賀彥鵬，商 政，李健豪，易海波

（中國電力工程顧問集團(tuán)西北電力設(shè)計(jì)院有限公司，陜西 西安 710075）

0 引言

作為火力發(fā)電廠鍋爐的重要輔助設(shè)備，引風(fēng)機(jī)克服了鍋爐尾部煙道、脫硝、除塵、脫硫的阻力，將鍋爐燃燒產(chǎn)生的煙氣抽出，保證了爐膛內(nèi)燃燒所需的穩(wěn)定壓力。隨著國內(nèi)燃煤電廠大容量、高參數(shù)的發(fā)展趨勢，引風(fēng)機(jī)的功率也隨之增大，合理選擇引風(fēng)機(jī)動驅(qū)動方式，既有利用于減少能耗，提高電廠的發(fā)電效率，也有利于低排放的環(huán)保要求。

祝文杰[1]對660 MW超超臨界燃煤發(fā)電機(jī)組引風(fēng)機(jī)選型進(jìn)行了研究，并對增置風(fēng)機(jī)的方案提出了優(yōu)化。寧新宇[2]分析了引風(fēng)機(jī)與驅(qū)動電機(jī)容量不匹配的問題，建議將引風(fēng)機(jī)選型的流量裕度控制在10%～15%。江劍明[3]對引風(fēng)機(jī)采用電動、蒸汽驅(qū)動（四段抽汽汽源）、蒸汽驅(qū)動（五段抽汽汽源）三種方案驅(qū)動方式進(jìn)行了經(jīng)濟(jì)性比較，研究表明蒸汽驅(qū)動（四段抽汽汽源）驅(qū)動方式經(jīng)濟(jì)性最優(yōu)。

國內(nèi)對引風(fēng)機(jī)及其驅(qū)動方式的研究，大部分集中在選型和經(jīng)濟(jì)性比較方面，對于在設(shè)計(jì)、施工、調(diào)試過程中遇到的問題研究較少。本文以某660 MW火力發(fā)電廠汽電聯(lián)驅(qū)引風(fēng)機(jī)為例，分析了在設(shè)計(jì)、施工、調(diào)試中的注意事項(xiàng)。

1 引風(fēng)機(jī)及其驅(qū)動方式

引風(fēng)機(jī)包括動葉可調(diào)和靜葉可調(diào)兩種型式。動葉可調(diào)軸流式引風(fēng)機(jī)的液壓調(diào)節(jié)裝置由電動執(zhí)行器直接驅(qū)動，調(diào)節(jié)動葉片角度調(diào)整風(fēng)壓和風(fēng)量。靜葉可調(diào)軸流式引風(fēng)機(jī)的進(jìn)口導(dǎo)葉角度由電動執(zhí)行器直接驅(qū)動調(diào)整風(fēng)壓、風(fēng)量[4]。

根據(jù)驅(qū)動引風(fēng)機(jī)方式的不同，引風(fēng)機(jī)及驅(qū)動方式可分為引風(fēng)機(jī)電機(jī)驅(qū)動、引風(fēng)機(jī)汽輪機(jī)驅(qū)動、引風(fēng)機(jī)汽電聯(lián)驅(qū)。引風(fēng)機(jī)電機(jī)驅(qū)動啟停運(yùn)行中調(diào)節(jié)平穩(wěn)、靈活，控制簡單可靠，操作方便，但該方式需配備大容量的電機(jī)，增加了廠用電率，甚至可能引起母線電壓降低導(dǎo)致設(shè)備跳閘[5]。引風(fēng)機(jī)汽輪機(jī)驅(qū)動可以大幅降低廠用電率[6]，但該方式需要直接從主汽輪機(jī)抽汽，發(fā)電廠的煤耗會增加；引風(fēng)機(jī)汽輪機(jī)軸功率滿足引風(fēng)機(jī)的軸功率時，汽輪機(jī)的設(shè)計(jì)軸功率與正常運(yùn)行時引風(fēng)機(jī)所需的驅(qū)動功率偏離較大，引風(fēng)機(jī)汽輪機(jī)在運(yùn)行中進(jìn)汽調(diào)節(jié)閥開度偏小，效率偏低[7]；且在整套啟動過程中，需要額外給小汽輪機(jī)配置啟動汽源。

