影響風機可靠性的幾個因素及防范對策畢業論文目錄TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"第一章 緒論 1\o"CurrentDocument"第二章 電站風機可靠性概念 2\o"CurrentDocument"第三章 影響軸流風機可靠性的因素 3電站風機事故分類 3風機軸承振動超標 33.3 軸流風機主要故障 53.4 軸流風機發生故障的原因 53.5 影響風機運行的主要原因 6\o"CurrentDocument"第四章 提高軸流風機可靠性的措施 94.1 選型 9并聯設計與運行 10其他設計措施 10結語 13\o"CurrentDocument"參考文獻 14致謝 15第一章緒論風機是一種將原動機的機械能轉換為輸送氣體、給予氣體能量的機械，它是火電廠中不可少的機械設備，主要有送風機、引風機、一次風機、密封風機和排粉機等，消耗電能約占發電廠發電量的1.5%?3.0%。在火電廠的實際運行中，風機，特別是引風機由于運行條件較惡劣，故障率較高，據有關統計資料，引風機平均每年發生故障為2次，送風機平均每年發生故障為0.4次，從而導致機組非計劃停運或減負荷運行。因此，迅速判斷風機運行中故障產生的原因，采取得力措施解決是發電廠連續安全運行的保障。雖然風機的故障類型繁多，原因也很復雜，但根據調查電廠實際運行中風機故障較多的是：軸承振動、軸承溫度高、動葉卡澀、保護裝置誤動。風機是火力發電廠中的關鍵輔機，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軸流風機的可靠性差，頻頻發生故障，導致電廠非計劃停機或減負荷，影響了機組發電量。近幾年來，廣東地區的幾家電廠如珠江電廠4X300MW、南海電廠2X200MW、恒運C廠1X210MW均發生過動葉可調軸流風機斷葉片事故，也有在同一電廠反復多次發生，嚴重影響機組安全滿發。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。這里詳細的介紹了影響風機的原因和解決辦法，軸流式風機在生產中應用的最為廣泛，在這里將重點說明軸流式風機的優點和發生事故的處理方法。第二章電站風機可靠性概念電站風機可靠性統計的狀態劃分如下：90年代以前，我國大型電站（125MW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，據統計，在125MW、200MW、300MW及600MW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的、在15套300MW火電機組中使用的28臺動葉可調軸流式送風機和24臺動葉可調軸流式引風機進行可靠性分析，發現其運行率已達99%。其他廠家的產品的可靠性也有較大的提高。第三章影響軸流風機可靠性的因素3.1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。3.2風機軸承振動超標風機軸承振動是運行中常見的故障，風機的振動會引起軸承和葉片損壞、螺栓松動、機殼和風道損壞等故障，嚴重危及風機的安全運行。風機軸承振動超標的原因較多，如能針對不同的現象分析原因采取恰當的處理辦法，往往能起到事半功倍的效果。不停爐處理葉片非工作面積灰引起風機振動這類缺陷常見于鍋爐引風機，現象主要表現為風機在運行中振動突然上升。這是因為當氣體進入葉輪時，與旋轉的葉片工作面存在一定的角度，根據流體力學原理，氣體在葉片的非工作面一定有旋渦產生，于是氣體中的灰粒由于旋渦作用會慢慢地沉積在非工作面上。機翼型的葉片最易積灰。當積灰達到一定的重量時由于葉輪旋轉離心力的作用將一部分大塊的積灰甩出葉輪。由于各葉片上的積灰不可能完全均勻一致，聚集或可甩走的灰塊時間不一定同步，結果因為葉片的積灰不均勻導致葉輪質量分布不平衡，從而使風機振動增大。在這種情況下，通常只需把葉片上的積灰鏟除，葉輪又將重新達到平衡，從而減少風機的振動。在實際工作中，通常的處理方法是臨時停爐后打開風機機殼的人孔門，檢修人員進入機殼內清除葉輪上的積灰。這樣不僅環境惡劣，存在不安全因素，而且造成機組的非計劃停運，檢修時間長，勞動強度大。