影響電站軸流風機可靠性的幾個因素及防范對策
發布時間：2010-01-14 共1頁
摘 要：說明了電站風機可靠性的概念及影響因素，提出了在設計和運行中提高軸流風機可靠性的對策。要提高軸流風機可靠性，在選型、設計、運行、調整與維護方面都要做好一定的措施。
風機是火力發電廠中的關鍵輔機，軸流風機因效率高和能耗低而被廣泛采用。在實際運行中，不少電廠因軸流風機特別是動葉可調軸流風機的可靠性差，頻頻發生故障，導致電廠非計劃停機或減負荷，影響了機組發電量。近幾年來，廣東地區的幾家電廠如珠江電廠4×300MW、南海電廠2×200MW、恒運C廠1×210MW均發生過動葉可調軸流風機斷葉片事故，也有在同一電廠反復多次發生，嚴重影響機組安全滿發。因此，從根本上解決這些問題，提高型火電廠軸流風機運行的可靠性顯得十分必要和迫切。
1、電站風機可靠性概念
電站風機可靠性統計的狀態劃分如下：
送引風機運行可靠性可用以下兩個重要參數說明。
90年代以前，我國型電站（125MW及以上）鍋爐風機引起的非計劃停機和非計劃降負荷較頻繁，據統計，在125MW、200MW、300MW及600MW機組中，按電廠損失的等效停運小時算，送、引風機均排在影響因素的前10位，與發達國家的差距較。
90年代以后，我國幾個主要電站風機制造廠設備質量提高較快，針對我國電廠的實際情況，引進外國先進技術，使電站風機特別是動葉可調軸流風機的可靠性不斷地得到提高。例如：1997年某鼓風機廠對其利用引進技術生產的、在15套300MW火電機組中使用的28臺動葉可調軸流式送風機和24臺動葉可調軸流式引風機進行可靠性分析，發現其運行率已達99%.其他廠家的產品的可靠性也有較的提高。
2、影響軸流風機可靠性的因素
2.1電站風機事故分類
第1類事故：風機故障引起火電機組退出運行。
第2類事故：風機故障只引起火電機組出力降低，還沒有造成火電機組退出運行，或送、引風機僅有某一臺退出運行。
第3類事故：風機損壞不嚴重，不需要送、引風機退出運行進行維修。
第1、2類事故直接影響風機運行可靠性，第3類則是潛在的影響因素。
2.2軸流風機主要故障
a）轉子故障。如轉子不平衡、轉子振動等，最嚴重的甚至發生葉輪飛車事故。
b）葉片產生裂紋或斷裂。在送、引風機上均有可能發生，近幾年在多個型電廠已發生多宗。
c）葉片磨損。主要是發生在引風機上。由于電除塵器投入時機掌握不好或電除塵器故障，造成引風機磨損。這是燃煤電站引風機最容易發生的故障。
d）軸承損壞。
e）電機故障。如過電流等，嚴重時燒壞電機。
f）油站漏油，調節油壓不穩定。既影響風機的調節性能也威脅風機的安全。
2.3軸流風機發生故障的原因
2.3.1產品設計和制造方面
a）結構設計不合理，強度設計中未充分考慮動荷載。
b）氣動設計不完善。對氣動特性、膨脹不明。
c）葉片強度安全系數不夠，葉片材質差。
d）葉片鑄造質量差。
e）焊接、裝配質量差。如葉片螺栓脫落打壞葉片等。
f）控制油站質量差。
g）監測、保護附件失靈。
2.3.2運行、檢修方面
a）軸流風機長期在失速條件下工作，氣流壓力脈動幅值顯著增加，葉片共振受損。
b）不按風機特性要求進行啟動并車，風機工況與系統特性不匹配。
c）不投電除塵或電除塵效率低導致風機入口含塵濃度高。
d）兩臺風機并列運行時，兩者工作點差異較。
e）軸流風機喘振保護失靈。
