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影响电站轴流风机可靠性的几个因素及防范对策
摘 要 说明了电站风机可靠性的概念及影响因素，提出了在设计和运行中提高轴流风机可靠性的对策。要提高轴流风机可靠性，在选型、设计、运行、调整与维护方面都要做好一定的措施。风机是火力发电厂中的关键辅机，轴流风机因效率高和能耗低而被广泛采用。在实际运行中，不少电厂因轴流风机特别是动叶可调轴流风机的可靠性差，频频发生故障，导致电厂非计划停机或减负荷，影响了机组发电量。近几年来，广东地区的几家电厂如珠江电厂4×300 MW、南海电厂2×200 MW、恒运C厂1×210 MW均发生过动叶可调轴流风机断叶片事故，也有在同一电厂反复多次发生，严重影响机组安全满发。因此，从根本上解决这些问题，提高大型火电厂轴流风机运行的可靠性显得十分必要和迫切。
1 电站风机可靠性概念
电站风机可靠性统计的状态划分如下：
送引风机运行可靠性可用以下两个重要参数说明。
式中 tSH——运行小时数，指风机处于运行状态的小时数；
tUOH——非计划停运小时数，指风机处于非计划停运状态的小时数，亦称事故停运小时数。
90年代以前，我国大型电站(125 MW及以上)锅炉风机引起的非计划停机和非计划降负荷较频繁，据统计，在125 MW、200 MW、300 MW及600 MW机组中，按电厂损失的等效停运小时算，送、引风机均排在影响因素的前10位，与发达国家的差距较大。
90年代以后，我国几个主要电站风机制造厂设备质量提高较快，针对我国电厂的实际情况，引进外国先进技术，使电站风机特别是动叶可调轴流风机的可靠性不断地得到提高。例如：1997年某鼓风机厂对其利用引进技术生产的、在15套300 MW火电机组中使用的28台动叶可调轴流式送风机和24台动叶可调轴流式引风机进行可靠性分析，发现其运行率已达99%。其他厂家的产品的可靠性也有较大的提高。
2 影响轴流风机可靠性的因素
2.1 电站风机事故分类
第1类事故：风机故障引起火电机组退出运行。
第2类事故：风机故障只引起火电机组出力降低，还没有造成火电机组退出运行，或送、引风机仅有某一台退出运行。
第3类事故：风机损坏不严重，不需要送、引风机退出运行进行维修。
第1、2类事故直接影响风机运行可靠性，第3类则是潜在的影响因素。
2.2 轴流风机主要故障
a)转子故障。如转子不平衡、转子振动等，最严重的甚至发生叶轮飞车事故。
b)叶片产生裂纹或断裂。在送、引风机上均有可能发生，近几年在多个大型电厂已发生多宗。
c)叶片磨损。主要是发生在引风机上。由于电除尘器投入时机掌握不好或电除尘器故障，造成引风机磨损。这是燃煤电站引风机最容易发生的故障。
d)轴承损坏。
e)电机故障。如过电流等，严重时烧坏电机。
f)油站漏油，调节油压不稳定。既影响风机的调节性能也威胁风机的安全。
2.3 轴流风机发生故障的原因
2.3.1 产品设计和制造方面
a)结构设计不合理，强度设计中未充分考虑动荷载。
b)气动设计不完善。对气动特性、膨胀不明。
c)叶片强度安全系数不够，叶片材质差。
d)叶片铸造质量差。
e)焊接、装配质量差。如叶片螺栓脱落打坏叶片等。
f)控制油站质量差。
g)监测、保护附件失灵。
2.3.2 运行、检修方面
a)轴流风机长期在失速条件下工作，气流压力脉动幅值显著增加，叶片共振受损。
b)不按风机特性要求进行启动并车，风机工况与系统特性不匹配。
c)不投电除尘或电除尘效率低导致风机入口含尘浓度高。
d)两台风机并列运行时，两者工作点差异较大。
e)轴流风机喘振保护失灵。
f)无定期检修或检修不良。
2.3.3 安装方面
a)轴系不平衡或联接不好，导致风机振动大、轴承、联轴器易损坏。