經過研究，提出了一個經實際證明行之有效的處理方法。如圖1所示，在機殼喉舌處（A點，徑向對著葉輪）加裝一排噴嘴（4?5個），將噴嘴調成不同角度。噴嘴與沖灰水泵相連，將沖灰水作為沖洗積灰的動力介質，降低負荷后停單側風機，在停風機的瞬間迅速打開閥門，利用葉輪的慣性作用噴洗葉片上的非工作面，打開在機殼底部加裝的閥門將沖灰水排走。這樣就實現了不停爐而處理風機振動的目的。用沖灰水作清灰的介質，和用蒸汽和壓縮空氣相比，具有對噴嘴結構要求低、清灰范圍大、效果好、對葉片磨損小等優點。不停爐處理葉片磨損引起的振動磨損是風機中最常見的現象，風機在運行中振動緩慢上升，一般是由于葉片磨損，平衡破壞后造成的。此時處理風機振動的問題一般是在停爐后做動平衡。根據風機的特點，經過多次實踐，總結了以下可在不停爐的情況下對風機進行動平衡試驗工作。1） 在機殼喉舌徑向對著葉輪處（如圖1）加裝一個手孔門，因為此處離葉輪外圓邊緣距離最近，只有200mm多，人站在風機外面，用手可以進行內部操作。風機正常運行的情況下手孔門關閉。2） 振動發生后將風機停下（單側停風機），將手孔門打開，在機殼外對葉輪進行試加重量。3） 找完平衡后，計算應加的重量和位置，對葉輪進行焊接工作。在實際工作中，用三點法找動平衡較為簡單方便。試加重量的計算公式為PV=250XA0XG/D（3000/n）2（g）為了盡快找到應加的重量和位置，應根據平時的數據多總結經驗。根據經驗，Y4—73—11—22D的風機振動0.10mm時不平衡重量為2000g；M5—29—11—18D的排粉機振動0.10mm時不平衡重量120g；軸流ASN2125/1250型引風機振動為0.10mm時不平衡重量只有80g左右。為了達到不停爐處理葉片磨損引起的振動問題的目的，平時須加強對風門擋板的維護，減少風門擋板的漏風，在單側風機停運時能防止熱風從停運的送風機處漏出以維持良好的工作環境?？疹A器的腐蝕導致風機振動間斷性超標這種情況通常發生在燃油鍋爐上。燃油鍋爐引風機前一般沒有電除塵，煙、風道較短，空預器的波紋板和定位板由于低溫腐蝕，波紋板腐蝕成小薄鋼片，小薄鋼片隨煙氣一起直接打擊在風機葉片上，一方面造成風機的受迫振動，另一方面一些小薄鋼片鑲嵌在葉片上，由于葉片的動不平衡使風機振動。這種現象是筆者在長期的實際生產中觀察到的結果。處理方法是及時更換腐蝕的波紋板，采用方法防止空預器的低溫腐蝕，提高排煙溫度和進風溫度（一般應高于60°C以避開露點），波紋板也可使用耐腐蝕的考登鋼或金屬搪瓷。風道系統振動導致引風機的振動煙、風道的振動通常會引起風機的受迫振動。這是生產中容易出現而又容易忽視的情況。風機出口擴散筒隨負荷的增大，進、出風量增大，振動也會隨之改變，而一般擴散筒的下部只有4個支點，如圖2所示，另一邊的接頭石棉帆布是軟接頭，這樣一來整個擴散筒的60％重量是懸吊受力。從圖中可以看出軸承座的振動直接與擴散筒有關，故負荷越大，軸承產生振動越大。針對這種狀況，在擴散筒出口端下面增加一個活支點（如圖3），可升可降可移動。當機組負荷變化時，只需微調該支點，即可消除振動。經過現場實踐效果非常顯著。該種情況在風道較短的情況下更容易出現。3.3軸流風機主要故障a） 轉子故障。如轉子不平衡、轉子振動等，最嚴重的甚至發生葉輪飛車事故。b） 葉片產生裂紋或斷裂。在送、引風機上均有可能發生，近幾年在多個大型電廠已發生多宗。c） 葉片磨損。主要是發生在引風機上。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，調節油壓不穩定。既影響風機的調節性能也威脅風機的安全。3.4軸流風機發生故障的原因產品設計和制造方面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） 葉片強度安全系數不夠，葉片材質差。d） 葉片鑄造質量差。e） 焊接、裝配質量差。如葉片螺栓脫落打壞葉片等。f） 控制油站質量差。g） 監測、保護附件失靈。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。安裝方面A） 軸系不平衡或聯接不好，導致風機振動大、軸承、聯軸器易損壞。