f）無定期檢修或檢修不良。
2.3.3安裝方面
a）軸系不平衡或聯接不好，導致風機振動、軸承、聯軸器易損壞。
b）執行機構安裝誤差，就地指示值與控制室反饋值不一致，導致操作不準確。
2.3.4風機選型與系統設計方面
風機選型不當造成風機實際運行點在不穩定氣流區或接近甚至進入失速區，以及風機管路系統特性不合理，均可造成風機轉子有關部件的疲勞與損壞。
3、提高軸流風機可靠性的措施
3.1選型
電站鍋爐風機的型式一般有離心式、靜葉可調軸流和動葉可調軸流風機，應根據具體使用場合，經技術經濟比較確定風機型式。
選擇軸流風機時，設計點應落在效率最高、并在此基礎上動葉角度再開10°～15°的曲線上，這樣，即使機組在低于額定工況下運行，風機仍可在最高效率區內運行。
對于燃煤鍋爐，由于動葉可調軸流風機圓周速度高，考慮到磨損問題，宜采用中速，不宜選用過高轉速。
3.2并聯設計與運行
在選擇動葉可調軸流風機的參數時，除了按有關規程規定給出裕度外，還要依據電廠實際情況，不僅考慮最保證工況點（TB）、MCR工況、100%負荷工況，還要考慮點火工況以及風機安全并車工況。后兩種工況往往被人忽視而給風機的調試與運行帶來困難。故應特別注意動葉可調軸流風機的并聯設計與運行。 兩臺風機并聯運行在C點，但每臺風機運行在各自特性曲線的A點上。當第1臺風機保持同樣葉片角度運行時，運行點將移到B點，第2臺風機要啟動并入時，關閉出口門啟動，葉片角度調至最小。打開隔離門后，第2臺風機將在D點運行，逐漸開其角度，并調小第1臺風機角度，它們的運行點將分別沿DE和BE線移動，到達E點時兩臺風機并聯，再同時調節兩臺風機到所需的參數。
可以看出，當第1臺風機運行點壓力高于第2臺風機失速線的最低點S的壓力時，第2臺風機啟動將發生喘振，這時需降低第1臺風機出力，使B點位于S點之下再啟動第2臺風機。
3.3其他設計措施
如果可以降低風機負荷，總是可以并車的，如燃油鍋爐。但對于某些燃煤鍋爐，例如中速直吹式制粉系統的冷一次風機，由于其制粉系統必須有一個最低的干燥出力要求和送粉壓頭，在風機出力下降受到限制的情況下，有兩個方法解決并聯運行問題。一是選擇風機時計算好單臺風機按要求工況運行時系統阻力，使S點高于該阻力線，這意味著設計點位于特性曲線更下端，以致壓頭較高風機效率較低。二是可以在軸流風機風道上加一個旁路再循環門，啟動該風機時，先關閉出口門，打開循環門。待第2臺風機越過失速線后打開出口門，關閉循環門，這樣做的缺點是增加了初投資，增加了送風倒回泄漏的可能性。
在設計風機進出口連接管道時，要力求避免產生渦流的可能性，某些轉彎處還應采取加裝導流板的措施。
3.4調整與維護
a）必須確保動葉實際角度與就地指示值及與控制室反饋值相一致。若誤差，運行人員便難以判斷動葉真實角度，從而影響運行工況。嚴重時，風機因長時間處于失速邊緣或失速區內運行而導致斷葉片事故的發生。
b）對于燃煤電站，不能讓引風機長期在超標煙塵中受磨。解決軸流風機磨損問題的關鍵是降低風機入口含塵濃度和灰粒尺寸。為此，應加強清灰等工作。
c）加強對電除塵器的管理，確保電除塵器運行正常，減少煙塵對引風機葉片的磨損。
d）確保風機喘振保護正常投入。
4、結束語
