探討鍋爐引風(fēng)機(jī)喘振異常與失速的原因與對策

蔣竹周

[摘 要]本文以某電廠鍋爐引風(fēng)機(jī)為例，分析其在運行中出現(xiàn)的失速、喘振異常的原因，得出引風(fēng)機(jī)在低負(fù)荷工況落入不穩(wěn)定工作區(qū)運行和選型不合理等原因，最后根據(jù)異常原因給予相應(yīng)的解決辦法，有效保證鍋爐引風(fēng)機(jī)的穩(wěn)定運行。

[關(guān)鍵詞]鍋爐；引風(fēng)機(jī)；失速；喘振；異常

中圖分類號：TM12 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2015）31-0018-01

某電廠工程所采用鍋爐為2x300MW機(jī)組，鍋爐采用四角切圓燃燒方式和中間儲倉式制粉系統(tǒng)，同時所配用的引風(fēng)機(jī)為可調(diào)軸流式通風(fēng)機(jī)，其中部分參數(shù)如下：風(fēng)機(jī)型號（TB工況：G158/280，BMCR工況：G158/180），流量（TB工況：277.72，BMCR工況：252.47），全壓：4910，葉片數(shù)16，額定轉(zhuǎn)速：735。

1 鍋爐引風(fēng)機(jī)失速、喘振異?，F(xiàn)象及發(fā)生機(jī)理

第一，引風(fēng)機(jī)失速即葉片葉弦的夾角和氣流方向被稱為沖角，會使進(jìn)入風(fēng)機(jī)葉柵的氣流沖角隨著開得過大的風(fēng)機(jī)動葉而增大，一旦沖角超過臨界值，葉片背面尾端立即會出現(xiàn)渦流區(qū)，沖角超過臨界值越多則表示失速越嚴(yán)重，同時會加大流體阻力，進(jìn)而堵塞流道，降低風(fēng)機(jī)風(fēng)壓后引發(fā)喘振。第二，軸流風(fēng)機(jī)運行中喘振是最特殊的現(xiàn)象，風(fēng)機(jī)風(fēng)量與出口壓力不對應(yīng)是造成風(fēng)機(jī)喘振的原因。喘振指風(fēng)機(jī)在運行于不穩(wěn)定區(qū)域內(nèi)并引起電流、風(fēng)量和壓力的大幅度脈動及管道和風(fēng)機(jī)劇烈震動的現(xiàn)象。高壓頭，大容量風(fēng)機(jī)發(fā)生喘振的危害很大，會直接損壞設(shè)備和軸承，鍋爐的安全運行也會受風(fēng)機(jī)事故的直接影響。

2 鍋爐引風(fēng)機(jī)失速、喘振異常的原因

2.1 風(fēng)機(jī)失速原因

如果風(fēng)機(jī)長時間運行于失速區(qū)，必然會損壞葉輪的機(jī)械部件或造成葉片斷裂，因此則有相關(guān)風(fēng)機(jī)制制造廠規(guī)定，如果風(fēng)機(jī)運行于失速區(qū)域內(nèi)超過15h則需立即更換葉片。但對于機(jī)組來說，風(fēng)機(jī)失速會造成設(shè)備出現(xiàn)跳閘現(xiàn)象，同時會減少機(jī)組負(fù)荷及迫使單側(cè)通風(fēng)組停止運行。本文所研究引風(fēng)機(jī)的參數(shù)如表1所示：

從表1中可得知，喘振前機(jī)組負(fù)荷為600MV，引風(fēng)機(jī)動葉開度在93%左右，引風(fēng)機(jī)喘振時的進(jìn)口壓力、馬達(dá)電流和進(jìn)口煙氣流量呈大幅度周期性脈動，同時爐膛負(fù)壓的波動也較大。引風(fēng)機(jī)出現(xiàn)喘振時的參數(shù)如表2所示：首先發(fā)生喘振的B側(cè)引風(fēng)機(jī)，馬達(dá)電流也下降到215A，之后A側(cè)引風(fēng)機(jī)也開始出現(xiàn)喘振，還產(chǎn)生搶風(fēng)現(xiàn)象，導(dǎo)致進(jìn)口煙氣流量、進(jìn)口壓力、馬達(dá)電流的波動變化較大。恰好引風(fēng)機(jī)附近有運行人員巡檢，當(dāng)場聽到周期性和劇烈的噪音與振動。