B） 執行機構安裝誤差大，就地指示值與控制室反饋值不一致，導致操作不準確。本文后面將具體講述。風機選型與系統設計方面風機選型不當造成風機實際運行點在不穩定氣流區或接近甚至進入失速區，以及風機管路系統特性不合理，均可造成風機轉子有關部件的疲勞與損壞。3.5影響風機運行的主要原因動、靜部分相碰引起風機振動在生產實際中引起動、靜部分相碰的主要原因a） 葉輪和進風口（集流器）不在同一軸線上。b） 運行時間長后進風口損壞、變形。c） 葉輪松動使葉輪晃動度大。d） 軸與軸承松動。e） 軸承損壞。f） 主軸彎曲。軸承溫度高風機軸承溫度異常升高的原因有三類：潤滑不良、冷卻不夠、軸承異常。離心式風機軸承置于風機外，若是由于軸承疲勞磨損出現脫皮、麻坑、間隙增大引起的溫度升高，一般可以通過聽軸承聲音和測量振動等方法來判斷，如是潤滑不良、冷卻不夠的原因則是較容易判斷的。而軸流風機的軸承集中于軸承箱內，置于進氣室的下方，當發生軸承溫度高時，由于風機在運行，很難判斷是軸承有問題還是潤滑、冷卻的問題。實際工作中應先從以下幾個方面解決問題。（1）加油是否恰當。應當按照定期工作的要求給軸承箱加油。軸承加油后有時也會出現溫度高的情況，主要是加油過多。這時現象為溫度持續不斷上升，到達某點后（一般在比正常運行溫度高10°C?15°C左右）就會維持不變，然后會逐漸下降。冷卻風機小，冷卻風量不足。弓|風機處的煙溫在120°C?140°C，軸承箱如果沒有有效的冷卻，軸承溫度會升高。比較簡單同時又節約廠用電的解決方法是在輪轂側軸承設置壓縮空氣冷卻。當溫度低時可以不開啟壓縮空氣冷卻，溫度高時開啟壓縮空氣冷卻。確認不存在上述問題后再檢查軸承箱。動葉卡澀軸流風機動葉調節是通過傳動機構帶動滑閥改變液壓缸兩側油壓差實現的。在軸流風機的運行中，有時會出現動葉調節困難或完全不能調節的現象。出現這種現象通常會認為是風機調節油系統故障和輪轂內部調節機構損壞等。但在實際中通常是另外一種原因：在風機動葉片和輪轂之間有一定的空隙以實現動葉角度的調節，但不完全燃燒造成碳垢或灰塵堵塞空隙造成動葉調節困難。動葉卡澀的現象在燃油鍋爐和采用水膜除塵的鍋爐比較普遍，解決的措施主要有:盡量使燃油或煤燃燒充分，減少碳黑，適當提高排煙溫度和進風溫度避免煙氣中的硫在空預器中的結露。在葉輪進口設置蒸汽吹掃管道，當風機停機時對葉輪進行清掃，保持葉輪清潔，蒸汽壓力V=0.2MPa，溫度V=200°C。適時調整動葉開度，防止葉片長時間在一個開度造成結垢，風機停運后動葉應間斷地在0?55°活動。經常檢查動葉傳動機構，適當加潤滑油。旋轉失速和喘振旋轉失速是氣流沖角達到臨界值附近時，氣流會離開葉片凸面，發生邊界層分離從而產生大量區域的渦流造成風機風壓下降的現象。喘振是由于風機處在不穩定的工作區運行出現流量、風壓大幅度波動的現象。這兩種不正常工況是不同的，但是它們又有一定的關系。風機在喘振時一般會產生旋轉氣流，但旋轉失速的發生只決定于葉輪本身結構性能、氣流情況等因素，與風煙道系統的容量和形狀無關，喘振則風機本身與風煙道都有關系。旋轉失速用失速探針來檢測，喘振用U形管取樣，兩者都是壓差信號驅動差壓開關報警或跳機。但在實際運行中有兩種原因使差壓開關容易出現誤動作：1)煙氣中的灰塵堵塞失速探針的測量孔和U形管容易堵塞；2)現場條件振動大。該保護的可靠性較差。由于風機發生旋轉失速和喘振時，爐膛風壓和風機振動都會發生較大的變化，在風機調試時通過動葉安裝角度的改變使風機正常工作點遠離風機的不穩定區，隨著目前風機設計制造水平的提高，可以將風機跳閘保護中喘振保護取消，改為“發訊”，當出現旋轉失速或喘振信號后運行人員通過調節動葉開度使風機脫離旋轉脫流區或喘振區而保持風機連續穩定運行，從而減少風機的意外停運。根據不同情況采取不同的處理方法。引起風機振動的原因很多，其它如連軸器中心偏差大、基礎或機座剛性不夠、原動機振動引起等等，有時是多方面的原因造成的結果。實際工作中應認真總結經驗，多積累數據，掌握設備的狀態，摸清設備劣化的規律，出現問題就能有的放矢地采取相應措施解決。第四章提高軸流風機可靠性的措施選型電站鍋爐風機的型式一般有離心式、靜葉可調軸流和動葉可調軸流風機，應根據具體使用場合，經技術經濟比較確定風機型式。