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浅谈轴流风机的优缺点和故障诊断

编辑:上海四禾风机有限公司  时间:2016-08-22

 1 文章快照

  动叶可调风机反馈不正常的原因检修人员和厂家人员共同检查,均发现属于控制头控制失灵,即风机在旋转过程中叶片突然向全开或全关的方向滑去,失去调节能力,从而使风机的运行电流突然增大或缩小,风机不能正常运行。而保证风机旋转中正常运行、叶片稳定在合适角度的机构是反馈系统,在风机控制头末端装有1只反馈球轴承,球轴承损坏将导致反馈杆失去定位,不能正常带动错油阀的外套移动,此外,用于固定反馈轴承的螺母,由于风机的振动等原因造成该螺母松脱,也会导致反馈杆失灵,反馈杆不能带动错油阀的外套移动,也就不能将调节系统的进油口封住,风机叶片只能向全开或全关的方向滑去,最终靠机械限位稳定在极限位置。解决方案是逢停必检,在机组停运时,安排检查送风机控制头反馈轴承及其固定螺母,发现异常及时处理。注明(动叶可调风机执行器选型如德国欧码执行器全开全关是不超过53秒)。

  1.1 两级动叶可调一次风机和动可调叶送风机常见故障处理

  (1) 轴承箱漏油问题轴承箱漏油一般不会影响设备安全运行,只会对现场文明生产造成影响,在黄岛电厂的一次风机和鲁北电厂的送风机在生产过程中已经先后发生过几次,根本原因是轴承箱端部密封使用的是骨架油封,长周期运行后发生橡胶龟裂等异常造成泄漏,目前暂无更好的密封方法解决(密封选择德国前西德设计生产),正常运行时。

  (2) 在保证风机安全的前提下,适当降低润滑油压(根据经验一般在0.28-0.30Mpa即可维持运行)以减少泄漏量,此外,风机漏油位置相对固定,一般在风机出口膨胀节处,为保证现场文明生产,可考虑安装专用接油装置。

  (3)油质问题送风机控制头结构决定了其内部间隙非常小,油质不好造成油系统污染,影响风机正常调节,而送风机安装在电除尘器附近,灰尘多、污染大,因此,应加强送风机油质检验,建议定期化验和安排润滑油过滤和更换。

  (4) 动叶可调轴流送风机属于锅炉辅机中比较精密设备,安装检修要求高,熟悉送风机液控部分结构有利于加强设备检修维护,保证检修成功率。

  1.2轴流风机动叶调节原理(TLT结构)

  (1) 轴流动叶可调一次风机和送风机利用动叶安装角的变化,使风机的性能曲线移位。性能曲线与不同的动叶安装角与风道性能曲线,可以得出一系列的工作点。若需要流量及压头增大,只需增大动叶安装角;反之只需减少动叶安装角。

  (2) 轴流送风机的动叶调节,调节效率高,而且又能使调节后的风机处于高效率区内工作。采用动叶调节的轴流送风机还可以避免在小流量工况下落在不稳定工况区内。轴流送风机动叶调节使风机结构复杂,调节装置要求较高,制造精度要求亦高。

  (3) 改变动叶安装角是通过动叶调节机构来执行的,它包括液压调节装置和传动机构。液压缸内的活塞由轴套及活塞轴的凸肩被轴向定位的,液压缸可以在活塞上左右移动,但活塞不能产生轴向移动。为了防止液压缸在左、右移动时通过活塞与液压缸间隙的泄漏,活塞上还装置有两列带槽密封圈。当叶轮旋转时,液压缸与叶轮同步旋转,而活塞由于护罩与活塞轴的旋转亦作旋转运动。所以风机稳定在某工况下工作时,活塞与液压缸无相对运动。

  (4) 活塞轴的另一端装有控制轴,叶轮旋转时控制轴静止不动,但当液压缸左右移动时会带动控制轴一起移动。控制头等零件是静止并不作旋转运动的。

  (5) 叶片装在叶柄的外端,每个叶片用6个螺栓固定在叶柄上,叶柄由叶柄轴承支撑,平衡块与叶片成一规定的角度装设,二者位移量不同,平衡块用于平衡离心力,使叶片在运转中成为可调。

