動葉可調軸流通風機機械故障原因分析 陳宜振/安徽華電宿州發電有限公司 尹民權/ 山東鄒縣發電廠摘要：著重介紹了SAF28-18-16-1型軸流式動葉可調引風機安裝、維修過程中存在的問題，以及引風機運行中出現機械故障的狀態診斷、原因分析及處理。通過分析探討找出原因和要注意的問題。關鍵詞：軸流式通風機；故障診斷；分析探討 中國分類號：TH432.1 文獻標識碼：B文章編號：1006-8155（2008）04-0068-06Reason Analysis on Mechanical Fault in Axial-flow Fan with Adjustable Moving Blade Abstract: This paper mainly introduces the problems existed in the process of installation and maintenance for SAF28-18-16-1 type axial-flow fan with adjustable moving blade, and aslo gives the status diagnosis, reason analysis and treatment for mechnical fault occurred in the process of fan running. The reasons and problems should be noted in the future are found out based on analysis and discussion. Key words: axial-flow fan; fault diagnosis; analysis and discussion1 概況華電國際鄒縣發電廠總裝機容量為2540MW，一期、二期工程430OMW機組是我國最早自行設計制造 (經改造后目前4臺機組實際出力均為335MW) 的國產機組，4臺鍋爐全部為亞臨界壓力中間再熱自然循環單爐膛燃煤汽包爐，分別于19851989年建成投產。每臺鍋爐配置兩臺軸流式引風機和送風機。1#、2#、4#爐投產時配套設計安裝的SAF28-18-16-1型引風機，均為上海鼓風機廠采用德國TLT技術生產的軸流式動葉可調風機（參數見表1）。3#爐投產時設計安裝兩臺山東電力修造廠與英國詹姆斯豪登公司聯合制造的AF1600/2992軸流式動葉可調風機。1#、2#爐投產時配套設計安裝的送風機，均為上海鼓風機廠采用德國TLT技術生產的軸流式動葉可調送風機（參數見表1）。3#、4#爐投產時配套設計安裝的送風機為山東電力修造廠與英國詹姆斯豪登公司聯合制造的軸流式動葉可調送風機。由于種種原因，于2001年2月26日至6月30日，4#鍋爐技改性大修時，將4#爐兩臺豪登送風機拆除更換為上海鼓風機廠制造的軸流式動葉可調送風機。在2002年2月16日至5月16日， 3#鍋爐技改性大修時，將3#爐兩臺豪登送、引風機拆除，全部更換為上海鼓風機廠制造的軸流式動葉可調送、引風機。所有改造的風機配用原有電動機，同其它1#、2#鍋爐送、引風機電機相同。_收稿日期：2007-12-06 鄒城市 273522表1 TLT風機特性參數序號項目引風機送風機備注1風機風量/（m3/h）9696454894232風機風壓/ kPa3.293.15送風機不含消聲器阻力3風機葉片調節范圍/（）-30+15-20+204液壓缸行程與直徑336/100336/1005風機輪轂內徑/ mm158413346風機內徑/ mm281823727風機葉頂間隙/ mm2.8+1.4 2.4+0.6 葉片在關閉位置8風機葉片數/個16169風機功率/ kW1050 750 10風機效率/%848511電機功率/ kW18001000 12電機轉速/（r/min）985993 13額定電壓/ V6000600014額定電流/ A2051132 存在的問題 （1）隨著發電機組容量的不斷提高，也相應地提高了鍋爐對送、引風機的要求，軸流式動葉可調風機效率高、耗電量低，而且具有良好的調節性能，已經在大型鍋爐上廣泛被采用。