金緯

（江蘇華電能源有限公司望亭發(fā)電分公司，江蘇 蘇州 215155）

0 引言

GE公司生產(chǎn)的9FA級燃?xì)廨啓C是目前我國重型燃?xì)廨啓C中的主力機組。該型號的機組有一套密封和冷卻空氣系統(tǒng)，包括88BN和88TK等風(fēng)機。由于這些風(fēng)機的聯(lián)鎖保護(hù)與機組的保護(hù)邏輯關(guān)聯(lián)，所以技術(shù)人員對這類風(fēng)機的運行參數(shù)比較關(guān)注。某廠的88BN風(fēng)機在2019年出現(xiàn)了運行電流小幅超標(biāo)的現(xiàn)象，在排除了常規(guī)故障原因后，通過對風(fēng)機集流器與葉輪配合間隙的調(diào)整，解決了運行電流偏高的問題，同時還帶來了一定的節(jié)能效益。

1 設(shè)備介紹和問題分析

1.1 設(shè)備概況

某廠1、2號機組為9FA級燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組（GE STAG 109FA-SS），機島設(shè)備采用PG9351FA型燃?xì)廨啓C、D10型蒸汽輪機和390H型發(fā)電機，單軸室內(nèi)布置。該機組冷卻和密封空氣系統(tǒng)包含2臺離心風(fēng)機（88BN-1A、1B）向排氣機架冷卻歧管和2號軸承區(qū)提供空氣。風(fēng)機的進(jìn)風(fēng)箱上安裝有進(jìn)氣格柵式濾網(wǎng)，風(fēng)機和進(jìn)風(fēng)風(fēng)道對稱布置，葉輪都為后彎式，2臺風(fēng)機的輸出都通過1個單轉(zhuǎn)向止回閥。88BN風(fēng)機主要參數(shù)見表1。

表1 88BN風(fēng)機主要參數(shù)

1.2 設(shè)備故障分析

2019年下半年以來，88BN風(fēng)機運行情況較穩(wěn)定。但是無論是在機組運行或備用狀態(tài)下啟動風(fēng)機，88BN風(fēng)機電流經(jīng)常超額定電流1~1.5A。由于2臺燃?xì)廨啓C的4臺88BN都有此類超電流的現(xiàn)象，基于安全生產(chǎn)，技術(shù)人員從電氣和機務(wù)兩方面查找問題。技術(shù)人員通過電氣儀表校驗4臺88BN風(fēng)機電動機本身的繞組絕緣和電動機控制系統(tǒng)回路的電氣元件，經(jīng)過校驗排除了電氣系統(tǒng)的故障。

機務(wù)方面首先風(fēng)機進(jìn)氣濾網(wǎng)進(jìn)行了吹掃，盤動風(fēng)機馬達(dá)無卡澀、輕重現(xiàn)象。然后啟動風(fēng)機后檢查振動情況，檢測結(jié)果是4臺88BN風(fēng)機振幅值只有0.015mm。由于是對稱布置，2臺風(fēng)機轉(zhuǎn)向相反，啟動后發(fā)現(xiàn)風(fēng)機轉(zhuǎn)向也無誤[1]。經(jīng)過初步排查，風(fēng)機電流始終高于額定電流1~1.5A，且運行平穩(wěn)。最后，技術(shù)人員判斷電流偏大的原因可能是風(fēng)機長時間運行和頻繁啟停，導(dǎo)致風(fēng)機通流部分動靜配合間隙變化，需要將風(fēng)機從風(fēng)殼中吊出檢查風(fēng)機葉輪和風(fēng)機進(jìn)口風(fēng)道集流器，并對其相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行測量。

2 風(fēng)機通流部分結(jié)構(gòu)參數(shù)分析

2.1 集流器

目前高效離心風(fēng)機普遍裝有集流器，其作用在于保證氣流均勻地充滿葉輪的進(jìn)口端面，并且使風(fēng)機進(jìn)口處的阻力盡量減少。集流器對風(fēng)機工況的影響視葉輪出口斷面被氣流充滿程度而定。88BN風(fēng)機選用的集流器是采用一種圓錐型（近似流線型）進(jìn)口帶有小圓弧擴散出口的縮放體集流器[2]。氣流進(jìn)入集流器后逐步加速在劇烈收斂的喉部造成較高的速度，使之有較大的沖量和形成較高的真空度，這樣氣體能夠均勻地充滿葉輪后盤進(jìn)入風(fēng)道，也使氣體在較短的時間內(nèi)較多得進(jìn)入葉輪。因此能使集流器出來的氣流均勻地充滿整個葉輪的葉道中，同時在這種縮放體集流器中，氣流是緩慢加速再均勻地擴散，所以流動損失較少。

