軸流風(fēng)機(jī)喘振事故原因分析及防治對(duì)策

張仁聰

（湛江中粵能源有限公司，廣東 湛江524000）

0 引言

風(fēng)機(jī)是一種將原動(dòng)機(jī)的機(jī)械能用于輸送氣體、給予氣體能量的機(jī)械。動(dòng)葉可調(diào)軸流風(fēng)機(jī)相對(duì)于離心式風(fēng)機(jī)具有體積小、重量輕、低負(fù)荷運(yùn)行效率高、調(diào)節(jié)范圍大、對(duì)負(fù)荷變化反應(yīng)快等優(yōu)點(diǎn)，因此在大、中容量的火電機(jī)組上得到了廣泛使用。但由于其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，動(dòng)葉可調(diào)軸流風(fēng)機(jī)也存在失速區(qū)間大、易發(fā)生喘振等問(wèn)題。某公司一期工程2×600MW機(jī)組安裝了2臺(tái)軸流式動(dòng)葉可調(diào)引風(fēng)機(jī)，2014年2月發(fā)生了風(fēng)機(jī)喘振事故，影響了機(jī)組安全運(yùn)行，給公司造成了嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。

1 風(fēng)機(jī)喘振的機(jī)理

喘振是具有“駝峰”形式性能曲線的風(fēng)機(jī)與管網(wǎng)聯(lián)合工作時(shí)進(jìn)入失速區(qū)間的不穩(wěn)定運(yùn)行工況。圖1為軸流風(fēng)機(jī)—管網(wǎng)系統(tǒng)聯(lián)合工作特性曲線。曲線1為典型軸流風(fēng)機(jī)特性曲線，曲線2為管網(wǎng)阻力特性曲線。風(fēng)機(jī)與管網(wǎng)阻力特性曲線相交于A點(diǎn)（即工作點(diǎn)）。此時(shí)風(fēng)機(jī)輸出流量為QA，管路消耗的能量與風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的能量達(dá)到平衡，所以工作是穩(wěn)定的。當(dāng)管網(wǎng)阻力增加時(shí)，阻力曲線變陡向左移，風(fēng)機(jī)的工作點(diǎn)也沿著曲線向左方移動(dòng)至K點(diǎn)，即風(fēng)機(jī)最小流量極限工作點(diǎn)，其流量為QK，當(dāng)流量繼續(xù)減小至QF時(shí)，QF＜QK。由于管網(wǎng)容量比較大，故流量剛達(dá)到F點(diǎn)一瞬間，管網(wǎng)的壓力仍為PK，此時(shí)風(fēng)機(jī)的出口壓力為PF，且PF＜PK，氣流由管網(wǎng)流入風(fēng)機(jī)中，出現(xiàn)了負(fù)流量，工作點(diǎn)由K點(diǎn)跳到C點(diǎn)，這時(shí)PC＝PK。由于倒流的出現(xiàn)，又造成管網(wǎng)壓力不斷下降，風(fēng)機(jī)的工作點(diǎn)很快由C點(diǎn)降到D點(diǎn)，這時(shí)流量QD＝0，倒流現(xiàn)象停止。由于風(fēng)機(jī)仍繼續(xù)運(yùn)行，所以當(dāng)管網(wǎng)壓力降低到D點(diǎn)相應(yīng)壓力時(shí)，風(fēng)機(jī)又重新開(kāi)始輸出流量。為了和管網(wǎng)阻力相平衡，相應(yīng)的工況點(diǎn)又跳到E點(diǎn)。只要流量保持小于QK，上述過(guò)程又重復(fù)出現(xiàn)，即發(fā)生了喘振。在典型的可調(diào)動(dòng)葉軸流風(fēng)機(jī)曲線上，每一個(gè)動(dòng)葉開(kāi)度都有各自的失速點(diǎn)K，所有K點(diǎn)的連線即失速線，如圖2所示，風(fēng)機(jī)的工作點(diǎn)必須在失速線下面才能正常工作。

圖1 軸流風(fēng)機(jī)—管網(wǎng)系統(tǒng)聯(lián)合工作特性曲線

圖2 軸流風(fēng)機(jī)的失速線

2 風(fēng)機(jī)喘振實(shí)例

2014年2月11日上午12：06，＃2機(jī)組負(fù)荷592MW，A、B、C、D、E、F6臺(tái)磨煤機(jī)運(yùn)行，總給煤量255t／h。風(fēng)煙系統(tǒng)相關(guān)參數(shù)如下：（1）空預(yù)器A壓差2659Pa，空預(yù)器B壓差2800Pa；（2）增壓風(fēng)機(jī)動(dòng)葉開(kāi)度66.4%，電流472A；（3）引風(fēng)機(jī)A動(dòng)葉開(kāi)度89.39%，電流417A；引風(fēng)機(jī)B動(dòng)葉開(kāi)度97.7%，電流414A。機(jī)組升負(fù)荷過(guò)程中，引風(fēng)機(jī)B動(dòng)葉開(kāi)度達(dá)到99.7%，入口負(fù)壓－6939Pa，發(fā)喘振報(bào)警，其電流由414A下降至168A，引風(fēng)機(jī)A電流由417A升至591A。在引風(fēng)機(jī)B喘振報(bào)警期間，該風(fēng)機(jī)軸承X、Y方向振動(dòng)值均上升，非驅(qū)動(dòng)端軸承Y方向振動(dòng)值達(dá)到4.7mm／s。12：06：38，值班員快速減燃料，投入 A磨等離子，并手動(dòng)關(guān)小引風(fēng)機(jī)B和增壓風(fēng)機(jī)動(dòng)葉，手動(dòng)調(diào)節(jié)爐膛壓力、增壓風(fēng)機(jī)入口負(fù)壓、蒸汽壓力、溫度和汽包水位等參數(shù)。12：07：52，增壓風(fēng)機(jī)入口負(fù)壓－1588Pa，緊急跳閘F磨，給煤量減至136t／h，繼續(xù)關(guān)小引風(fēng)機(jī) B、增壓風(fēng)機(jī)動(dòng)葉。12：08：33，＃2機(jī)組負(fù)荷540MW，引風(fēng)機(jī)B動(dòng)葉開(kāi)度為34.76%時(shí)，失速延時(shí)2min時(shí)間到，引風(fēng)機(jī)B喘振保護(hù)動(dòng)作，引風(fēng)機(jī)B跳閘，聯(lián)跳送風(fēng)機(jī)B，增壓風(fēng)機(jī)入口負(fù)壓達(dá)到－1438Pa，值班員降負(fù)荷至338MW，調(diào)整機(jī)組各項(xiàng)參數(shù)，維持機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行。

