動葉可調(diào)軸流式風(fēng)機調(diào)節(jié)故障原因分析及措施

秦建勇

（中國電建集團重慶工程有限公司，重慶400060）

1 引言

國家電投集團重慶合川發(fā)電有限公司3#、4#機組2×660MW超超臨界機組，分別于2013年8月和2014年6月投產(chǎn)，鍋爐型號DG2045/26.15-Ⅱ2變壓運行直流爐，前后墻對沖燃燒，一次中間再熱，單爐膛，平衡通風(fēng)，Π型布置。鍋爐一次風(fēng)機、送風(fēng)機、引風(fēng)機均為上海鼓風(fēng)機廠生產(chǎn)的TLT型動葉可調(diào)軸流式風(fēng)機，其型號分別為PAF17.2-12.5-2、FAF21.1-10-1、SAF31.5-20-2。

2018年4月至2020年5月期間，鍋爐風(fēng)機多次發(fā)生動葉調(diào)節(jié)故障，給機組安全經(jīng)濟穩(wěn)定運行帶來了極大的影響。

2 設(shè)備結(jié)構(gòu)及工作原理

本文以TLT型動葉可調(diào)軸流式風(fēng)機為例，風(fēng)機主要結(jié)構(gòu)由進口風(fēng)箱、機殼、轉(zhuǎn)子、擴壓器、聯(lián)軸器、動葉調(diào)節(jié)機構(gòu)、潤滑供油裝置和測量儀表等組成。通過動葉調(diào)節(jié)機構(gòu)來改變動葉片的安裝角，使風(fēng)機性能曲線移位，以產(chǎn)生一系列的工作點，從而滿足系統(tǒng)流量和壓力的變化需求。

TLT型動葉可調(diào)軸流式風(fēng)機其動葉調(diào)節(jié)機構(gòu)是由一套安裝在轉(zhuǎn)子內(nèi)部的調(diào)節(jié)元件和一套單獨的液壓調(diào)節(jié)裝置組成，包括液壓油系統(tǒng)、電動執(zhí)行器、伺服機構(gòu)、液壓缸、推盤、滑塊、調(diào)節(jié)桿、反饋裝置、定位軸等。伺服機構(gòu)與液壓缸主軸通過軸承連接，用連接扁鐵固定于機殼，液壓缸隨轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動，而伺服機構(gòu)不動；液壓缸的主軸上鉆有5個孔，中心孔是為了安裝位置反饋桿（也稱定位軸），此反饋桿一端固定于缸體上，另一端通過軸承與反饋齒條連接。這樣，位置反饋齒條做軸向往返移動，反饋齒條帶動輸出軸，輸出軸與一傳遞桿彈性連接在機殼上顯示出葉片角度的大小，同時又可轉(zhuǎn)換成電信號引到控制室作為葉片角度的開度指示。另一方面，反饋齒條又帶動傳動伺服閥(錯油門)齒條的齒輪，使伺服閥復(fù)位。而液壓缸中心周圍的4個孔是使缸體做軸向往返運動的供油回路。

其工作原理是電動執(zhí)行器通過操縱伺服機構(gòu)，使伺服閥供油通道發(fā)生變化，從而使液壓油缸內(nèi)固定的差動活塞2個側(cè)面的油量油壓發(fā)生變化，推動液壓缸缸體軸向移動，液壓缸推盤帶動滑塊及調(diào)節(jié)桿，使與之相連的葉柄軸發(fā)生轉(zhuǎn)動，從而使葉片角度產(chǎn)生變化。當(dāng)外部執(zhí)行器處在一個給定的位置時，液壓缸移動到差動活塞的2個側(cè)面上液壓油作用力相等，液壓缸將自動位于沒有擺動的平衡狀態(tài)，此時動葉片的角度不再變化。

3 故障分析及防范措施

3.1 定位桿與反饋齒條連接軸承損壞

故障現(xiàn)象：2018年4月15日，4#機組開機過程中，發(fā)現(xiàn)鍋爐A側(cè)一次風(fēng)機動葉調(diào)節(jié)故障，給出開度指令后，開度反饋無變化，就地開度指針也無變化，電機電流達到風(fēng)機動葉全開時出力狀態(tài)，動葉調(diào)節(jié)不受控制。