2.2 間隙調(diào)整

圖1所示為88BN風(fēng)機葉輪與集流器相對位置圖。由于風(fēng)機殼中的氣體壓力高于葉輪進(jìn)口處的壓力，氣流在此壓力差影響下經(jīng)過間隙Q2回到葉輪進(jìn)口，該間隙Q2也叫做循環(huán)間隙。理論上講，離心風(fēng)機葉輪與集流器相對間隙Q1，即葉輪與集流器軸向重疊度越大，電流越大。由于葉輪前緣和集流器之間存在著二次流旋渦，Q1如果超允許范圍太多，葉輪前緣附件會形成大渦流區(qū)，造成風(fēng)機的能量損失。葉輪后緣到蓋板的距離Q3越大，風(fēng)機能達(dá)到的靜壓越大。同時，在離心風(fēng)機設(shè)計中，葉輪后緣到蓋板的距離Q3通?？刂圃?0%的風(fēng)機入口直徑左右，可以獲得最大風(fēng)量[3]，88BN風(fēng)機入口直徑為φ350mm。

圖1 88BN風(fēng)機結(jié)構(gòu)圖

技術(shù)人員在經(jīng)過測量分析后，認(rèn)為可以通過縮小重疊度Q1來降低風(fēng)機電流，同時參考其他電廠類似問題的處理方法，保證間隙Q2在合理范圍內(nèi)，以滿足風(fēng)壓要求。在選取1臺88BN風(fēng)機進(jìn)行調(diào)整后，風(fēng)機在試轉(zhuǎn)過程中電流降到了26.2A，且滿足運行工況需要，具體參數(shù)調(diào)整前后見表2所示。因為冗余風(fēng)量較多，這里以降低電流為主要目標(biāo)，即將減小重疊度Q1作為主要調(diào)整手段[4-5]。

表2 88BN風(fēng)機工況調(diào)整前后數(shù)據(jù)對比

在對2臺燃?xì)廨啓C的4臺88BN風(fēng)機按照上述方法調(diào)整葉輪與集流器的間隙后，電機電流都有了不同程度的下降，降幅都在2~3A之間，且風(fēng)壓正常，風(fēng)機振幅≦0.01mm。按照88BN風(fēng)機年運行6000h，則全廠2臺機組，每臺機組的88BN風(fēng)機運行小時為3000小時。上網(wǎng)電價0.38元，平均每臺風(fēng)機電流可下降2.8A，得到單臺風(fēng)機在調(diào)整后可以節(jié)能5529kWh，4臺88BN風(fēng)機全年可以節(jié)約8403元。如表3所示，雖然風(fēng)機實際節(jié)約生產(chǎn)成本不多，但是風(fēng)機能效提升十分明顯，可以作為離心風(fēng)機的一種節(jié)能方法進(jìn)行推廣。

表3 88BN風(fēng)機節(jié)能效益

3 結(jié)語

9F級燃?xì)廨啓C冷卻和密封空氣系統(tǒng)風(fēng)機較多，總的運行情況較為良好，通常對于88BN這類雙向?qū)ΨQ進(jìn)風(fēng)的電流超標(biāo)問題，需要重點考慮風(fēng)機或電機在檢修過程中是否忽視了葉輪與集流器配合間隙的測量標(biāo)記。經(jīng)過調(diào)查發(fā)現(xiàn)，GE公司為大多數(shù)燃?xì)廨啓C機組配套的風(fēng)機很少有電流超標(biāo)的現(xiàn)象，這是因為GE公司的設(shè)計理念是嚴(yán)格控制輔機設(shè)備的容量冗余度，以符合節(jié)能降耗的趨勢。對于已經(jīng)發(fā)生的風(fēng)機電流超標(biāo)問題，要及時確診消除冗余風(fēng)量的可行性，降低輔機設(shè)備的廠用電率。技術(shù)人員也通過對此類問題的分析處理，將節(jié)能降耗的理念貫穿檢修消缺過程中。