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实战论文
动叶可调轴流风机液压油缸连杆断裂原因分析
时间:2016-03-23类别:实战论文
内容摘要:随着火力发电厂锅炉机组向着大容量、高参数方向发展,动叶可调轴流通风机作为主要辅助设备也逐步广泛应用于大型锅炉机组上。本文对景德镇发电厂动叶可调轴流式引风机液压缸组连杆断裂事件原因与改进措施做了详细阐述,并对动叶可调轴流风机常见故障及预防措施进行了介绍。

1. 前言

动叶可调轴流风机由于具有效率高,风机功耗少,厂用电低,运行费用较低,对风道系统适应性好等特点,尤其是动叶可调轴流风机能在运行中改变动叶的角度,从而调节风量、风压,具有良好的凋节性能,近年来,在大型电厂锅炉上被广泛采用。

        江西景德镇发电厂2×600MW级机组上大压小扩建工程两台超超临界锅炉机组的一次风机与送风机均采用上海鼓风机厂有限公司生产的动叶可调轴流风机,引风机采用成都电力机械厂生产的动叶可调轴流式风机。其中:#1机组自去年1231日通过168H试运行至今,发生过一起引风机液压调节系统中油缸组连杆断裂事件;#2机组自今年518日顺利通过168H后,三大风机运行正常。

2 . 动叶可调轴流风机工作原理

         动调风机运行时,气流由系统管道流入风机进气箱后改变方向,经集流器收敛加速后流向叶轮,电动机动力通过叶轮对气流作功,动叶的工作角度与叶栅距可无级调节,由此可改变风量、风压,满足工况变化的需求;气流由轴向运动经叶轮作功后变为螺旋运动,流出的气流经后导叶转为轴向流动,再经扩压器流至系统满足运行要求。其运转原理如图1所示,

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动调风机运转原理示意图


#1机组引风机液压油缸组连杆断裂分析与改进措施

        我厂引风机系成都电力机械厂生产的AP系列动叶可调轴流式风机,型号为HU26648-22,采用两级叶轮,每级叶片数为22片,动叶调节范围为-36+20°,其具体参数见表1

引风机特性参数

序号HU26648-22型引风机
1风机调节装置U266T
2叶轮直径 3350 mm
3叶片材质     Q345D
4叶片使用寿命   正常工况下50000 h
5叶轮级数2
6每级叶片数        22
7叶片调节范围           -36+20°
8液压缸缸径和行程      630/80 mm/mm
9风机入口体积流量(m3/s)         507.2TB工况)
10风机全压升(Pa)        9448TB工况)
11风机全压效率(%)          88.1TB工况)
12风机功率(kW)                5311TB工况)
13电机功率(kW)      5600
14额定电压/V      6000
15额定电流/A     648

3.1 引风机液压缸连杆断裂原因分析

  3.1.1连杆断裂事件过程

         当班运行人员发现#1机组A引风机电流由340A升高至535AB引风机电流却由335A最低下降至135A。经就地检查,发现BAB液压油泵电机均停转。检修人员经检查两油泵电机电源空开均在跳开位置,控制柜内接触器均处吸合位置,进一步检查发现端子箱内A泵电机端子两相过热熔化短路,造成电源空开跳闸。后经检查未发现其他明显故障。随即,试送B油泵电源空开进行试转,该油泵启动,液压油站出口母管油压恢复正常,B引动叶调节风门根据调节指令开启,B引电流瞬间升高至640A,炉膛压力低低引起MFT动作。

        #1机组重新并网运行后,发现引风机振动明显比平时运行值大,随后停引风机进行检查,初步判断该引风机内部液压缸连杆脱落或断裂。经进一步内部检查后,发现液压油缸组连杆断裂,如图2所示,

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液压油缸组连杆断裂

3.1.2连杆断裂事件原因分析

         经过对断裂连杆断口形状分析,可明显看到左侧断口上部有略微向下弯曲痕迹,可断定为先受到外力挤压所致;再从左右断面可以看出,两断面上凹凸断痕可以完全吻合在一起,由此可以说明该连杆又受到较大外力拉拽最终导致断裂,断口如图3所示,

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3 连杆断裂断口形状

         通过我厂技术人员进一步的共同分析认为,引风机液压油站两台油泵均失电跳闸后,引风机未停转情况下,其动叶因离心力而产生的关闭力矩不断增大,致使伺服阀很难维持原有压力,动叶维持不了原有开度,伺服阀泄压时造成油缸组连杆向动叶开度减小的方向动作,如图4所示,水平向右侧动作,而

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动叶开度执行机构示意图

        与此同时电动执行机构实际未动作,还保持原有状态,所以导致油缸组连杆受到挤压,但还未断裂;经检修处理后,液压油站油泵重启后,伺服阀调节压力立刻恢复,组连杆会迅速将动叶开度恢复至原始位置,此瞬间过程,组连杆被猛烈拉拽,最终导致连杆断裂。

3.2 引风机液压缸组连杆断裂防范措施

        根据上述原因分析可见,连杆断裂的主要原因是引风机两台液压油泵全停,最根本原因是在未采取任何保护措施情况下,又将一台液压油泵送电启动,导致连杆在受到挤压状态下又突然受到拉拽而断裂。

        针对引风机液压油泵全停后应采取的相关操作及保护,经厂家和我厂技术人员共同研究决定,我厂引风机控制油压低报警值为3.2MPa,若低于报警值3.2MPa,此时应延时15s后启备用泵,若备用泵启动,延时30s后油压仍在报警值3.2MPa以下,此时则应停转风机,并立即对液压油站进行检修。