原因分析：檢查發(fā)現(xiàn)，該風(fēng)機動葉調(diào)節(jié)機構(gòu)伺服機構(gòu)定位桿定位軸承損壞，如圖1中定位桿與反饋齒條的連接軸承。該軸承型號為6200，風(fēng)機廠家使用維護說明書中未涉及該軸承的檢查維護，故在設(shè)備日常檢修維護中將此忽略。由于該軸承為定位桿上的連接軸承，其軸承損壞后，液壓缸帶動定位桿軸向移動時反饋齒條將不再動作，導(dǎo)致反饋系統(tǒng)失效，將使液壓缸的行程變化無法傳遞，從而導(dǎo)致輸出軸不動作，當(dāng)進行葉片開度調(diào)節(jié)時，從外面看不到動葉開度是否發(fā)生變化；同時，反饋齒條不能帶動傳動伺服閥（錯油門）齒條的齒輪，不能使伺服閥芯復(fù)位，液壓缸一側(cè)油室持續(xù)進油致使葉片全開或全閉。更換該軸承后，重新啟動設(shè)備運行正常。

圖1定位桿與反饋齒條連接軸承

防范措施：利用停機機會，對3#、4#鍋爐所有TLT型風(fēng)機的服務(wù)器定位桿的定位軸承全部更換，并根據(jù)損壞軸承的運行時長，確定該軸承更換周期，并加強日常檢查維護保養(yǎng)。自更換軸承后，未發(fā)生過該類故障。

3.2 葉片座與輪轂孔咬合導(dǎo)致卡澀

故障現(xiàn)象：2019年12月28日，3#機組開機前，A側(cè)引風(fēng)機動葉開度調(diào)試，給定開度指令后，所有葉片均不動作，檢查發(fā)現(xiàn)葉片座與輪轂孔配合間隙處發(fā)生咬合，如圖2所示位置。處理過程：對葉片進行編號，將所有葉片從輪轂中拆卸，調(diào)試動葉開度無卡澀現(xiàn)象，排除輪轂內(nèi)部故障；打磨干凈葉片底座和葉片安裝孔，根據(jù)原葉片編號將葉片安裝原位置，再次校對葉片開度，再次調(diào)試無卡澀現(xiàn)象。

圖2動葉調(diào)節(jié)機構(gòu)

原因分析：引風(fēng)機長時間高速運行，運行環(huán)境惡劣，運行工質(zhì)為煙氣，動葉片產(chǎn)生磨損、灰塵沉淀過多；以及鍋爐燃燒后煙氣脫硝處理后生成的硫酸氫氨流經(jīng)引風(fēng)機時，在低溫下，硫酸氫氨液態(tài)化附著在風(fēng)機葉片根部，再經(jīng)過長時間停運，造成葉片根部與輪轂結(jié)合部位發(fā)生咬合，摩擦力增加，扭矩增大，導(dǎo)致葉片卡澀。

防范措施：為避免風(fēng)機停機后葉片根部發(fā)生咬合或旋轉(zhuǎn)不靈活，要求在機組停機期間，每日將風(fēng)機葉片調(diào)節(jié)機構(gòu)操作運轉(zhuǎn)一次（在葉片角度全行程范圍）。

3.3 葉柄軸與輪轂孔銹蝕導(dǎo)致卡澀

故障現(xiàn)象：2020年5月18日，3#機組開機第二天，發(fā)生3#爐B側(cè)一次風(fēng)機動葉調(diào)節(jié)故障，增大動葉開度，風(fēng)壓變化小，電流小，風(fēng)機不出力，導(dǎo)致3#機組一直維持在約250MW運行，停運風(fēng)機檢查后，發(fā)現(xiàn)內(nèi)部有部分葉片不動作。處理過程：揭蓋吊轉(zhuǎn)子解體檢查，發(fā)現(xiàn)第一級葉片有連續(xù)7塊葉片存在卡澀現(xiàn)象，其中一塊卡死，拆除所有卡澀葉片和輪轂端蓋，發(fā)現(xiàn)葉柄軸依然卡澀，葉柄頭部發(fā)現(xiàn)大量銹蝕現(xiàn)象，故判斷為葉柄軸與輪轂孔配合處（見圖2）因銹蝕而發(fā)生卡澀，后采取從輪轂孔內(nèi)外側(cè)噴入松動劑進行沖洗，沖洗過程中有大量銹渣流出，將卡澀的葉柄軸全部處理靈活，后續(xù)恢復(fù)完成后，投運正常。

原因分析：開機前，3#爐B側(cè)一次風(fēng)機開展過設(shè)備檢修作業(yè)，其檢修內(nèi)容將風(fēng)機葉片全部拆除打磨進行著色探傷。由于工期長，葉片探傷后未能及時回裝，而整個輪轂在沒有采取有效的保護措施，長時間暴露在外，其間雨水滲入葉柄軸與輪轂孔位置而產(chǎn)生銹蝕，致使葉片軸與輪轂孔摩擦力增大造成卡澀。

