風(fēng)機轉(zhuǎn)速高達(dá)1 470 r／min，主軸承溫度超過60℃，潤滑油溫度較高，工作環(huán)境相對惡劣，加劇了密封件的老化。在一次風(fēng)機解體檢修時，發(fā)現(xiàn)兩級葉輪處的骨架油封（如圖6所示）及徑向密封圈（如圖7所示）老化嚴(yán)重，從而產(chǎn)生不同程度的漏油。同時，由于潤滑油進(jìn)、回油管路較多，管徑相對較粗，螺紋連接及法蘭連接處滲油較為普遍，有時漏油較多，主軸承箱下部的機殼內(nèi)部由于積油較多而溢出。在檢修期間，更換一次風(fēng)機兩級葉輪處的骨架油封及徑向密封圈，同時更換潤滑油進(jìn)、回油管路相應(yīng)的密封件。

2.4.3 油冷卻器泄漏

圖7 硬化斷裂的徑向密封圈

一次風(fēng)機油站油冷卻器是管殼式換熱器，內(nèi)部為銅管，管內(nèi)介質(zhì)是油，銅管與殼體構(gòu)成的腔室內(nèi)的介質(zhì)是水。油冷卻器泄漏分外漏與內(nèi)漏，外漏一般容易發(fā)現(xiàn)，也容易處理；油冷卻器內(nèi)漏的常見原因有冷卻器端蓋密封圈壓偏或老化，部分銅管腐蝕產(chǎn)生細(xì)小孔洞，銅管束端部脹口處出現(xiàn)細(xì)微的縫隙等。由于油冷卻器內(nèi)漏不容易察覺，較難查出具體泄漏點，產(chǎn)生的危害往往十分嚴(yán)重，因此，在檢修期間需對油冷卻器加壓逐項查漏，針對不同泄漏點更換冷卻器端蓋密封圈，且務(wù)必保證安裝位置正確、良好；對個別腐蝕的銅管進(jìn)行兩端封堵處理；對銅管束端部脹口處進(jìn)行排查，對有縫隙處采取脹管的檢修工藝予以消除；對于有多根銅管嚴(yán)重腐蝕的管束，更換新管束或新的合格冷油器。

3 結(jié)論

綜上所述，通過對PAF19-14-2型動葉可調(diào)雙級軸流式風(fēng)機常見故障的分析及處理，有效地避免了類似缺陷的發(fā)生及擴大。同時，專業(yè)技術(shù)人員在處理動葉可調(diào)雙級軸流式風(fēng)機常見故障過程中積累了寶貴的經(jīng)驗，大大提高了故障處理及自主檢修的能力，為機組的安全、穩(wěn)定運行奠定了堅實的基礎(chǔ)。

［1］張燕俠.流體力學(xué)泵與風(fēng)機［M］.北京：中國電力出版社，2007.

［2］宋琳生.電廠金屬材料［M］.北京：中國電力出版社，2006.

［3］夏修河.FAF，PAF型軸流式風(fēng)機液壓調(diào)節(jié)裝置失效分析探討［C］／／全國火電600MW級機組能效對標(biāo)及競賽第十五屆年會論文集.太原：全國發(fā)電機機組技術(shù)協(xié)作會，2011.

（本文責(zé)編：白銀雷）

TK 223.26

：B

：1674-1951（2015）06-0048-04

陳建飛（1981—），男，河南南陽人，工程師，從事鍋爐檢修維護方面的工作（E-mail：287760774＠qq.com）。

2015-01-28；

2015-05-19