b)执行机构安装误差大，就地指示值与控制室反馈值不一致，导致操作不准确。
2.3.4 风机选型与系统设计方面
风机选型不当造成风机实际运行点在不稳定气流区或接近甚至进入失速区，以及风机管路系统特性不合理，均可造成风机转子有关部件的疲劳与损坏。
3 提高轴流风机可靠性的措施
3.1 选型
电站锅炉风机的型式一般有离心式、静叶可调轴流和动叶可调轴流风机，应根据具体使用场合，经技术经济比较确定风机型式。3种风机的比较见表1。
表1 3种风机的比较
项目 离心式 静调轴流 动调轴流
结构复杂程度 低 中 高
对介质含尘量的适应性 好 中 差
可比运行效率 低 中 高
可比设备价格 低 中 高
可靠性 高 中 低
选择轴流风机时，设计点应落在效率最高、并在此基础上动叶角度再开大10°～15°的曲线上，这样，即使机组在低于额定工况下运行，风机仍可在最高效率区内运行。
对于燃煤锅炉，由于动叶可调轴流风机圆周速度高，考虑到磨损问题，宜采用中速，不宜选用过高转速。
3.2 并联设计与运行
在选择动叶可调轴流风机的参数时，除了按有关规程规定给出裕度外，还要依据电厂实际情况，不仅考虑最大保证工况点(TB)、MCR工况、100%负荷工况，还要考虑点火工况以及风机安全并车工况。后两种工况往往被人忽视而给风机的调试与运行带来困难。故应特别注意动叶可调轴流风机的并联设计与运行。
两台风机并联运行在C点，但每台风机运行在各自特性曲线的A点上。当第1台风机保持同样叶片角度运行时，运行点将移到B点，第2台风机要启动并入时，关闭出口门启动，叶片角度调至最小。打开隔离门后，第2台风机将在D点运行，逐渐开大其角度，并调小第1台风机角度，它们的运行点将分别沿DE和BE线移动，到达E点时两台风机并联，再同时调节两台风机到所需的参数。
可以看出，当第1台风机运行点压力高于第2台风机失速线的最低点S的压力时，第2台风机启动将发生喘振，这时需降低第1台风机出力，使B点位于S点之下再启动第2台风机。
3.3 其他设计措施
如果可以降低风机负荷，总是可以并车的，如燃油锅炉。但对于某些燃煤锅炉，例如中速直吹式制粉系统的冷一次风机，由于其制粉系统必须有一个最低的干燥出力要求和送粉压头，在风机出力下降受到限制的情况下，有两个方法解决并联运行问题。一是选择风机时计算好单台风机按要求工况运行时系统阻力，使S点高于该阻力线，这意味着设计点位于特性曲线更下端，以致压头较高风机效率较低。二是可以在轴流风机风道上加一个旁路再循环门，启动该风机时，先关闭出口门，打开循环门。待第2台风机越过失速线后打开出口门，关闭循环门，这样做的缺点是增加了初投资，增加了送风倒回泄漏的可能性。
在设计风机进出口连接管道时，要力求避免产生涡流的可能性，某些转弯处还应采取加装导流板的措施。
3.4 调整与维护
a)必须确保动叶实际角度与就地指示值及与控制室反馈值相一致。若误差大，运行人员便难以判断动叶真实角度，从而影响运行工况。严重时，风机因长时间处于失速边缘或失速区内运行而导致断叶片事故的发生。
b)对于燃煤电站，不能让引风机长期在超标烟尘中受磨。解决轴流风机磨损问题的关键是降低风机入口含尘浓度和灰粒尺寸。为此，应加强清灰等工作。
c)加强对电除尘器的管理，确保电除尘器运行正常，减少烟尘对引风机叶片的磨损。
d)确保风机喘振保护正常投入。
4 结束语
轴流风机特别是动叶可调轴流风机现在及将来在火力发电厂中都被广泛使用，其运行可靠性对电厂按计划稳发满发至关重要。我国电站风机可靠性与先进国家差距正在缩小。要提高风机运行可靠性，除了须提高风机本身设计、制造质量外，设计选型、运行及维护方式也至关重要。
作者：罗必雄 孙超凡
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