引風(fēng)機(jī)汽電聯(lián)驅(qū)克服了引風(fēng)機(jī)電機(jī)驅(qū)動和引風(fēng)機(jī)汽輪機(jī)驅(qū)動的缺點(diǎn)。該方式降低了廠用電率；引風(fēng)機(jī)汽輪機(jī)在運(yùn)行中進(jìn)汽調(diào)節(jié)閥可以全開，提高了引風(fēng)機(jī)汽輪機(jī)的效率；且汽電聯(lián)驅(qū)的汽驅(qū)和電驅(qū)兩種驅(qū)動方式互為冗余，一定程度上提高了引風(fēng)機(jī)的可靠性[8-9]。

2 汽電聯(lián)驅(qū)引風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)、施工、調(diào)試問題分析

2.1 汽電聯(lián)驅(qū)引風(fēng)機(jī)簡介

某660 MW火力發(fā)電廠汽電聯(lián)驅(qū)引風(fēng)機(jī)布置在引風(fēng)機(jī)房0 m處，采用單列布置1臺100%容量的動葉可調(diào)軸流式引風(fēng)機(jī)。電機(jī)位于引風(fēng)機(jī)與引風(fēng)機(jī)汽輪機(jī)中間，電機(jī)一側(cè)直接與引風(fēng)機(jī)相連，另一側(cè)通過離合器與引風(fēng)機(jī)汽輪機(jī)相連，所有設(shè)備均在同一基礎(chǔ)平臺上，均為同軸安裝。

此發(fā)電廠選用動葉可調(diào)軸流式、定速運(yùn)行引風(fēng)機(jī)，該引風(fēng)機(jī)為臥式布置，基本參數(shù)如表1所示。

表1 引風(fēng)機(jī)基本參數(shù)

選用的電機(jī)為異步電動機(jī)，基本參數(shù)如表2所示。

表2 電機(jī)基本參數(shù)

為滿足引風(fēng)機(jī)的參數(shù)，選配的引風(fēng)機(jī)汽輪機(jī)為單杠、單流程、凝汽式汽輪機(jī)，運(yùn)行方式為變參數(shù)、變功率、定轉(zhuǎn)速，TMCR工況功率為11 564 kW，VWO工況功率為11 817 kW，額定轉(zhuǎn)速5 650 r/min，基本參數(shù)如表3所示。

表3 引風(fēng)機(jī)汽輪機(jī)基本參數(shù)

啟動時，電機(jī)直接帶動引風(fēng)機(jī)工作，離合器分離，引風(fēng)機(jī)汽輪機(jī)和電機(jī)斷開。引風(fēng)機(jī)汽輪機(jī)的啟動汽源為輔助蒸汽，正常運(yùn)行汽源為主機(jī)汽輪機(jī)中壓缸四段抽汽。

根據(jù)引風(fēng)機(jī)汽電聯(lián)驅(qū)同軸布置的特性，離合器采用變速齒輪箱與離合器一體化設(shè)計(jì)的行星變速離合器。當(dāng)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到離合器設(shè)定的轉(zhuǎn)速時，離合器驅(qū)動齒面與被驅(qū)動齒面自動嚙合。汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速低于離合器設(shè)定動轉(zhuǎn)速時，離合器自動脫開。引風(fēng)機(jī)在全轉(zhuǎn)速運(yùn)行時，汽輪機(jī)能自行啟動并達(dá)到全速，離合器自動嚙合與電機(jī)相連。汽輪機(jī)也可以單獨(dú)停機(jī)，停機(jī)時離合器自動脫開而與電機(jī)斷開。