軸流風機特別是動葉可調軸流風機現在及將來在火力發電廠中都被廣泛使用，其運行可靠性對電廠按計劃穩發滿發至關重要。我國電站風機可靠性與先進國家差距正在縮小。要提高風機運行可靠性，除了須提高風機本身設計、制造質量外，設計選型、運行及維護方式也至關重要。
風機是火力發電廠中的關鍵輔機，軸流風機因效率高和能耗低而被廣泛采用。在實際運行中，不少電廠因軸流風機特別是動葉可調軸流風機的可靠性差，頻頻發生故障，導致電廠非計劃停機或減負荷，影響了機組發電量。近幾年來，廣東地區的幾家電廠如珠江電廠4×300MW、南海電廠2×200MW、恒運C廠1×210MW均發生過動葉可調軸流風機斷葉片事故，也有在同一電廠反復多次發生，嚴重影響機組安全滿發。因此，從根本上解決這些問題，提高型火電廠軸流風機運行的可靠性顯得十分必要和迫切。
1、電站風機可靠性概念
電站風機可靠性統計的狀態劃分如下：
送引風機運行可靠性可用以下兩個重要參數說明。
90年代以前，我國型電站（125MW及以上）鍋爐風機引起的非計劃停機和非計劃降負荷較頻繁，據統計，在125MW、200MW、300MW及600MW機組中，按電廠損失的等效停運小時算，送、引風機均排在影響因素的前10位，與發達國家的差距較。
90年代以后，我國幾個主要電站風機制造廠設備質量提高較快，針對我國電廠的實際情況，引進外國先進技術，使電站風機特別是動葉可調軸流風機的可靠性不斷地得到提高。例如：1997年某鼓風機廠對其利用引進技術生產的、在15套300MW火電機組中使用的28臺動葉可調軸流式送風機和24臺動葉可調軸流式引風機進行可靠性分析，發現其運行率已達99%.其他廠家的產品的可靠性也有較的提高。
2、影響軸流風機可靠性的因素
2.1電站風機事故分類
第1類事故：風機故障引起火電機組退出運行。
第2類事故：風機故障只引起火電機組出力降低，還沒有造成火電機組退出運行，或送、引風機僅有某一臺退出運行。
第3類事故：風機損壞不嚴重，不需要送、引風機退出運行進行維修。
第1、2類事故直接影響風機運行可靠性，第3類則是潛在的影響因素。
2.2軸流風機主要故障
a）轉子故障。如轉子不平衡、轉子振動等，最嚴重的甚至發生葉輪飛車事故。
b）葉片產生裂紋或斷裂。在送、引風機上均有可能發生，近幾年在多個型電廠已發生多宗。
c）葉片磨損。主要是發生在引風機上。由于電除塵器投入時機掌握不好或電除塵器故障，造成引風機磨損。這是燃煤電站引風機最容易發生的故障。
d）軸承損壞。
e）電機故障。如過電流等，嚴重時燒壞電機。
f）油站漏油，調節油壓不穩定。既影響風機的調節性能也威脅風機的安全。
2.3軸流風機發生故障的原因
2.3.1產品設計和制造方面
a）結構設計不合理，強度設計中未充分考慮動荷載。
b）氣動設計不完善。對氣動特性、膨脹不明。
c）葉片強度安全系數不夠，葉片材質差。
d）葉片鑄造質量差。
e）焊接、裝配質量差。如葉片螺栓脫落打壞葉片等。
f）控制油站質量差。
g）監測、保護附件失靈。
2.3.2運行、檢修方面
a）軸流風機長期在失速條件下工作，氣流壓力脈動幅值顯著增加，葉片共振受損。
b）不按風機特性要求進行啟動并車，風機工況與系統特性不匹配。
c）不投電除塵或電除塵效率低導致風機入口含塵濃度高。
d）兩臺風機并列運行時，兩者工作點差異較。
e）軸流風機喘振保護失靈。
f）無定期檢修或檢修不良。
2.3.3安裝方面
a）軸系不平衡或聯接不好，導致風機振動、軸承、聯軸器易損壞。
