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????? 影響電站軸流風機可靠性的幾個因素及防范對策

????? 摘要：說明了電站風機可靠性的概念及影響因素，提出了在設計和運行中
提高軸流風機可靠性的對策。要提高軸流風機可靠性，在選型、設計、運行、調(diào)
整與維護方面都要做好一定的措施。

????? 風機是火力發(fā)電廠中的關鍵輔機，軸流風機因效率高和能耗低而被廣泛采
用。在實際運行中，不少電廠因軸流風機特別是動葉可調(diào)軸流風機的可靠性差，
頻頻發(fā)生故障，導致電廠非計劃停機或減負荷，影響了機組發(fā)電量。近幾年來，
廣東地區(qū)的幾家電廠如珠江電廠4 ×300 MW、南海電廠2 ×200 MW、恒運C 廠1
×210 MW均發(fā)生過動葉可調(diào)軸流風機斷葉片事故，也有在同一電廠反復多次發(fā)生，
嚴重影響機組安全滿發(fā)。因此，從根本上解決這些問題，提高大型火電廠軸流風
機運行的可靠性顯得十分必要和迫切。

????? 1 　電站風機可靠性概念電站風機可靠性統(tǒng)計的狀態(tài)劃分如下：送引風機
運行可靠性可用以下兩個重要參數(shù)說明。

????? 式中　tSH ——運行小時數(shù)，指風機處于運行狀態(tài)的小時數(shù)；tUOH——非
計劃停運小時數(shù)，指風機處于非計劃停運狀態(tài)的小時數(shù)，亦稱事故停運小時數(shù)。

????? 90年代以前，我國大型電站（125 MW及以上）鍋爐風機引起的非計劃停機
和非計劃降負荷較頻繁，據(jù)統(tǒng)計，在125 MW、200 MW、300 MW及600 MW機組中，
按電廠損失的等效停運小時算，送、引風機均排在影響因素的前10位，與發(fā)達國
家的差距較大。

????? 90年代以后，我國幾個主要電站風機制造廠設備質(zhì)量提高較快，針對我國
電廠的實際情況，引進外國先進技術，使電站風機特別是動葉可調(diào)軸流風機的可
靠性不斷地得到提高。例如：1997年某鼓風機廠對其利用引進技術生產(chǎn)的、在15
套300 MW火電機組中使用的28臺動葉可調(diào)軸流式送風機和24臺動葉可調(diào)軸流式引
風機進行可靠性分析，發(fā)現(xiàn)其運行率已達99%.其他廠家的產(chǎn)品的可靠性也有較大
的提高。

????? 2 　影響軸流風機可靠性的因素2.1 　電站風機事故分類第1 類事故：風
機故障引起火電機組退出運行。

????? 第2 類事故：風機故障只引起火電機組出力降低，還沒有造成火電機組退
出運行，或送、引風機僅有某一臺退出運行。

????? 第3 類事故：風機損壞不嚴重，不需要送、引風機退出運行進行維修。

????? 第1 、2 類事故直接影響風機運行可靠性，第3 類則是潛在的影響因素。

????? 2.2 　軸流風機主要故障a ）轉(zhuǎn)子故障。如轉(zhuǎn)子不平衡、轉(zhuǎn)子振動等，最
嚴重的甚至發(fā)生葉輪飛車事故。

????? b ）葉片產(chǎn)生裂紋或斷裂。在送、引風機上均有可能發(fā)生，近幾年在多個
大型電廠已發(fā)生多宗。

????? c ）葉片磨損。主要是發(fā)生在引風機上。由于電除塵器投入時機掌握不好
或電除塵器故障，造成引風機磨損。這是燃煤電站引風機最容易發(fā)生的故障。

????? d ）軸承損壞。

????? e ）電機故障。如過電流等，嚴重時燒壞電機。

????? f ）油站漏油，調(diào)節(jié)油壓不穩(wěn)定。既影響風機的調(diào)節(jié)性能也威脅風機的安
全。

????? 2.3 　軸流風機發(fā)生故障的原因2.3.1 　產(chǎn)品設計和制造方面a ）結構設
計不合理，強度設計中未充分考慮動荷載。

????? b ）氣動設計不完善。對氣動特性、膨脹不明。

????? c ）葉片強度安全系數(shù)不夠，葉片材質(zhì)差。

????? d ）葉片鑄造質(zhì)量差。

????? e ）焊接、裝配質(zhì)量差。如葉片螺栓脫落打壞葉片等。

????? f ）控制油站質(zhì)量差。

????? g ）監(jiān)測、保護附件失靈。

????? 2.3.2 　運行、檢修方面a ）軸流風機長期在失速條件下工作，氣流壓力
脈動幅值顯著增加，葉片共振受損。

????? b ）不按風機特性要求進行啟動并車，風機工況與系統(tǒng)特性不匹配。

????? c ）不投電除塵或電除塵效率低導致風機入口含塵濃度高。

????? d ）兩臺風機并列運行時，兩者工作點差異較大。

????? e ）軸流風機喘振保護失靈。

????? f ）無定期檢修或檢修不良。

????? 2.3.3 　安裝方面a ）軸系不平衡或聯(lián)接不好，導致風機振動大、軸承、
聯(lián)軸器易損壞。

????? b ）執(zhí)行機構安裝誤差大，就地指示值與控制室反饋值不一致，導致操作
不準確。

????? 2.3.4 　風機選型與系統(tǒng)設計方面風機選型不當造成風機實際運行點在不
穩(wěn)定氣流區(qū)或接近甚至進入失速區(qū)，以及風機管路系統(tǒng)特性不合理，均可造成風
機轉(zhuǎn)子有關部件的疲勞與損壞。