  (6) 动叶调节机构被叶轮及护罩所包围,这样工作安全,避免脏物落入调节机构,使之动作灵活或不卡涩。

  (7) 当轴流送风机在某工况下稳定工作时,动叶片也在相应某一安装角下运转,那么伺服阀将油道①与②的油孔堵住,活塞左右两侧的工作油压不变,动叶安装角自然固定不变。

  (8) 当锅炉工况变化需要减小调节风量时,电信号传至伺服马达使控制轴发生旋转,控制轴的旋转带动拉杆向右移动。此时由于液压缸只随叶轮作旋转运动,而调节杆(定位轴)及与之相连的齿条是静止不动的。于是齿套是以B点为支点,带动与伺服阀相连的齿条往右移动,使压力油口与油道②接通,回油口与油道①接通。压力油从油道②不断进入活塞右侧的液压缸容积内,使液压缸不断向右移动。与此同时活塞左侧的液压缸容积内的工作油从油道①通过回油孔返回油箱。

  (9) 由于液压缸与叶轮上每个动叶片的调节杆相连,当液压缸向右移动时,动叶的安装角减小,轴流送风机输送风量和压头也随之降低。

  (10) 当液压缸向右移动时,调节杆(定位轴)亦一起往右移动,但由于控制轴拉杆不动,所以齿套以A为支点,使伺服阀上齿条往左移动,从而使伺服阀将油道①与②的油孔堵住,则液压缸处在新工作位置下(即调节后动叶角度)不再移动,动叶片处在关小的新状态下工作。这就是反馈过程。在反馈过程中,定位轴带动指示轴旋转,使它将动叶关小的角度显示出来。

  (11) 若锅炉的负荷增大,需要增大动叶角度,伺服马达使控制轴发生旋转,于是控制轴上拉杆以定位轴上齿条为支点,将齿套向左移动,与之啮合齿条(伺服阀上齿条)也向左移动,使压力油口与油道①接通,回油口与油道②接通。压力油从油道①进入活塞的左侧的液压缸容积内,使液压缸不断向左移动,而与此同时活塞右侧的液压缸容积内的工作油从油道②通过回油孔返回油箱。此时动叶片安装角增大、锅炉通风量和压头也随之增大。当液压缸向左移动时,定位轴也一起往左移动。以齿套中A为支点,使伺服阀的齿条往右移动,直至伺服阀将油道①与②的油孔堵住为止,动叶在新的安装角下稳定工作。

  3 引风机要选用静叶可调轴流风机

  3.1 静叶可调轴流风机的特点

  (1)静叶可调轴流风机结构上较简单,风机初投资较低。

  (2)静叶可调轴流风机效率曲线近似呈圆面,风机运行的高效区范围和风机效率低于动调风机,运行费用高于动叶可调轴流风机。但静叶可调轴流风机转子外沿的线速度较低,对入口含尘量的适应性比动叶可调轴流风机要好,含尘量一般在300mg/Nm3下。静叶可调轴流风机的结构简单,维护量少。最主要的易磨件---后导叶已设计成可拆卸式,更换方便。静叶可调轴流风机的失速区比其他类型风机宽。风机启动时,由于风量小、并能较快通过失速区。在调峰机组上,低负荷长期运行有可能进入失速区,喘振现象就会比较突出,但现在制造厂已找到了解决方法---加装分流器,大负荷时风机效率不变,低负荷时效率则有所下降。

  3.2 动叶可调轴流风机的特点

  (1) 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,风机初投资较高。动叶可调轴流风机效率曲线近似呈椭圆面,长轴与烟风系统的阻力曲线基本平行,风机运行的高效区范围大。风机功耗少,厂用电低,运行费用低。

  (2) 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300-350 mg/Nm3含尘量。故:引风用静叶,送风用动叶,稳定和安全可靠的因素。

  4 风机出现的异常情况分析及故障处理

  4.1 轴承温度高引起的原因及处理方法

  风机轴承温度异常升高的原因有三类:润滑不良、冷却不够、轴承异常。

  离心式风机轴承置于风机外,若是由于轴承疲劳磨损出现脱皮、麻坑、间隙增大引起的温度升高,一般可通过听轴承声音和测量振动的方法来判断;如是润滑不良、冷却不够的原因,则较易判断。而轴流风机的轴承集中于轴承箱内部,置于进气室下方。当发生轴承温度升高时,由于风机在运行,很难判断是轴承有问题还是润滑、冷却的问题。实际中应从以下几个方面解决:

  (1) 加油是否恰当。应按定期工作要求给轴承箱加油。轴承加油后有时也会出现温度高的情况。主要是加油过多,这时温度持续不断上升,达到某点(一般比正常运行温度高10℃-15℃)后,就会维持不变,然后逐渐下降。

