張桂彬，胡志超，楊鑫，陳炳陽

（1.中國能源建設(shè)集團(tuán)華中電力試驗研究院有限公司，湖南 長沙 410000；2.江門市新會雙水發(fā)電三廠有限公司，廣東 江門 529000）

引風(fēng)機作為電廠的重要輔機，目前絕大多數(shù)為電力驅(qū)動，隨著機組容量的增大，為實現(xiàn)火力發(fā)電機組節(jié)能效果和經(jīng)濟(jì)效益，降低廠用電率，汽動引風(fēng)機得到了較為廣泛的應(yīng)用，汽動引風(fēng)機作為機組重要輔機其穩(wěn)定運行尤其重要，對于單列重要輔機發(fā)電機組汽動引風(fēng)機長期安全穩(wěn)定運行直接決定了機組的可靠性。本文針對單列、背壓式汽動引風(fēng)機帶負(fù)荷過程中小機軸振大現(xiàn)象進(jìn)行故障診斷及優(yōu)化處理。

1 概述

廣東省某超超臨界機組鍋爐為超超臨界參數(shù)、變壓運行直流爐，塔式結(jié)構(gòu)，鍋爐引風(fēng)機系統(tǒng)采用（40%容量）電動引風(fēng)機及100%容量的汽動引風(fēng)機。本工程引風(fēng)機采用單列配置，采用背壓式小汽輪機驅(qū)動動葉可調(diào)軸流式引風(fēng)機，并配1臺容量為40%THA 啟動用電動驅(qū)動動葉可調(diào)軸流式引風(fēng)機。汽動引風(fēng)機為動葉可調(diào)軸流式風(fēng)機，引風(fēng)機布置于除塵器后，水平進(jìn)風(fēng)，水平出風(fēng)。汽動引風(fēng)機控制方式有兩種，即動葉自動控制方式和轉(zhuǎn)速自動控制，調(diào)節(jié)爐膛負(fù)壓。風(fēng)機動葉調(diào)節(jié)范圍30%～80%，風(fēng)機第一階臨界轉(zhuǎn)速966r/min。詳見表1所示。

表1 引風(fēng)機技術(shù)參數(shù)

小汽輪機為B9.43-5.25/1.0單缸、單軸、沖動式、上排汽背壓式引風(fēng)機驅(qū)動汽輪機，工作汽源來自鍋爐低溫再熱器出口抽汽點之前，無啟動和調(diào)試汽源，汽輪機進(jìn)汽采用提板式群閥結(jié)構(gòu)的噴嘴調(diào)節(jié)用于工作汽源。進(jìn)汽控制方式為兩側(cè)主汽閥進(jìn)汽通過調(diào)節(jié)提板閥控制4個連桿滑閥順序開度向4個獨立的噴嘴腔室供汽。汽輪機排汽蒸汽至除氧器加熱或低壓供熱母管，事故排汽至凝汽器疏水?dāng)U容器。小機轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)范圍4135～4800r/min，通過轉(zhuǎn)速比6.46:1齒輪箱傳動至引風(fēng)機（640～743r/min）。詳見表2所示。

表2 引風(fēng)機汽輪機技術(shù)參數(shù)

2 原因分析

2.1 汽動引風(fēng)機投運狀態(tài)具體情況描述

汽動引風(fēng)機沖轉(zhuǎn)至4200r/min過程中臨界轉(zhuǎn)速為1680r/min，振動最大113μm。機組負(fù)荷450MW以下運行，風(fēng)機動葉開度在63%以下，小機轉(zhuǎn)速4200～4400r/min，小機軸振正常（最大90μm）。機組負(fù)荷580MW以上運行，風(fēng)機動葉開度70%～75%，小機轉(zhuǎn)速4200～4300r/min，小機軸振維持130μm左右穩(wěn)定，總風(fēng)量降低時軸振下降至80μm左右。機組負(fù)荷450MW以上運行，每次協(xié)調(diào)控制變負(fù)荷時，小機軸振突然振動至120μm左右，待煙風(fēng)系統(tǒng)穩(wěn)定后，軸振下降至70μm左右保持平穩(wěn)。小機軸振大時，調(diào)整降低其排汽壓力可減緩振動突增。小機維持恒定低轉(zhuǎn)速，爐膛負(fù)壓通過引風(fēng)機動葉自動控制的運行方式能夠緩解小機軸振情況。小機遙控升速率有1000r/min2，更改為1200r/min2，提高響應(yīng)及恢復(fù)速度；提高小機潤滑油試驗油膜對于軸振影響。小機軸振增大的同時引風(fēng)機軸承振動由1.5mm/s上升至2.8mm/s?，F(xiàn)場聽音、測振檢查，無金屬摩擦聲，最大蓋振5μm。

2.2 故障診斷

根據(jù)機械振動理論，當(dāng)機械系統(tǒng)的激勵力頻率和系統(tǒng)的某階固有頻率相接近時，系統(tǒng)的振幅將顯著增大，產(chǎn)生共振，系統(tǒng)會受到很大的交變應(yīng)力，容易使葉片產(chǎn)生裂縫甚至造成斷裂。采用振動分析儀對汽動引風(fēng)機進(jìn)行振動數(shù)據(jù)采集。采集的振動數(shù)據(jù)可見小機1#、2#軸承振動頻譜圖中雙頻振動較大，轉(zhuǎn)子存在不平衡、松動引起的諧波。