2.2 引風(fēng)機(jī)喘振原因

空預(yù)器的煙氣測壓差過大增加引風(fēng)機(jī)進(jìn)口管路阻力，最終出現(xiàn)如圖1管路特性曲線中所顯示的變陡現(xiàn)象。對此引風(fēng)機(jī)需不斷增加出力使?fàn)t膛負(fù)壓維持到相應(yīng)的范圍，引風(fēng)機(jī)電流會隨著動葉不斷地開大而增加，進(jìn)而導(dǎo)致引風(fēng)機(jī)進(jìn)入不穩(wěn)定工況區(qū)域，造成引風(fēng)機(jī)失速，失速惡化則會發(fā)生喘振并發(fā)展為和另一臺引風(fēng)機(jī)搶風(fēng)情況，最終導(dǎo)致兩臺引風(fēng)機(jī)進(jìn)口煙氣流量、馬達(dá)電流、進(jìn)口壓力出現(xiàn)大幅度交替脈動，使機(jī)組和設(shè)備的安全運行受到嚴(yán)重威脅。

2.3 引風(fēng)機(jī)失速與喘振的聯(lián)系和區(qū)別

軸流式風(fēng)機(jī)的基本屬性即失速，每個引風(fēng)機(jī)上的葉輪可以都會出現(xiàn)不穩(wěn)定的失速現(xiàn)象，但這種失速現(xiàn)象是肉眼看不到的，處于隱性之中。肉眼無法看到的，因此只能采用高頻測試器和高靈敏度儀器對其探測。但喘振和它不同的一點就在于是顯行的。風(fēng)機(jī)的流量、壓力、功率等脈動會在發(fā)生喘振時伴隨著噪聲有劇烈明顯的晃動，但需指出的一點是，喘振至?xí)霈F(xiàn)在一定的條件內(nèi)，如同等風(fēng)機(jī)安裝在不同系統(tǒng)就會出現(xiàn)喘振和不喘振現(xiàn)象。此外，葉片結(jié)構(gòu)特性也是造成風(fēng)機(jī)失速的因素之一，從開始到結(jié)束其基本規(guī)律都一直存在，其運行不會受系統(tǒng)容積形狀的影響。

3 鍋爐引風(fēng)機(jī)失速、喘振異常解決辦法

3.1 合理選擇引風(fēng)機(jī)型號和型式

風(fēng)機(jī)選型的合理確定是保證其經(jīng)濟(jì)安全運行的前提，其設(shè)計參數(shù)更要嚴(yán)格把握，如果參數(shù)過大，會導(dǎo)致風(fēng)機(jī)不能運行在高效區(qū)域內(nèi)，使風(fēng)機(jī)運行效果受到影響，同時會導(dǎo)致風(fēng)機(jī)進(jìn)出口管道產(chǎn)生強(qiáng)烈振動，進(jìn)而威脅機(jī)組的安全運行，但參數(shù)過小同樣會造成引風(fēng)機(jī)和實際機(jī)組滿發(fā)的需求不符。是目前我國電站風(fēng)機(jī)選型參數(shù)主要根據(jù)鍋爐最大蒸發(fā)量所需風(fēng)（煙）量計算阻力，同時再加上一定的富裕量，因此設(shè)計裕量是合理確定引風(fēng)機(jī)型號的關(guān)鍵參考標(biāo)準(zhǔn)。需指出的是，風(fēng)機(jī)選型需有以下參數(shù)：BMCR工況、鍋爐點火啟動工況、50%BMCR工況、選型工況（TB）等，在選型過程中首先根據(jù)TB工況參數(shù)選取風(fēng)機(jī)型式和型號大小，之后在所選擇的風(fēng)機(jī)性能特性曲線圖上畫出系統(tǒng)阻力特性，以此觀察所要選的風(fēng)機(jī)是否和安全穩(wěn)定運行的需求相符。