????? 3 　提高軸流風機可靠性的措施3.1 　選型電站鍋爐風機的型式一般有離
心式、靜葉可調(diào)軸流和動葉可調(diào)軸流風機，應根據(jù)具體使用場合，經(jīng)技術經(jīng)濟比
較確定風機型式。3 種風機的比較見表1.表1 　3 種風機的比較項目離心式靜調(diào)
軸流動調(diào)軸流結構復雜程度低中高對介質(zhì)含塵量的適應性好中差可比運行效率低
中高可比設備價格低中高可靠性高中低選擇軸流風機時，設計點應落在效率最高、
并在此基礎上動葉角度再開大10°～15°的曲線上，這樣，即使機組在低于額定
工況下運行，風機仍可在最高效率區(qū)內(nèi)運行。

????? 對于燃煤鍋爐，由于動葉可調(diào)軸流風機圓周速度高，考慮到磨損問題，宜
采用中速，不宜選用過高轉(zhuǎn)速。

????? 3.2 　并聯(lián)設計與運行在選擇動葉可調(diào)軸流風機的參數(shù)時，除了按有關規(guī)
程規(guī)定給出裕度外，還要依據(jù)電廠實際情況，不僅考慮最大保證工況點（TB）、
MCR 工況、100%負荷工況，還要考慮點火工況以及風機安全并車工況。后兩種工
況往往被人忽視而給風機的調(diào)試與運行帶來困難。故應特別注意動葉可調(diào)軸流風
機的并聯(lián)設計與運行。

????? 兩臺風機并聯(lián)運行在C 點，但每臺風機運行在各自特性曲線的A 點上。當
第1 臺風機保持同樣葉片角度運行時，運行點將移到B 點，第2 臺風機要啟動并
入時，關閉出口門啟動，葉片角度調(diào)至最小。打開隔離門后，第2 臺風機將在D
點運行，逐漸開大其角度，并調(diào)小第1 臺風機角度，它們的運行點將分別沿DE和
BE線移動，到達E 點時兩臺風機并聯(lián)，再同時調(diào)節(jié)兩臺風機到所需的參數(shù)。

????? 可以看出，當?shù)? 臺風機運行點壓力高于第2 臺風機失速線的最低點S 的
壓力時，第2 臺風機啟動將發(fā)生喘振，這時需降低第1 臺風機出力，使B 點位于
S 點之下再啟動第2 臺風機。

????? 3.3 　其他設計措施如果可以降低風機負荷，總是可以并車的，如燃油鍋
爐。但對于某些燃煤鍋爐，例如中速直吹式制粉系統(tǒng)的冷一次風機，由于其制粉
系統(tǒng)必須有一個最低的干燥出力要求和送粉壓頭，在風機出力下降受到限制的情
況下，有兩個方法解決并聯(lián)運行問題。一是選擇風機時計算好單臺風機按要求工
況運行時系統(tǒng)阻力，使S 點高于該阻力線，這意味著設計點位于特性曲線更下端，
以致壓頭較高風機效率較低。二是可以在軸流風機風道上加一個旁路再循環(huán)門，
啟動該風機時，先關閉出口門，打開循環(huán)門。待第2 臺風機越過失速線后打開出
口門，關閉循環(huán)門，這樣做的缺點是增加了初投資，增加了送風倒回泄漏的可能
性。

????? 在設計風機進出口連接管道時，要力求避免產(chǎn)生渦流的可能性，某些轉(zhuǎn)彎
處還應采取加裝導流板的措施。

????? 3.4 　調(diào)整與維護a ）必須確保動葉實際角度與就地指示值及與控制室反
饋值相一致。若誤差大，運行人員便難以判斷動葉真實角度，從而影響運行工況。
嚴重時，風機因長時間處于失速邊緣或失速區(qū)內(nèi)運行而導致斷葉片事故的發(fā)生。

????? b ）對于燃煤電站，不能讓引風機長期在超標煙塵中受磨。解決軸流風機
磨損問題的關鍵是降低風機入口含塵濃度和灰粒尺寸。為此，應加強清灰等工作。

????? c ）加強對電除塵器的管理，確保電除塵器運行正常，減少煙塵對引風機
葉片的磨損。

????? d ）確保風機喘振保護正常投入。

????? 4 　結束語軸流風機特別是動葉可調(diào)軸流風機現(xiàn)在及將來在火力發(fā)電廠中
都被廣泛使用，其運行可靠性對電廠按計劃穩(wěn)發(fā)滿發(fā)至關重要。我國電站風機可
靠性與先進國家差距正在縮小。要提高風機運行可靠性，除了須提高風機本身設
計、制造質(zhì)量外，設計選型、運行及維護方式也至關重要。