b）執行機構安裝誤差，就地指示值與控制室反饋值不一致，導致操作不準確。
2.3.4風機選型與系統設計方面
風機選型不當造成風機實際運行點在不穩定氣流區或接近甚至進入失速區，以及風機管路系統特性不合理，均可造成風機轉子有關部件的疲勞與損壞。
3、提高軸流風機可靠性的措施
3.1選型
電站鍋爐風機的型式一般有離心式、靜葉可調軸流和動葉可調軸流風機，應根據具體使用場合，經技術經濟比較確定風機型式。
選擇軸流風機時，設計點應落在效率最高、并在此基礎上動葉角度再開10°～15°的曲線上，這樣，即使機組在低于額定工況下運行，風機仍可在最高效率區內運行。
對于燃煤鍋爐，由于動葉可調軸流風機圓周速度高，考慮到磨損問題，宜采用中速，不宜選用過高轉速。
3.2并聯設計與運行
在選擇動葉可調軸流風機的參數時，除了按有關規程規定給出裕度外，還要依據電廠實際情況，不僅考慮最保證工況點（TB）、MCR工況、100%負荷工況，還要考慮點火工況以及風機安全并車工況。后兩種工況往往被人忽視而給風機的調試與運行帶來困難。故應特別注意動葉可調軸流風機的并聯設計與運行。 兩臺風機并聯運行在C點，但每臺風機運行在各自特性曲線的A點上。當第1臺風機保持同樣葉片角度運行時，運行點將移到B點，第2臺風機要啟動并入時，關閉出口門啟動，葉片角度調至最小。打開隔離門后，第2臺風機將在D點運行，逐漸開其角度，并調小第1臺風機角度，它們的運行點將分別沿DE和BE線移動，到達E點時兩臺風機并聯，再同時調節兩臺風機到所需的參數。
可以看出，當第1臺風機運行點壓力高于第2臺風機失速線的最低點S的壓力時，第2臺風機啟動將發生喘振，這時需降低第1臺風機出力，使B點位于S點之下再啟動第2臺風機。
3.3其他設計措施
如果可以降低風機負荷，總是可以并車的，如燃油鍋爐。但對于某些燃煤鍋爐，例如中速直吹式制粉系統的冷一次風機，由于其制粉系統必須有一個最低的干燥出力要求和送粉壓頭，在風機出力下降受到限制的情況下，有兩個方法解決并聯運行問題。一是選擇風機時計算好單臺風機按要求工況運行時系統阻力，使S點高于該阻力線，這意味著設計點位于特性曲線更下端，以致壓頭較高風機效率較低。二是可以在軸流風機風道上加一個旁路再循環門，啟動該風機時，先關閉出口門，打開循環門。待第2臺風機越過失速線后打開出口門，關閉循環門，這樣做的缺點是增加了初投資，增加了送風倒回泄漏的可能性。
在設計風機進出口連接管道時，要力求避免產生渦流的可能性，某些轉彎處還應采取加裝導流板的措施。
3.4調整與維護
a）必須確保動葉實際角度與就地指示值及與控制室反饋值相一致。若誤差，運行人員便難以判斷動葉真實角度，從而影響運行工況。嚴重時，風機因長時間處于失速邊緣或失速區內運行而導致斷葉片事故的發生。
b）對于燃煤電站，不能讓引風機長期在超標煙塵中受磨。解決軸流風機磨損問題的關鍵是降低風機入口含塵濃度和灰粒尺寸。為此，應加強清灰等工作。
c）加強對電除塵器的管理，確保電除塵器運行正常，減少煙塵對引風機葉片的磨損。
d）確保風機喘振保護正常投入。
4、結束語
軸流風機特別是動葉可調軸流風機現在及將來在火力發電廠中都被廣泛使用，其運行可靠性對電廠按計劃穩發滿發至關重要。我國電站風機可靠性與先進國家差距正在縮小。要提高風機運行可靠性，除了須提高風機本身設計、制造質量外，設計選型、運行及維護方式也至關重要。