  (2) 冷却风机小,冷却风量不足,轴流引风机处的烟气温度在120℃-240℃,轴承箱如果没有有效的冷却,轴承温度会升高。简单而且节约厂用电的解决方法是在轮毂侧轴承设置压缩空气冷却。当温度低时可不开启压缩空气冷却,反之,温度高时开启压缩空气冷却。确认不存在上述问题后,再检查轴承箱。

  4.2叶片磨损引起的原因及处理方法

  叶片磨损的大致原因有:非设计工况下有进气冲角气流尘粒冲刷、旋风除尘器下部积灰、叶片本身材料及焊缝硬度不够。

  (1) 当风机工作在非设计工况时,叶轮叶道内的实际进气方向与叶片进口处圆弧的切线方向不一致,形成较大的进气冲角,气流中的尘粒对叶片进口端的边缘产生严重的冲刷磨损。为此,采取减小排气阻力,使进叶道的气流方向接近叶片进口圆弧的切线方向的方法,从而减轻磨损。

  (2)引风机进气口配备的除尘器是旋风式除尘器,除尘器本身的除尘效果比较好,但如果不能及时的清除除尘器下部积尘,积尘容易被引风机吸入,当粉尘微粒在气流带动下冲向叶片入口边缘,就像锉刀挫削叶片一样,加剧了叶片的磨损。应加强除尘器下部的积尘清理,降低烟气中的含尘量,根据煤质和锅炉的运行情况,每隔二个小时清除一次除尘器下部的积尘,这样就减少尘粒对叶片的冲刷磨损。

  (3) 叶片材料和焊缝的硬度不够,当粉尘微粒硬度较高时,就加剧了叶片的冲刷磨损。改进引风机叶轮,延长使用寿命,改机翼后弯叶片为单板后弯叶片,这样虽然会增大电机负荷,但可以避免在叶片磨损后内部积尘不均而破坏平衡,适当的延长了叶片的使用寿命。

  4.3 失速、喘振引起的原因及处理方法

  (1) 旋转失速是气流冲角达到临界值附近时,气流会离开叶片凸面,发生边界层分离从而产生大量区域的涡流造成风机风压下降的现象。

  (2) 喘振是由于风机处在不稳定工作区运行时出现流量、风压大幅度波动的现象。

  (3) 失速、喘振,这两种不正常工况是不同的,但它们又有一定关系。风机在喘振时,一般会出现旋转气流,但失速的发生只决定于叶轮本身结构性能、气流情况等因素,与风道系统的容量和形状无关;而喘振则与风机本身、风道都有关系。

  (4) 旋转失速用失速探针来检测,喘振用U形管取样,两者都是压差信号驱动差压开关报警或跳机。但在实际运行中有两种原因使差压开关出现误动作,具体如下:

  第一、烟气中的灰尘堵塞失速探针的测量孔和U形管;

  第二、保护的可靠性较差。

  由于风机发生旋转失速和喘振时,炉膛风压和风机振动都会发生较大的变化。在风机调试时通过动叶安装角度的改变使风机正常工作点远离风机的不稳定区,随着目前风机设计制造水平的提高,可将风机跳闸保护取消,改为发讯号,当出现旋转失速或喘振信号后,运行人员通过调节动叶开度使风机脱离旋转脱硫区,而保持风机连续稳定运行,减少风机的意外停运。

  5结论

  随着我国风机制造水平的提高,风机的效率和可靠性不断提高,但风机在实际运行中故障仍较多。因此,完善系统设计、做好定期维护工作是提高风机可靠性的关键。总结经验,针对不同故障采取针对性的方法,对减少风机非计划停运也非常重要。目前,随着装机容量的增加,对风机的配套也提出了更高的标准,轴流风机逐渐占领了大机组的队伍,轴流风机又分动叶可调和静叶可调式,其设计简单、效率高、高转速、压力高、维修技术要求高,因此,对检修维护人员的的检修工艺和水平有了更高的要求。

  针对轴流风机出现的典型故障有以下几类:风机的喘振、失速、抢风的现象,应对所出现的故障要求检修人员必须了解设备运行工况,能分析判断故障出现的原因和频率,并且能够迅速处理由于油压波动影响风机运行的诱因,且要熟悉风机动叶和静叶开度大小对风机运行的影响。


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