630MW機組單側(cè)空氣預(yù)熱器停轉(zhuǎn)分析

魏麟權(quán)，段錦宇

（京能集團內(nèi)蒙古岱海發(fā)電有限責(zé)任公司，內(nèi)蒙古 烏蘭察布 013700）

0 引言

隨著電廠鍋爐蒸汽參數(shù)和機組容量的加大，現(xiàn)在大機組都采用結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕的回轉(zhuǎn)空氣預(yù)熱器[1]。而空氣預(yù)熱器驅(qū)動電機電流異常升高，一般有如下可能：空氣預(yù)熱器殼體變形。啟動速度過快，動靜部分膨脹不均發(fā)生碰磨。潤滑油粘度偏低或由于溫度高造成的油粘度降低，在重載負(fù)荷下容易使油膜形成不好或不能形成油膜。傳動裝置方面的原因。密封松動或部件脫落。鍋爐實際排煙溫度比設(shè)計值高，底部的徑向密封條會和扇形板發(fā)生摩擦。漏風(fēng)控制系統(tǒng)故障。底部推力瓦油膜形成不好?？疹A(yù)器轉(zhuǎn)子偏斜[2]。

當(dāng)主、輔電動馬達(dá)或減速傳動機構(gòu)故障，空預(yù)轉(zhuǎn)子停轉(zhuǎn)，而電機仍存在運行信號時，空預(yù)停運不能信號發(fā)出，備用馬達(dá)無法自動聯(lián)啟，不能實現(xiàn)快速切除停轉(zhuǎn)空預(yù)的風(fēng)煙流量，可能出現(xiàn)空預(yù)出口煙氣溫度快速接近入口煙溫，造成空預(yù)及除塵器超溫?fù)p壞的事故[3]。針對以上現(xiàn)象，應(yīng)防止傳動部件故障后因空預(yù)停轉(zhuǎn)造成鍋爐滅火、一次風(fēng)機損壞、空預(yù)卡澀變形損壞、布袋除塵器超溫?fù)p壞等擴大性事件。

1 設(shè)備概況

某電廠鍋爐采用北京巴布科克·威爾科克斯有限公司制造的亞臨界參數(shù)、自然循環(huán)、一次中間再熱、單爐膛、平衡通風(fēng)、固態(tài)排渣、全鋼構(gòu)架的∏型單汽包鍋爐。鍋爐配用兩臺豪頓華有限公司生產(chǎn)的容克式空氣預(yù)熱器，型號為32VNT2300，三分倉結(jié)構(gòu)，空氣預(yù)熱器主軸垂直布置，煙氣與空氣以逆流方式換熱。煙氣由上向下流動，空氣由下向上流動?？疹A(yù)熱力計算參數(shù)見表1，表中BMCR為鍋爐最大連續(xù)出力工況，THA為熱耗率驗收工況。

表1 空預(yù)器熱力計算參數(shù)

2 事件發(fā)生簡介

機組負(fù)荷400MW，AGC投入，運行參數(shù)正常。DCS大屏上報警信息中“空預(yù)器”光字報警。22空預(yù)器主電機電流由13.64A突升至33A回落至30A后穩(wěn)定，22空預(yù)器轉(zhuǎn)速低Ⅰ值報警發(fā)出，隨后轉(zhuǎn)速低值Ⅱ報警發(fā)出，就地檢查22空預(yù)器主軸已停止運行，空預(yù)器出口煙溫開始快速上漲。

3 處理過程

事件發(fā)生后運行人員設(shè)定負(fù)荷上限300MW，負(fù)荷變化率15MW/min，開始降負(fù)荷[4]。

14:37，就地停運22空預(yù)器主電機，遠(yuǎn)方手動搶啟22空預(yù)器輔電機，22空預(yù)器輔電機電流升至30A，DCS畫面22空預(yù)器轉(zhuǎn)速低Ⅰ值、低值Ⅱ均未消失。就地查看22空預(yù)器主軸不轉(zhuǎn)，隨后手動停運22空預(yù)器輔電機。

14:38，通知鍋爐室22空預(yù)器故障停運，需就地手動盤車。聯(lián)系空預(yù)器吹灰。開啟一次風(fēng)機出口聯(lián)絡(luò)門。

14:40，解除22引風(fēng)機、22送風(fēng)機動葉自動。退22引風(fēng)機、22送風(fēng)機。停運22引風(fēng)機，22送風(fēng)機聯(lián)跳正常。送風(fēng)機出口聯(lián)絡(luò)門連開。

14:41，解除22、21一次風(fēng)機動葉自動，退22一次風(fēng)機，停運22一次風(fēng)機。其中一次風(fēng)母管壓力最低降至4.38Kpa，手動增加21一次風(fēng)機出力后正常。一次風(fēng)壓最終維持在11Kpa。