風機主要由進氣室、機殼、軸承箱、轉子、風量調節機構、擴壓器等主要部件組成。4臺鍋爐的送、引風機投產初期運行比較正常，經過近20年的運行，所發生的機械故障基本上都遵循浴盆曲線故障的規律（見圖1）。圖1 浴盆曲線運行年限隨機故障早期故障磨耗（2）風機的轉子屬于風機核心部件，主要是軸承箱組件、輪轂組件和液壓缸控制頭組件的統稱。不論是風機的工質、潤滑油出現問題還是機械方面發生故障，最后都將體現在轉子上，被迫停止風機運行進行搶修，為了縮短搶修時間，減少鍋爐單側風機運行帶來的不經濟和不安全。一般是直接將故障轉子拆下來更換一臺新轉子。風機的轉子解體檢修工作量大，費用高，工藝復雜。通過圖2的曲線可以看出，從投產以來轉子的更換數量在不斷增加，自從開展狀態檢修以來，特別是自從2002年開始，逐年下降，2005年沒有更換一臺轉子。轉子比較常見的故障體現在以下方面。 年份圖2 投產以來1#4#爐更換轉子及液壓缸數量 風機漏油：主要是液壓缸、控制頭和軸承箱密封件或潤滑油系統漏油，通過圖2看出，從投產以來總共更換的50臺轉子（液壓缸），根據筆者統計有40%轉子（液壓缸）屬于密封漏油而更換解體的。由于受到技術、試驗等方面的限制，風機的轉子解體大修工作只能返制造廠，往往返廠解體大修一次費用20多萬元。為了節約費用和搶修工期，只要轉子內部沒有問題，就只更換液壓缸、控制頭，從投產以來共更換液壓缸18臺。 風機振動：由于受當時技術條件限制，風機投產沒有裝設振動自動測量裝置，對于風機振動參數的采集主要靠人工利用儀器現場對機殼進行實際測量。引風機的振動一般分為突發振動和逐漸增大兩種。前者多是在風機負荷變化頻繁且幅度較大時，主要屬于轉子輪轂表面積灰突然脫落造成轉子不平衡或鍋爐高負荷（近年來由于煤質差鍋爐經常用4套制粉系統）運行情況下；后者則主要屬于機械方面的異常引起的振動大，同時還會伴有脈動異音出現。風機軸承溫度高：引風機的軸承箱內驅動端裝有兩套軸承，即7340BMPUA向心推力軸承和NJ340EmiC3滾柱軸承，在非驅動端有一套NU340EmiC3滾柱軸承。運行規程規定引風機的軸承溫度80報警，110跳閘。由于排煙溫度偏高以及潤滑油溫度高等原因，導致引風機軸承溫度時常在7886之間運行。從投產以來引風機有5次是軸承溫度高和異音問題更換轉子。液壓缸、控制頭內軸承一般采用的是國產軸承，從投產以來更換82臺液壓缸，解體后發現液壓缸主軸的6209軸承和控制頭內調節桿的3200軸承破碎導致調節套卡澀不動的問題占50%以上。引風機葉片磨損：為了保證風機效率，引風機葉片頂部間隙設計在2.8+1.4mm范圍內，投產初期階段（1992年以前）電除塵器運行工況不穩定效率偏低，加重了引風機葉片的磨損。由于煙氣含塵量高導致引風機葉片磨損，嚴重時沿葉片寬度磨掉1/2，致使引風機葉片葉頂間隙達到6.2mm以上。一套新葉片只用一年甚至更短時間（見表2），特別是2#爐甲引風機更換次數竟比其它風機高一倍以上。表2 投產以來1#、2#、4#爐引風機葉片更換統計表 類別引風機葉片更換時間1#爐甲87.4.2889.4.2390.10.2794.5.898.5.151#爐乙87.4.2890.9.2994.5.898.5.152#爐甲88.5.1389.5.1490.5.3190.9.2291.12.1692.12.1794.6.2398.5.2099.11.232#爐乙88.5.1390.5.3191.5.1994.6.234#爐甲92.5.1596.6.1002.9.244#爐乙92.5.1595.1.601.2.19 （3）風機葉片漂移：2002年以前很少發生葉片漂移現象，有時停爐檢修時發現葉片角度不一致，在2003年11月， 3#爐甲引風機檢修過程中，進行內部檢查發現13#、14#葉片漂移（與其它葉片角度不一致）。2004年9月，3#鍋爐檢查性大修時甲引風機解體檢查，進行葉片內外角度校對發現7個葉片調節不動。近年來運行中經常發生葉片漂移現象，2005年4月22日夜間停#3爐甲引風機，內部檢查發現葉片漂移，其中有3個葉片關閉。