3種風機的比較見表4-1。表4-1：3種風機的比較項目離心式靜調軸流動調軸流結構復雜程度低中高對介質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圖4-1圖4-1大型軸流式風機圖4-2離心式風機選擇軸流風機時，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內運行。對于燃煤鍋爐，由于動葉可調軸流風機圓周速度高，考慮到磨損問題，宜采用中速，不宜選用過高轉速。并聯設計與運行在選擇動葉可調軸流風機的參數時，除了按有關規程規定給出裕度外，還要依據電廠實際情況，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試與運行帶來困難。故應特別注意動葉可調軸流風機的并聯設計與運行。兩臺風機并聯運行在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，再同時調節兩臺風機到所需的參數?？梢钥闯?，當第1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。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的冷一次風機，由于其制粉系統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門，啟動該風機時，先關閉出口門，打開循環門。待第2臺風機越過失速線后打開出口門，關閉循環門，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，要力求避免產生渦流的可能性，某些轉彎處還應采取加裝導流板的措施。1.調整與維護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內運行而導致斷葉片事故的發生。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。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。確保風機喘振保護正常投入。安裝要求整體出廠通風機的安裝應符合下列要求：機組的安裝水平，應在底座和機殼上放置水平儀進行測量，其水平儀讀數 不應大于1/1000；機組的鉛垂度應在底座和機殼上進行測量，其鉛垂度偏差不應大于1/1000；通風機的安裝面應平整，與基礎或平臺應接觸良好；直聯型風機的電動機軸心與機殼中心應保持一致；電動機支座下的調整墊片不應超過兩層。解體出廠的風機組裝時，應符合下列要求：通風機的安裝水平，應在基礎或支座上風機的底座和軸承座上縱、橫向放置水平儀進行測量；其水平儀讀數均不應大于1/1000；轉子軸線與機殼軸線的同軸度為?2mm；組裝的順序應按風機的結構依次裝導流器、葉輪、電動機、集流器、整流罩或前導流器、葉輪、后導流器、電動機、集流器、整流罩；并應按出廠的標記進行組裝，不得裝錯和互換；導流葉片、轉子葉片安裝角度與名義值的允許偏差為±2°；葉輪與機殼的徑向間隙應均勻；葉輪與機殼的徑向間隙應為葉輪直徑的1.5%。?3.5%。；葉片的手動和自動調節的范圍應符合隨機技術文件的規定；可調動葉片在關閉狀態下與機殼間的徑向間隙應符合隨機技術文件的規定。當無規定時，其間隙值宜為轉子直徑的1%?2%；在靜態下應檢查可調葉片及其調節裝置的調節功能、調節角度范圍、安全限位,葉片角度指示刻度與葉片實際角度偏差不應超過±1°；機殼的連接應對中和貼合緊密，結合面上應涂抹一層密封膠，不得增加墊片和填料；葉片的固定螺栓和機殼法蘭連接螺栓，應按隨機技術文件規定的力矩進行緊固和鎖緊；進氣室、擴壓器與機殼之間，進氣室、擴壓器與前后風筒之間的連接應對中，并貼平。各部分的連接不得使機殼(主風筒)產生葉頂間隙改變的變形。具有中間傳動軸的機組找正時，應符合下列要求：驅動機為轉子穿心電動機時，應先確定磁力中心位置；然后，計算并留出中間軸的熱膨脹量，聯軸器的軸向間隙，再確定兩軸之間的距離；測量同軸度時，應轉動機組的軸系每隔900分別