2.3 轉(zhuǎn)子平衡性差

汽動引風(fēng)機負(fù)載較高時，小機軸振增大至報警值以上；汽動引風(fēng)機負(fù)載減小后，小機軸振下降恢復(fù)至正常值；汽動引風(fēng)機負(fù)載變化較大，小機軸振增大至報警值以上；汽動引風(fēng)機負(fù)載穩(wěn)定，小機軸振穩(wěn)定或者有下降趨勢?，F(xiàn)場檢查分析認(rèn)為，小機振動大的原因有以下幾點：（1）小機支持軸承頂隙偏大，轉(zhuǎn)子穩(wěn)定性達(dá)不到預(yù)期效果。（2）小機轉(zhuǎn)子動平衡特性不佳。（3）供汽、排汽蒸汽參數(shù)調(diào)整，轉(zhuǎn)速與動葉控制方式、匹配度摸索。（4）提板閥連桿間隙檢查，開度順序?qū)τ趪娮熳龉つ芰?yōu)化。

3 優(yōu)化處理

針對以上原因分析進(jìn)行汽動引風(fēng)機軸振大進(jìn)行調(diào)整處理，改善轉(zhuǎn)子平衡性，避開葉片共振轉(zhuǎn)速，主要方法有：（1）檢查1#、2#軸承的緊力是否滿足圖紙中0.02～0.05mm過盈的要求；軸承軸頸與瓦面的接觸帶是否均勻且接觸帶平行；軸承球面間隙是否滿足圖紙0.03～0.08mm的要求；1#、2#軸承的頂隙，是否滿足圖紙中0.26～0.36mm要求。（2）檢查齒輪箱和汽輪機轉(zhuǎn)子的中心情況，應(yīng)合格。（3）檢查汽缸滑銷系統(tǒng)、有無不正常移位，排汽管支（吊）架狀態(tài)是否正常?；N系統(tǒng)需無卡澀情況，排汽管支（吊）架狀態(tài)應(yīng)無異常。（4）改變小機控制轉(zhuǎn)速范圍，避開共振區(qū)，轉(zhuǎn)速遙控范圍由4135～4800r/min更改為3950～4600r/min。（5）優(yōu)化汽動引風(fēng)機自動控制，即動葉開度大于75%后，動葉全開投入轉(zhuǎn)速控制；動葉自動控制，即轉(zhuǎn)速大于4500r/min后，維持高轉(zhuǎn)速恒定目標(biāo)值投入動葉自動。（6）為了改善機組的振動，從提高轉(zhuǎn)子的穩(wěn)定性方面，將閥序由目前的1-2-3-4調(diào)整為1-2-4-3（調(diào)換閥3和閥4的位置）。（7）嚴(yán)格運行操作控制。汽動引風(fēng)機小機振動納入實時趨勢監(jiān)視，加負(fù)荷或者工況變化過程，監(jiān)視汽動引風(fēng)機小機振動、調(diào)門開度、排汽壓力、進(jìn)汽流量等參數(shù)。正常運行中，爐膛負(fù)壓控制方式為靜葉自動或轉(zhuǎn)速自動。引風(fēng)機靜葉開度控制范圍在35%～100%,汽動引風(fēng)機小機轉(zhuǎn)速控制范圍在3950～4600r/min。引風(fēng)機小機振動明顯增加時，可切為手動控制爐膛負(fù)壓。正常運行中爐膛負(fù)壓設(shè)定值在-50Pa,嚴(yán)禁爐膛長時間冒正壓運行。如果因為引風(fēng)機小機轉(zhuǎn)速或調(diào)門開度限制無法維持爐膛負(fù)壓，可減少送風(fēng)總量。

加負(fù)荷時，維持引風(fēng)機小機轉(zhuǎn)速不變，增加引風(fēng)機靜葉，直至增加至75%以上,再提升引風(fēng)機小汽機轉(zhuǎn)速。加負(fù)荷過程中汽動引風(fēng)機小機振動超過80um，注意控制加負(fù)荷速率，并通過降低總風(fēng)量，降低汽動引風(fēng)機轉(zhuǎn)速，控制汽動引風(fēng)機小機振動，如果小機振動上升超過150um時應(yīng)立即開汽動引風(fēng)機事故排汽進(jìn)行控制。減負(fù)荷時，維持靜葉不變，降低引風(fēng)機小汽機轉(zhuǎn)速，直至小汽機轉(zhuǎn)速減至3950r/min,再減小引風(fēng)機動葉。

任何工況控制汽動引風(fēng)機小機調(diào)門開度不超過85%,超過85%時應(yīng)減小鍋爐風(fēng)量，降低排汽壓力等手段進(jìn)行控制，如果仍超過85%時，應(yīng)申請加負(fù)荷進(jìn)行控制，仍沒有效果時，可以手動開啟小機事故排汽進(jìn)行控制，控制汽動引風(fēng)機排汽壓力0.8～1.0MPa，維持排汽通暢。高負(fù)荷為防止汽動引風(fēng)機小機振動突升，高于580MW負(fù)荷或汽動引風(fēng)機轉(zhuǎn)速高于4550r/min時引風(fēng)機靜葉和小機轉(zhuǎn)速應(yīng)解自動，手動進(jìn)行調(diào)整。

高負(fù)荷降負(fù)荷時，為防止引風(fēng)機振動大，應(yīng)先減引風(fēng)機出力控制住振動后再減送風(fēng)機出力，可短時間冒微正壓運行（+50Pa以內(nèi)）。

4 結(jié)語

本文總結(jié)了汽動引風(fēng)機軸振大的大部分原因，汽動引風(fēng)機穩(wěn)定運行情況直接影響著機組的安全運行，通過以上優(yōu)化處理，消除火力發(fā)電機組汽動引風(fēng)機帶負(fù)荷軸振大故障，保證了機組的長期安全穩(wěn)定運行，提高了經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，真正實現(xiàn)了行業(yè)的節(jié)能減排。