2.2 設(shè)計(jì)問題分析

由于引風(fēng)機(jī)汽輪機(jī)、離合器、電機(jī)、引風(fēng)機(jī)供貨廠家不同，在項(xiàng)目實(shí)施階段初期，需保證各設(shè)備的同軸度，運(yùn)行時汽輪機(jī)的溫度高于引風(fēng)機(jī)，汽輪機(jī)相對引風(fēng)機(jī)會向上膨脹，因此在冷態(tài)安裝時，汽輪機(jī)中心要略低于引風(fēng)機(jī)中心，從汽輪機(jī)至引風(fēng)機(jī)應(yīng)有向上的揚(yáng)度。如在安裝時發(fā)現(xiàn)引風(fēng)機(jī)汽輪機(jī)—離合器、離合器—電機(jī)、電機(jī)—引風(fēng)機(jī)偏差超過設(shè)計(jì)要求時，要以轉(zhuǎn)速最高的引風(fēng)機(jī)汽輪機(jī)的中心為基準(zhǔn)，調(diào)整其它設(shè)備的中心。

根據(jù)設(shè)備布置情況，此發(fā)電廠引風(fēng)機(jī)汽輪機(jī)排汽方式為上排汽，配備整體式凝汽器，如圖1所示，從左到右依次為汽輪機(jī)、離合器、電機(jī)、引風(fēng)機(jī)。

圖1 汽電聯(lián)驅(qū)引風(fēng)機(jī)布置圖

引風(fēng)機(jī)汽輪機(jī)的排汽管道水平段中心距汽機(jī)轉(zhuǎn)子中心線尺寸為1 132 mm，排汽管道水平段直徑為1 352 mm，轉(zhuǎn)子中心距運(yùn)轉(zhuǎn)層之間高度為946 mm，而整個汽輪機(jī)布置于標(biāo)高為3 384 mm的混凝土基礎(chǔ)上，排汽管道頂標(biāo)高約為7.0 m。鑒于該種排汽方式，引風(fēng)機(jī)汽輪機(jī)排汽管道布置的相對較高，在設(shè)計(jì)階段要注意引風(fēng)機(jī)房土建結(jié)構(gòu)的高度，確保檢修起吊設(shè)備能夠正常使用。

2.3 施工問題分析

在引風(fēng)機(jī)汽輪機(jī)沖轉(zhuǎn)過程中，由于汽輪機(jī)軸承振動超過停機(jī)值，造成機(jī)組跳機(jī)。振動、轉(zhuǎn)速隨時間變化的曲線如圖2所示。在23：55：18， 轉(zhuǎn) 速 達(dá) 到 1 947 r/min，#1軸 承Y向振動達(dá)到168 μm、#2軸承Y向振動達(dá)到了197 μm，均超過廠家設(shè)定的停機(jī)值125 μm，引風(fēng)機(jī)汽輪機(jī)跳機(jī)。

圖2 引風(fēng)機(jī)汽輪機(jī)沖轉(zhuǎn)過程振動曲線

經(jīng)檢查，引風(fēng)機(jī)汽輪機(jī)的潤滑油系統(tǒng)、盤車裝置、調(diào)節(jié)保安系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、軸封系統(tǒng)、凝結(jié)水系統(tǒng)、閉式水系統(tǒng)、循環(huán)水系統(tǒng)均按設(shè)計(jì)圖、廠家及規(guī)范要求安裝，但與引風(fēng)機(jī)汽輪機(jī)直接相連管道的限位支架、固定支架存在影響膨脹的情況，對照引風(fēng)機(jī)汽輪機(jī)廠家提供的位移方向，割除部分受限支架根部，支吊架底部加滑動聚四氟乙烯板，使其僅承受垂直方向的作用力，不限制管道隨引風(fēng)機(jī)汽輪機(jī)移動，如圖3所示。割除受限支架后，引風(fēng)機(jī)汽輪機(jī)沖轉(zhuǎn)順利，4個振動值均在報警值之下，均未超過 30 μm。

2.4 調(diào)試問題分析

汽輪機(jī)達(dá)到額定轉(zhuǎn)速，引風(fēng)機(jī)達(dá)到BMCR工況50%～100%時，通過離合器嚙合，機(jī)組進(jìn)入汽電聯(lián)驅(qū)狀態(tài)。在調(diào)試過程中，引風(fēng)機(jī)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速穩(wěn)定在5 650 r/min左右，引風(fēng)機(jī)軸功率隨電機(jī)功率而波動。在時間11：32：10，離合器X向振動超過廠家設(shè)定的報警值100 μm，達(dá)到106 μm，觸發(fā)報警，接近停機(jī)值。離合器振動、蓋振隨時間變化的曲線如圖4所示，離合器X向蓋振在0.37 mm/s左右波動，離合器Y向蓋振在0.67 mm/s左右波動，離合器Y向振動在70 μmm左右波動，離合器X向振動在90 μmm左右波動，逼近報警值100 μmm。