3.2 采用先進(jìn)的調(diào)節(jié)方式和編制具體的風(fēng)機(jī)規(guī)程

風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)最適用的方法即變轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)，之后選用不同性能的風(fēng)機(jī)，如進(jìn)風(fēng)箱進(jìn)口百葉窗式擋板調(diào)節(jié)的離心式風(fēng)機(jī)、靜葉調(diào)節(jié)軸流式風(fēng)機(jī)、入口導(dǎo)葉調(diào)節(jié)離心風(fēng)機(jī)、動葉調(diào)節(jié)軸流式風(fēng)機(jī)等。有時風(fēng)機(jī)中的葉片角度會在運行中因為系統(tǒng)計算誤差、調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)動作不當(dāng)或系統(tǒng)積灰阻塞等原因?qū)е嘛L(fēng)機(jī)進(jìn)入失速區(qū)域，或另一臺風(fēng)機(jī)并入時受操作不當(dāng)影響，導(dǎo)致第二臺風(fēng)機(jī)失速線的最低點要低于第一臺風(fēng)機(jī)運行壓力，由此造成第二臺風(fēng)機(jī)出現(xiàn)喘振，甚至有時還會造成母管壓力失衡。因此電廠應(yīng)在風(fēng)機(jī)投入運行前根據(jù)制造廠提供的資料和系統(tǒng)具體條件詳細(xì)編制風(fēng)機(jī)運行規(guī)程，最后把所制定的規(guī)程作為該類設(shè)備運檢的參考標(biāo)準(zhǔn)。

3.3 防止引風(fēng)機(jī)喘振的具體辦法

針對鍋爐引風(fēng)機(jī)發(fā)生喘振原因并結(jié)合日常運行維護(hù)中常出現(xiàn)的問題，可從以下解決方法著手：首先在運行中加強(qiáng)監(jiān)視空預(yù)器煙氣側(cè)差壓，一旦差壓異常升高時則及時增加吹灰次數(shù)，防止空預(yù)器堵灰。其次要保證鍋爐啟動和停止中及時通過刁姐燃油流量防止低負(fù)荷，避免油槍出力過大而造成不充分燃燒現(xiàn)象，導(dǎo)致煙氣中的油（水）氣凝結(jié)造成空預(yù)器換熱元件銹蝕發(fā)生堵灰。第三改造不合理管道布置和低效率運行風(fēng)機(jī)；目前，我國大型電廠使用的高校電站風(fēng)機(jī)受多種原因限制，導(dǎo)致電廠內(nèi)堆積不少低效率運行風(fēng)機(jī)，那么對此類風(fēng)機(jī)進(jìn)行改造對提高運行效率起著重要的促進(jìn)作用，同時也是我國電站風(fēng)機(jī)節(jié)能的關(guān)鍵途徑。第四運行中盡可能的控制引風(fēng)機(jī)的動葉開度不超過85%，一旦超過這個范圍值需需通過降低機(jī)組負(fù)荷或鍋爐氧量對動葉進(jìn)行控制。

4 結(jié)語

總而言之，鍋爐引風(fēng)機(jī)失速和喘振原因和煙氣側(cè)差壓過高和空預(yù)器堵塞有著緊密的聯(lián)系，尤其煙氣側(cè)差壓過高會導(dǎo)致引風(fēng)機(jī)進(jìn)入不穩(wěn)定工作程序進(jìn)行工作，也和風(fēng)機(jī)的選型不合理有關(guān)，引風(fēng)機(jī)在較為陡峭的工況中運行。對此，需采用化學(xué)藥物及高壓水沖洗孔預(yù)器，及時更換部分損壞嚴(yán)重的換熱箱，加強(qiáng)監(jiān)視空預(yù)器測壓差，選擇合適的引風(fēng)機(jī)，確保風(fēng)機(jī)在失速裕度足夠且穩(wěn)定區(qū)域內(nèi)運行。

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