        在热工逻辑保护方面:①增加两台液压油泵全停和液压油位低低时,跳该引风机RB动作保护逻辑;②增加两台液压油泵全停,闭锁执行机构开启的程序,避免误操作损坏伺服阀,保证设备安全;

4 . 动叶可调轴流风机常见故障分析及处理

         动叶可调轴流风机由于有一套液压调节系统,结构上比较复杂,虽从国外引进技术,在风机的设计、结构、材料和制造工艺上有较大提高,但轴流风机仍存在不安全因素,主要表现为:轴承振动大及运行不平衡、轴承温度过高、风机漏油、叶片磨损等问题。

4.1 风机轴承振动异常

         引风机工作环境较为恶劣,不仅承受烟气中灰尘的冲刷,还承受烟气流的冲刷,造成风机叶轮上留有积灰,还会伴有叶轮磨损不平衡。在风机负荷变化频繁且幅度较大时,主要在转子轮毂表面的积灰会突然脱落造成转子不平衡,导致轴承振动过大;轴承润滑油量少、轴承座污染或轴承损坏,都会引起轴承的过早失效,也是导致轴承振动大且运行不平衡的原因之一。

         若要保证轴承在合理振动范围内,则要利用检修机会对叶轮进行清洁,还要平衡叶轮,测量磨损量,待大修时予以更换;运行中振动探测器必须在尽可能短的路线与主轴承刚性联接,水平方向测量,也可以轴向;建议频谱分析振动状态,如果不能实现,也应该测出振速(mm/s)或振幅(um)。

4.2 风机轴承温度过高

         我厂引风机轴承温度保护定值设定为:高于80℃时报警,高于100℃时跳风机。因润滑油系统造成温度升高主要由于润滑油质差,润滑油流量过大或过小、压力过高或过低等因素。润滑油质差,杂质过多会使轴承在转动中加剧摩擦,导致温度升高。如果润滑油流量过大,经过冷油器的润滑油不能全部与冷却介质充分接触,也就不能完全冷却,冷油器出口油温仍较高,导致轴承温度升高。如果润滑油流量过小,进入轴承箱内的润滑油与原轴承箱内的润滑油交换不充分,轴承温度也会升高。同样压力过低也会使轴承箱内润滑油冷却交换效果差,而润滑油压力过高会使油管路负荷过大容易造成泄漏。

         所以,要对润滑油的油量、油质及油压进行控制。润滑油量要通过控制油站上的回油窗进行观察,流量要适中;油质要求定期化验,对不合格的油质要进行过滤,严重不合格的要及时更换新油,以免损坏轴承;油压一般控制在0.2MPa左右,可以通过压力表实时进行监测,对压力过高或过低情况进行调整。此外还要保证冷油器的冷却效果,即保证冷却水的温度适中,冷油器的换热面积满足油冷却的需要。

4.3 风机漏油

        风机漏油主要是液压缸、控制头和轴承箱或润滑油系统漏油。液压缸和控制头漏油,主要分为内漏和外漏。内漏主要是活塞及滑阀密封件故障造成动调卡涩与失灵,导致左右油室相互窜油。外漏则主要是密封件老化引起漏油。轴承箱漏油主要是由于密封件质量差和老化引起漏油。风机润滑油质不合格或恶化,轴承杂质进入油室损伤磨坏密封件,轴承箱骨架油封的压环外有锁紧螺母,由于锁紧螺母没有止退装置,运行中长期振动,锁紧螺母松动,导致骨架油封的压环松动引起漏油。

        为了防止风机漏油,应利用停炉检修时对液压缸及控制头进行检查。还要加强风机油系统的管理及轴承的润滑工作,保证轴承油箱应有良好的密封;系统油压保证在正常范围;根据液压油及润滑油污染程度及时更换供油装置和主轴承箱的油,并清洗过滤器和油箱。

4.4 风机叶片磨损

        动叶可调轴流风机压力系数小,则风机达到相同风压时需要的转子外沿线速度高,作为引风机,含尘气流对叶轮的磨损问题比其它型式的风机要大些,不做耐磨处理时,一般只能承受150mg/Nm3的含尘量。为了提高叶片的使用寿命,需采用钢叶片表面喷焊耐磨层的措施。叶片经过耐磨处理后,能承受300350mg/Nm3含尘量。

        引风机叶片磨损程度除了与叶片制造工艺、耐磨涂层以及叶型等有密切的关系,还与烟气中灰尘的含量过高以及气流冲击过分集中等都有很大的关系。进一步研究分析表明,叶片磨损与叶型及电除尘器效率高低有关外,还主要与风机转速有关。某电厂三期引风机转速只有750 rmin(一、二期引风机转速为985rmin),而三期引风机与一、二期引风机具有相同叶片数,转速比一、二期引风机低了近15。在相同的风机选型条件下,理论与实践均表明风机叶片的耐磨寿命与风机转子速度的平方成反比,因此,在相同出力条件下,转速较低的风机具有更好的耐磨性。

结论

        风机是火电厂必不可少的机械设备,也是电厂锅炉最重要的辅助设备之一,其运行状况对电厂安全经济运行至关重要。所以要加强对风机的保养,加强现场设备检查,确保液压调节及润滑油系统正常;加强对风机的维护力度,保证风机的正常运行及备用;加强运行调整及运行管理,防止误操作损坏设备。