14:43，聯(lián)系投空預(yù)器吹灰。關(guān)閉22空預(yù)器煙氣入口擋板。22空預(yù)器出口煙溫漲至194℃。

14:44，聯(lián)系除灰值班員，關(guān)閉B側(cè)電除塵入出口擋板，通知就地檢查22空預(yù)器布袋運行情況。

14:47，關(guān)閉22空預(yù)器出口二次熱風(fēng)出口擋板。22空預(yù)器出口煙溫漲至210℃。

14:48，關(guān)閉送風(fēng)機出口聯(lián)絡(luò)門。退出B側(cè)脫硝。 除灰值班員回話，B側(cè)電除塵入出口擋板已關(guān)閉。

14:48，關(guān)閉空預(yù)器出口熱一次風(fēng)擋板。關(guān)閉一次風(fēng)機出口聯(lián)絡(luò)擋板。

4 事件處理過程注意事項

嚴(yán)格執(zhí)行操作升級監(jiān)護制度，在關(guān)閉電除塵出入口擋板時，一定要找對間隔，防止誤關(guān)運行側(cè)擋板；

B側(cè)風(fēng)機退出過程中，重點監(jiān)視爐膛負(fù)壓、風(fēng)量、一次風(fēng)壓，及時調(diào)整。

緊急處理過程中，為保證布袋安全，退出B側(cè)風(fēng)煙過程中要重點監(jiān)視22空預(yù)器出口煙溫不高于160℃。B側(cè)風(fēng)煙系統(tǒng)解列后，B側(cè)空預(yù)器煙氣入口擋板及電除塵入出口擋板應(yīng)第一時間關(guān)閉嚴(yán)密，以隔絕高溫?zé)煔獬掷m(xù)流入除塵器。

空預(yù)器停運期間，應(yīng)定時進(jìn)行盤車，間隔不超過8min，防止動靜部分卡澀或卡死。

A側(cè)噴氨量不滿足時，可就地稍開噴氨旁路手動門，控制脫硝出口及脫硫總出口NOx不超限。

處理過程中應(yīng)注意各參數(shù)穩(wěn)定，發(fā)現(xiàn)燃燒不穩(wěn)及時投入等離子助燃。此過程中，出于保護空預(yù)器，防止鍋爐尾部再燃燒出發(fā)，對投入燃油，應(yīng)當(dāng)相當(dāng)謹(jǐn)慎的。

做好空預(yù)器啟動前的檢查和聯(lián)鎖試驗工作，認(rèn)真做好空預(yù)器檢修后的試運工作。

檢修結(jié)束投入另一側(cè)風(fēng)煙系統(tǒng)時，嚴(yán)禁空預(yù)入出口煙溫增長過快，導(dǎo)致空預(yù)受熱不均造成空預(yù)電機電流擺動過大。注意控制空預(yù)出口煙溫不高于160℃。同時嚴(yán)格控制脫硝出口及脫硫總出口NOx小時均值不超限[5]。

5 原因分析

空預(yù)器停運并做好隔離措施后，檢修人員對22空預(yù)器的主/輔驅(qū)動電機控制系統(tǒng)、驅(qū)動電機聯(lián)軸器、減速機及其管道系統(tǒng)等進(jìn)行了全面檢查和分析。

5.1 空預(yù)器轉(zhuǎn)子停轉(zhuǎn)原因分析

通過對22空氣預(yù)熱器主電機側(cè)一級減速機進(jìn)行拆解，發(fā)現(xiàn)與電機相聯(lián)的第一級齒軸軸承已損壞并出現(xiàn)了內(nèi)外圈抱死的情況。發(fā)生損壞的主電機側(cè)一級減速機型號為ZF108，外形如圖1所示，損壞的軸承已經(jīng)抱死，軸承的油脂密封擋圈已經(jīng)脫落，為本次22空預(yù)器故障停運的直接原因[6]。

圖1 空氣預(yù)熱器損壞的軸承部位

發(fā)生損壞的電機輸入軸部位的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖2所示，從結(jié)構(gòu)上來看，電機輸入空心軸軸承與減速機內(nèi)部屬于隔離狀態(tài)，此軸承為脂潤滑，減速機箱體內(nèi)部的用于潤滑齒輪和軸承的油液無法參與電機輸入空心軸軸承的潤滑，同時該軸承未配置油脂加注孔，軸承的潤滑僅依靠軸承更換時軸承原制造廠加注的油脂，不同廠家不同批次的軸承原裝油脂加注量存在差異。

圖2 空氣預(yù)熱器內(nèi)部結(jié)構(gòu)

從ZF108減速機與電機的連接結(jié)構(gòu)來看，兩者的外殼采用法蘭聯(lián)接，ZF108減速機為單軸承結(jié)構(gòu)，電機為雙軸承結(jié)構(gòu)，減速機空心軸（帶有鍵槽缺口，用于安放平行鍵）與電機聯(lián)接，再用鎖緊套鎖緊，整個軸系由三只軸承和一只剛性聯(lián)軸器組成，但是重量占比較大的電機與減速機使用精度有限的法蘭聯(lián)接方式，這種長軸系設(shè)計方式對于部件的匹配和安裝要求比較高，匹配情況稍有偏差，減速機內(nèi)的單軸承就存在工況惡化的風(fēng)險，容易發(fā)生損壞及抱死的情況。