2006年4月份3#鍋爐小修，檢查發現3#爐甲引風機有8個葉片角度差5關不到底，乙引風機也有6個葉片漂移。（4）引風機支撐環裂紋：風機轉子軸承箱與風機機殼的固定由軸承箱兩端的法蘭用8個螺栓與機殼的殼體板固定。1#、2#、4#爐TLT引風機投產初期運行比較正常，從1998年起，發現1#爐乙引風機， 2#爐甲引風機機殼振動大并且接近超過規程規定值，發展比較快，吊開引風機上蓋，檢查發現軸承箱與下部機殼相固定的支撐環焊口出現裂紋，支撐環下部的支撐板和筋板均存在不同程度的開裂。1999年3月， 4#爐乙引風機振動振幅132m，到4月19日停爐后解體發現，該引風機上機殼內推力側上支撐環與軸承箱口環有明顯的摩擦痕跡，承力側上支撐環與軸承箱口環間隙大，由于振動大下殼體筋板開裂，加強筋板也裂開，殼體筋板雖然多次經過臨時挖補焊接，但是不久又多次開裂導致機殼嚴重變形。2#爐甲引風機就因為支撐大環、下殼體筋板多次開裂焊補，長期振動大，最后于1999年9月，將2#爐甲引風機整套機殼全部更換。3 常見故障原因分析3.1 液壓缸、控制頭和軸承箱漏油3.1.1 TLT軸流式引、送風機因其采用動葉可調結構，無形中增加了密封點。轉子漏油主要分為長期運行中漏油和新更換的轉子漏油兩個方面，更換轉子往往因為風機漏油，但風機軸承還比較完好。通過圖2可看出投產以來更換的風機轉子數量。投產初期漏油現象較輕，1995年前后轉子更換出現第一次高峰（見圖2），與鍋爐負荷高，排煙溫度高加劇了密封件的老化有關。鍋爐排煙溫度高，經常在170運行，最高時達220以上（雖然有密封、冷卻風機），仍然會對密封件的使用壽命有影響，就容易出現漏油，還曾經發生過引風機控制頭運行中漏油著火的事故，當然也與設備本身密封件的質量有關。1998年以后的第二次更換高峰（見圖2），就是小修時也因時間、技術條件限制，無法對整個轉子解體，運行中不能檢修，所以返廠解體,并要求廠家對軸承骨架油封以及各動靜結合部位的密封，全部選用進口件，廠家利用國產密封替代進口密封件，后來在監造時發現此問題。第三次高峰則在2001年以后，主要體現在3#、4#爐技改更換新引、送風機轉子的質量差有關。在2002年2月，3#爐技改性大修更換安裝了新引、送風機后，2002年5月11日12時10分，試運中發現3#爐甲送風機機殼中分面向外大量漏油（不到2h向油箱內補充約240kg機油），被迫又更換新轉子。2004年3月25日， 3#爐乙送風機軸承箱漏油又被迫更換新轉子，到2004年10月14日因軸承箱漏油再次更換轉子（送風機轉子一般可以使用8年以上）。從2002年2月3#爐技改性大修新風機投運至2006年6月底，3#爐甲引風機共更換兩次轉子，還更換過兩次液壓缸，而乙吸風機也更換過一臺轉子和一臺液壓缸。3#爐4年來更換的9臺轉子（液壓缸）有5臺屬于漏油原因。雖然當時監造因為種種原因沒有及時跟上，風機改造中潤滑油系統管路全部更換，而油站的油管道采取灌沙加熱方式彎制，在油系統安裝完后，沒有用高溫蒸汽沖洗管路中雜質，油系統管路檢修施工過程中，工作人員未用割刀而是用鋼鋸把管子鋸開，管道焊接后一些雜質也會被攜帶進入油系統損傷密封件。3.1.2 軸承箱漏油：密封件質量差和老化引起漏油。風機潤滑油質不合格或惡化，軸承雜質進入油室損傷磨壞密封件，軸承箱骨架油封的壓環外有鎖緊螺母，由于鎖緊螺母沒有止退裝置，運行中長期振動，鎖緊螺母松動，導致骨架油封的壓環松動引起漏油。3.1.3 液壓缸和控制頭漏油：主要分為內漏和外漏。內漏主要是活塞及滑閥密封件故障造成動調卡澀與失靈。外漏則主要是密封件老化引起輸出軸、輸入軸透蓋等密封漏油。油管道接頭漏油一是質量問題；二是磨損造成。2005年4月4日，10：20 3#爐乙引風機吊開上蓋，檢查發現，控制頭拉筋松開，磨壞瀉油管接頭漏油。2005年4月22日，23：30停用3#爐甲引風機，控制頭拉筋松開，磨壞瀉油管接頭漏油。以上漏油嚴重無法消除則只得更換液壓缸和控制頭。3.2 煙氣的含塵量及葉片的磨損引風機葉片磨損輕重除了與葉片制造工藝、耐磨涂層以及葉型等問題有密切的關系外，還與煙氣中灰塵的含量過高以及煙氣量偏大對葉片的磨損都有極大的影響。