防范措施：對風(fēng)機開展解體檢修作業(yè)時，需采取防雨措施。轉(zhuǎn)子拆下后，盡量將轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)到室內(nèi)開展檢修，避免露天作業(yè)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動部分受潮或雨淋。若轉(zhuǎn)子不拆卸，只拆除葉片檢查，則在葉片拆除后用塑料布包裹輪轂，并在上方搭設(shè)防雨棚[1]。

3.4 執(zhí)行器故障

故障現(xiàn)象：2020年1月31日，4#爐B引風(fēng)機動葉遠方不能動作，就地正常，經(jīng)檢查確認為動葉執(zhí)行器控制板故障，因暫無備件不能處理，加減負荷時就地手動操作，造成潛在風(fēng)險:如發(fā)生另一側(cè)A引風(fēng)機跳閘，B引風(fēng)機無法及時自動調(diào)節(jié)，可能會引起爐膛壓力保護動作。后續(xù)控制板備件到場后及時進行了更換。

2020年4月22日，4#爐B引風(fēng)機動葉遠方不能動作，就地正常，經(jīng)檢查確認為執(zhí)行器控制線路接線松動造成，經(jīng)緊固后動作正常。

原因分析：2起執(zhí)行器故障引起的動葉無法遠方調(diào)節(jié)發(fā)生在同一設(shè)備上，現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)，該電動執(zhí)行器固定在風(fēng)機機殼上，運行時風(fēng)機振動通過機殼傳遞給執(zhí)行器，引起執(zhí)行器振動而產(chǎn)生相關(guān)故障。

防范措施：保持執(zhí)行器控制板等關(guān)鍵備件充足，出現(xiàn)故障及時更換，降低潛在風(fēng)險；對執(zhí)行器基座進行加固，減少機殼振動對執(zhí)行器的干擾；將一體式電動執(zhí)行器改成分體式，執(zhí)行器的機械部分和控制部分分開，控制部分通過連線安裝獨立支架生根于地面，從而消除機殼振動的影響。

3.5 調(diào)節(jié)故障其他原因

3.5.1 油壓偏低導(dǎo)致調(diào)節(jié)困難

原因分析：液壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)為調(diào)節(jié)機構(gòu)液壓缸提供動壓能，通過安全閥調(diào)壓母管油壓為3.5MPa，高于的油壓由安全閥溢流回油箱，管路油壓必須大于2.5MPa。系統(tǒng)油壓偏低（小于2.5MPa），將引起動葉調(diào)節(jié)動力小而調(diào)節(jié)困難。影響系統(tǒng)油壓因素有：油系統(tǒng)母管安全閥誤調(diào)或誤動；油過濾器阻塞造成壓力損耗；油管路接頭漏油泄壓。

解決措施：出現(xiàn)油壓低引起的調(diào)節(jié)困難時，檢查安全閥確認完好，調(diào)節(jié)安全閥將泵出力壓力至最高的允許油壓；出現(xiàn)油過濾器前后壓差大于0.05MPa時，及時切換并清洗或更換油濾芯；高壓油軟管接頭出現(xiàn)漏油時，及時更換接頭密封膠墊并緊固[2]。

3.5.2 傳動連接桿故障

傳動連接件故障常常為電動執(zhí)行器與控制頭之間連接桿夾緊裝置松動打滑，導(dǎo)致執(zhí)行器動作，而動葉無動作。

原因分析：電動執(zhí)行器通過連接桿與伺服機構(gòu)相連，其中間接頭采用夾緊裝置連接而傳遞扭矩。風(fēng)機在運行過程中由于振動或因葉片卡澀導(dǎo)致扭矩過大，從而造成夾緊裝置松脫打滑無法傳遞扭矩。

解決措施：對加緊裝置緊固螺栓采用高強度螺栓，檢修時注意檢查緊固螺栓的磨損變形情況，不符合要求時及時更換；恢復(fù)加緊裝置時必須保證緊固螺栓擰緊力滿足要求。

4 結(jié)語

風(fēng)機動葉調(diào)節(jié)故障嚴重影響風(fēng)機和機組安全穩(wěn)定運行，如不及時找到原因處理，可能會導(dǎo)致更嚴重的風(fēng)機故障、機組降負荷甚至停機。本文從工程實例中總結(jié)了動葉可調(diào)軸流式風(fēng)機動葉調(diào)節(jié)故障現(xiàn)象，從設(shè)備結(jié)構(gòu)和調(diào)節(jié)原理2個方面對故障原因進行了分析，提出了相應(yīng)的防范措施，旨在能夠從多方面多角度及時發(fā)現(xiàn)隱患，準確地判斷故障，提高對設(shè)備缺陷的分析能力和解決能力，增強設(shè)備的可靠性，保證機組安全穩(wěn)定運行。