5.2 空預(yù)器轉(zhuǎn)子停轉(zhuǎn)未跳閘原因分析

22空預(yù)器停轉(zhuǎn)事故中，主輔電機堵轉(zhuǎn)運行但未跳閘，空預(yù)器主輔電機電流DCS顯示最高至30A，主要原因為主輔電機堵轉(zhuǎn)后變頻器V/Hz控制方式限制在100%額定電流，變頻器仍然有輸出，空預(yù)器變頻器無法設(shè)置過流保護，并且V/Hz控制方式限制電流時無報警信息，未能觸發(fā)空預(yù)器電機跳閘。變頻器電流量程和遠(yuǎn)傳電流量程均為2倍額定電流，電流顯示正確。

空預(yù)器保護邏輯中，判斷空預(yù)器跳閘條件只取空預(yù)器主輔電機運行（取非）及停運狀態(tài)反饋，當(dāng)前保護邏輯不能有效判斷空預(yù)器本體實際運行狀態(tài)?？疹A(yù)器主輔電機跳閘后，保護邏輯設(shè)置是：另一側(cè)風(fēng)煙系統(tǒng)運行，空預(yù)器主輔電機均停，延時180秒聯(lián)跳同側(cè)引風(fēng)機、送風(fēng)機，聯(lián)鎖關(guān)閉空預(yù)器入口煙氣擋板、出口熱一次風(fēng)擋板和出口熱二次風(fēng)擋板，聯(lián)鎖關(guān)閉SCR反應(yīng)器入口噴氨快關(guān)閥。在空預(yù)器惰走至保護動作過程中，空預(yù)器出口煙溫受煙氣量、煙溫影響將快速上升，存在空預(yù)器轉(zhuǎn)子變形卡死、布袋燒損等風(fēng)險。

空預(yù)器轉(zhuǎn)速低信號單點設(shè)計且可靠性差，不考慮將其作為邏輯輔助判斷條件。

6 防范改進(jìn)措施

6.1 加強對空預(yù)器減速機點檢、保養(yǎng)工作

ZF108減速機實施返廠檢修時，著重對減速機內(nèi)的單軸承的品牌和品質(zhì)進(jìn)行把控，盡量挑選軸承原制造廠加注油脂量和品質(zhì)高的軸承。對實施返廠檢修后的ZF108減速機運行狀況進(jìn)行跟蹤，對存在聲音異常的減速機進(jìn)行監(jiān)控，及時對存在劣化傾向的減速機進(jìn)行處理。針對長軸系的減速機系統(tǒng)，應(yīng)從結(jié)構(gòu)上反向判斷部件故障，積類相關(guān)經(jīng)驗。

6.2 對空預(yù)器熱控保護邏輯進(jìn)行優(yōu)化

在原有空預(yù)器跳閘延時動作于風(fēng)機及擋板基礎(chǔ)上，增加空預(yù)器堵轉(zhuǎn)工況判斷。當(dāng)空預(yù)器運行電機電流＞25A且空預(yù)器出口煙溫3V3＞210℃（溫度測點應(yīng)加入質(zhì)量判斷，并能避開溫度突變可能引起的保護誤動）時，或者當(dāng)空預(yù)器運行電機電流＞25A、空預(yù)器入口煙溫3V3＞230℃、空預(yù)器出口煙溫3V3＞165℃、空預(yù)器出口煙溫2V3溫升速率＞15℃/min（溫升速率采集時間間隔不小于1 分鐘，并考慮避開測點突變可能引起的保護誤動）時。滿足條件后不動作于空預(yù)器跳閘，直接作用于聯(lián)跳同側(cè)引風(fēng)機、送風(fēng)機，聯(lián)鎖關(guān)閉送風(fēng)機聯(lián)絡(luò)擋板，聯(lián)鎖關(guān)閉空預(yù)器入口煙氣擋板和出口熱二次風(fēng)擋板，聯(lián)鎖關(guān)閉SCR反應(yīng)器入口噴氨快關(guān)閥[7]。

7 結(jié)論

本次空預(yù)器故障停運的直接原因是由于與電機相聯(lián)的第一級齒軸軸承損壞并且內(nèi)外圈抱死，軸承的油脂密封擋圈脫落。而空預(yù)器停轉(zhuǎn)，主輔電機堵轉(zhuǎn)運行但未跳閘是因為主輔電機堵轉(zhuǎn)后變頻器控制方式限制在100%額定電流，變頻器仍然有輸出，空預(yù)器變頻器無法設(shè)置過流保護，未能觸發(fā)空預(yù)器電機跳閘?，F(xiàn)有空預(yù)器保護邏輯中，判斷空預(yù)器跳閘條件只取空預(yù)器主輔電機運行及停運狀態(tài)反饋，當(dāng)前保護邏輯不能有效判斷空預(yù)器本體實際運行狀態(tài)。此次通過加強對空預(yù)器減速機點檢保養(yǎng)工作以及對空預(yù)器熱控保護邏輯進(jìn)行優(yōu)化，增加空預(yù)器堵轉(zhuǎn)工況判斷，消除設(shè)備存在的隱患。