圖4 離合器振動曲線

隨著時間范圍擴(kuò)大，軸承振動、汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速、電機(jī)電流、引風(fēng)機(jī)動葉位置隨時間變化如圖5所示，其中電機(jī)電流可以表征電機(jī)輸出功率、引風(fēng)機(jī)動葉位置可以表征引風(fēng)機(jī)軸功率。發(fā)現(xiàn)無論引風(fēng)機(jī)軸功率、引風(fēng)機(jī)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速、電機(jī)輸出功率如何變化，離合器X向振動值均在較高范圍內(nèi)波動，且接近或達(dá)到了廠家設(shè)定的報警值100 μm。經(jīng)此分析，排除了離合器由于相連旋轉(zhuǎn)機(jī)械而引起離合器本身振動超限的原因。

圖5 離合器振動曲線與相關(guān)參數(shù)對比

經(jīng)分析，其他可能影響離合器振動超限的原因有離合器自身質(zhì)量問題、連接管路膨脹受限、土建基礎(chǔ)問題。離合器為廠家整體供貨到場安裝，到貨后經(jīng)相關(guān)試驗(yàn)，并無質(zhì)量問題；連接管路已按照設(shè)計(jì)、廠家圖紙及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范驗(yàn)收，影響膨脹的支吊架根部均已割除；基礎(chǔ)混凝土的強(qiáng)度、沉降、抗震性能已在土建交付安裝時做過相關(guān)試驗(yàn)，均滿足要求。排除由于設(shè)備、安裝、基礎(chǔ)原因造成的離合器振動超限。

對比離合器相關(guān)振動參數(shù)，離合器X向蓋振、Y向蓋振均較小，遠(yuǎn)低于廠家的設(shè)定報警值，離合器Y向振動也在合理范圍內(nèi)波動，僅離合器X向振動出現(xiàn)異常。經(jīng)現(xiàn)場測量核算，離合器工作狀態(tài)良好，除離合器X向振動外其他參數(shù)均在合理區(qū)間。經(jīng)召開專題會議，各方專家達(dá)成一致結(jié)論，此狀態(tài)可滿足現(xiàn)場安全可靠運(yùn)行條件。終擬定將離合器振動振幅停機(jī)值改為200 μm。更改離合器振動振幅停機(jī)值后，在機(jī)組升負(fù)荷直至滿負(fù)荷運(yùn)行時，機(jī)組平穩(wěn)運(yùn)行，均未出現(xiàn)其他異常。

3 結(jié)語

與火力發(fā)電廠傳統(tǒng)配置的電驅(qū)引風(fēng)機(jī)和汽驅(qū)引風(fēng)機(jī)相比，汽電聯(lián)驅(qū)在廠用電率、引風(fēng)機(jī)汽輪機(jī)效率等方面有著明顯的優(yōu)勢，但在工程設(shè)計(jì)、施工、調(diào)試等方面也與前兩者不同。

設(shè)計(jì)時要注意不同廠家設(shè)備之間的配合，保證設(shè)備的同軸度，現(xiàn)場調(diào)整時要以引風(fēng)機(jī)汽輪機(jī)中心為基準(zhǔn)調(diào)整其它設(shè)備的中心；汽電聯(lián)驅(qū)引風(fēng)機(jī)布置時，考慮排氣管道的高度，合理設(shè)計(jì)引風(fēng)機(jī)房土建結(jié)構(gòu)的高度，確保檢修起吊設(shè)備可以正常使用；支吊架影響引風(fēng)機(jī)汽輪機(jī)的膨脹時，合理割除部分受限支架根部，使汽輪機(jī)可以按設(shè)計(jì)要求膨脹。調(diào)試運(yùn)行中要注意核查離合器的振動限值，在滿足機(jī)組安全正常運(yùn)行的前提下優(yōu)化限值。