1990年2#爐乙引風機進口煙氣擋板未完全開啟運行3個月，煙氣流量偏向甲側造成葉片嚴重磨損（見表2）。除了以上原因影響葉片的壽命外，筆者通過對三期（6000MW機組）5#、6#鍋爐引風機葉片磨損情況長期觀察，發現該引風機葉片表面沒有防磨涂層，已經運行了10年以上，葉片磨損輕微，經過仔細研究分析，不但與葉型及電除塵器效率高有關，主要與風機轉速有關。三期引風機與一二期引風機屬于同一種形式，同為16個葉片，三期引風機轉速只有750 r/min，比一二期引風機轉速低了近1/5。從圖3看出，自從1997年推行點檢制，特別是2000年開展狀態檢修以來，檢修、運行質量和檢修工藝有了明顯的提高，引風機葉片壽命可以超過8年以上甚至更長。 年份圖3 投產以來1#、2#、4#爐引風機葉片（套）數量統計 3.3 風機振動引風機運行中時常出現振動超出規程規定值，被迫更換備用轉子，一般更換一臺引風機轉子約需要72h，如果突擊加班搶修也得48h，特別是工作環境惡劣。由于更換過程中只能單側風機運行，既影響了發電量，還威脅著鍋爐的安全運行。轉子（軸承箱）振動主要分為以下幾個方面。3.3.1 一般情況下風機校對完控制頭同心度后將各調節螺栓緊固，為了防止控制頭自身質量下垂而引起抖動，就利用一根支撐拉筋將控制頭與支機固定，支撐拉筋的固定螺栓由于振動松脫，造成控制頭同心度超出規定范圍?？刂祁^輸入（輸出）軸聯結柱銷和彈簧鋼片磨損間隙過大或斷裂，控制頭同心度調節螺栓松動等。引風機轉子與機殼的固定，由軸承箱兩端的法蘭用8個螺栓與機殼的殼體板固定，螺栓松動加劇了風機的振動。3.3.2 除了風機軸承故障引起振動以外，主要是由于液壓缸和控制頭漏油導致輪轂表面不均勻積灰加劇，如果控制頭不漏油，則輪轂表面積灰到一定厚度就會局部脫落同樣造成引風機輪轂不平衡振動。輪轂表面積灰主要是控制頭室空間的密封風量不能正常維持導致，引風機的密封風機至控制頭室的通道（即引風機的出口空心靜葉），在該風道內布置有3條進、回、瀉油管道，在該風道出口用來固定3條油管道的一角鋼支架（特別是2#爐甲引風機），該支架遮擋密封風機通道出口1/3面積，影響出風，加上角鋼支架、油管道及固定卡子等容易堆積油灰，又減少了通風量，由于常年磨損引風機的出口（空心）靜葉磨穿空氣漏入煙氣中，以上問題都會加劇輪轂表面積灰造成風機輪轂不平衡振動。3.3.3 引風機轉子輪轂上裝有16個葉片，葉片的制作安裝有著嚴格的工藝要求，葉片必須全面檢查配對編號，導致風機葉片漂移的主要原因：一是制造和復裝質量的影響，主要是葉柄與調節桿（曲臂）以及曲臂與滑塊的鎖緊螺母改型后緊力不足松動，葉柄7211軸承和曲臂滑塊磨損間隙過大等導致葉片漂移；二是運行工況的影響，由于排煙溫度偏高，致使轉子內的潤滑脂軟化流淌或干結，加上葉柄密封不嚴積灰造成葉片卡澀等都會導致葉片漂移。3.4 軸承溫度高一是潤滑油中有雜質等潤滑不良；二是軸承游隙大保持架磨損等導致軸承溫度升高或傳動機構齒輪卡澀。4臺鍋爐引風機的油站原設計安裝的油冷卻器，在當地使用換熱量本身余量不大，加上引風機冷卻水管道太細，又處在廠工業水系統的末端，由于長年運行，油冷卻器以及冷卻水管道結垢和淤泥等雜質堵塞，換熱效率下降，每次停爐后都必須進行人工清洗。從1997年到2000年先后改進了冷卻水系統，包括南北向母管574mm無縫管及油站進回水25mm支管，將油站冷卻水管道加粗并更換。并且增加了一組油冷卻器，原風機油站兩臺冷油器共用一套冷卻水管，改為分別獨立的兩套冷卻水管。還在油站的檢修中將過濾器的清洗列為質量監督點進行驗收。通過改進使油站油箱潤滑油溫度從52降至38，引風機軸承溫度一般能保持在68以下。3.5 鍋爐排煙溫度升高引風機下機殼支撐環開裂一般不應經常發生，除了一般人們所了解的正常原因以外，分析主要是鍋爐排煙溫度升高：鍋爐設計排煙溫度134，由于種種原因，排煙溫度逐年升高，鍋爐負荷高時，時常在170運行，最高時達220以上，與環境溫差大，特別是冬季。1#爐投產初期引風機機殼外設計安裝有一保護罩（車衣），主要起到隔音、保溫作用，所以對引風機機殼未采取保溫