3 原因分析

引風(fēng)機(jī)性能曲線如圖3所示。

圖3 引風(fēng)機(jī)性能曲線圖

3.1 引風(fēng)機(jī)性能曲線參數(shù)計(jì)算過(guò)程（取2月11日12：06＃2機(jī)組數(shù)據(jù)）

引風(fēng)機(jī)B全壓計(jì)算：（1）引風(fēng)機(jī)B入口壓力：P入＝－6884Pa；（2）引風(fēng)機(jī)B出口壓力：P出＝56Pa；（3）全壓：P全風(fēng)壓＝P出－P入＝6940Pa。

引風(fēng)機(jī)B比功計(jì)算（由煙氣密度表查出當(dāng)時(shí)煙氣密度ρ＝0.85kg／m3）：引 風(fēng) 機(jī) B 比 功 ＝P全風(fēng)壓／ρ＝6940／0.85＝8165J／kg。

3.2 引風(fēng)機(jī)B失速喘振原因分析

（1）從圖3中可以查到，在引風(fēng)機(jī)B比功8165J／kg和動(dòng)葉開(kāi)度96%時(shí)，以增壓風(fēng)機(jī)出口流量折算出引風(fēng)機(jī)B出口流量約為350m3／s，引風(fēng)機(jī)B正處于喘振不穩(wěn)定區(qū)域，造成風(fēng)機(jī)失速喘振（圖4）。（2）當(dāng)時(shí)，＃2機(jī)組負(fù)荷較高，鍋爐燃用煤種熱值較低，需投入6套制粉系統(tǒng)運(yùn)行，鍋爐總風(fēng)量增大，引風(fēng)機(jī)動(dòng)葉接近全開(kāi)，增加了風(fēng)量及煙氣量，空預(yù)器壓差及除塵器壓差增大，引風(fēng)機(jī)入口負(fù)壓增大，其中空預(yù)器A壓差2659Pa，空預(yù)器B壓差2800Pa，引風(fēng)機(jī)B入口負(fù)壓超過(guò)－6500Pa，當(dāng)機(jī)組AGC加負(fù)荷時(shí)，鍋爐風(fēng)量超調(diào)，引風(fēng)機(jī)B在接近出力臨界狀態(tài)下運(yùn)行，入口負(fù)壓最大達(dá)－6931Pa，造成比功增加，風(fēng)機(jī)進(jìn)入工作不穩(wěn)定區(qū)。

圖4 風(fēng)機(jī)喘振時(shí)各主要參數(shù)變化圖

4 防治對(duì)策

（1）根據(jù)每天的機(jī)組負(fù)荷曲線和設(shè)備狀況制定上煤方案，確保機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行，盡量不同時(shí)投運(yùn)6臺(tái)磨煤機(jī)。（2）根據(jù)引風(fēng)機(jī)運(yùn)行性能曲線，加強(qiáng)對(duì)風(fēng)機(jī)入口壓力的監(jiān)視調(diào)整，控制風(fēng)機(jī)入口負(fù)壓，避免風(fēng)機(jī)進(jìn)入不穩(wěn)定工作區(qū)。（3）嚴(yán)格控制空預(yù)器和除塵器壓差，減小煙道阻力損失。（4）加強(qiáng)儀表維護(hù)力度，定期吹掃校驗(yàn)，確保數(shù)據(jù)真實(shí)可靠。（5）加強(qiáng)對(duì)磨煤機(jī)的維護(hù)管理，確保各磨煤機(jī)煤粉細(xì)度合格，控制磨煤機(jī)出口風(fēng)溫在規(guī)程規(guī)定范圍內(nèi)。（6）合理控制配風(fēng)，充分利用各臺(tái)風(fēng)機(jī)出力。（7）制定風(fēng)機(jī)跳閘時(shí)發(fā)生風(fēng)機(jī)反轉(zhuǎn)的剎車處理方案及應(yīng)對(duì)措施，縮短機(jī)組恢復(fù)正常運(yùn)行的時(shí)間。（8）組織運(yùn)行值班員利用仿真機(jī)進(jìn)行風(fēng)機(jī)失速、跳閘的事故演練，提高值班員技能水平。

5 結(jié)語(yǔ)

盡管軸流風(fēng)機(jī)的失速和喘振是其自身設(shè)計(jì)所造成的固有缺陷，難以根除，但只要我們掌握其發(fā)生原理，采取一定的措施，就可減少甚至避免其發(fā)生，保證風(fēng)機(jī)安全正常運(yùn)行。

［1］郭立君.泵與風(fēng)機(jī)［M］.第3版.北京：中國(guó)電力出版社，2004

［2］李乃釗.軸流風(fēng)機(jī)喘振分析及防止對(duì)策［J］.廣東電力，1996（4）