尹東輝
（石門電廠）
摘 要：通過對引風機設備故障統計分析，找出了引風機本體、電動機以及控制系統存在的問題，并提出了解決問題的措施。
關鍵詞：引風機；設備故障；原因分析；對策
1 存在的問題
石門電廠自1995年12月和1996年1號、2號機組相繼投運以來，4臺引風機多次發生因設備問題造成引風機跳閘、鍋爐滅火、機組減負荷甚至被迫停爐等事故。引風機已成為石門電廠運行可靠性Z低的主要輔機設備之一，既嚴重威脅著機組的安全經濟穩定運行，又使檢修工作量大大增加。在此對1996年2月～1998年10月引風機運行中出現的問題進行統計和分析。
從2a共發生各類事故33次（其中導致停風機處理18次，緊急停爐處理2次）情況來看，引風機設備主要存在以下3個方面的問題：
，引風機本體問題（占統計數的49％）。一是風機頻繁發生振動且振動值嚴重超標；二是軸承頻繁發熱；三是進、出口導葉和葉輪磨損。這些均導致軸承、葉輪、導葉等部件的損壞。
第二，引風機配用電機問題（占統計數的15％）。一是軸承軸瓦運行溫度過高；二是時有串軸現象發生；三是發現電機鼠籠轉子有斷條現象，開裂部位為導條圓弧根部和導條與銅環的焊接處。
第三，風機的電氣、熱工控制系統問題（占統計數的36％）。一是電氣開關和保護引發風機跳閘；二是熱工保護和其他連鎖引發風機跳閘；三是風機進口導葉執行機構故障引發風機負荷擺動。這些問題極易造成MFT動作使爐膛滅火、鍋爐負荷降低和機組運行的不穩定。
2 原因探析
2.1 風機振動原因分析
2.1.1 風機設計制造結構不合理
a.芯筒定位方式不穩定、不合理。芯筒既是葉輪軸承座的支撐架，也是葉輪及其軸承座中心定位的關鍵部件，芯筒中心的偏移將直接影響葉輪的對中。
芯筒中心的定位由后導葉和拉桿達成，拉桿兩端均為焊接不易變動，但后導葉卻因導葉或密封墊的更換，以及運行中導葉固定螺栓松動引起芯筒中心的變化，造成葉輪中心偏移而引發振動。
b.軸承座固定不牢靠，易松動。軸承座一端裝配葉輪，另一端靠軸承端蓋（厚度為37 mm）嵌于芯筒端板上，主要依賴8個螺栓固定，但廠家設計的螺栓無防松措施，在風機運行中隨著工況的變化，容易造成螺栓的松動甚至斷裂，使軸承座下垂，導致葉輪中心改變而產生振動。
c.葉輪固定螺栓易松動。風機葉輪夾于壓板與軸端之間，靠4個螺栓緊固于軸端上，由于螺栓無防松措施，運行中易松動造成葉輪偏斜。
2.1.2 運行調整不當產生喘振
軸流風機的運行范圍是受所謂“失速線”影響的，如果風機的運行工況長時間處于風機性能曲線圖中“失速線”上方的不穩定區域，就會使風機發生喘振，如果不盡快消除或及時停機，一般只需運行30s以上就可能造成引風機及其風道的嚴重損壞。
a.單臺風機在啟動過程中，如果運行人員操作不當，把握不準，在風機達到額定轉速后，入口擋板和入口靜葉長時間處于關閉或很小的開度狀態，就極易造成失速，導致“喘振”發生。
b.在2臺風機并列過程中，被并風機所帶管網阻力相對較小，極易出現搶風現象，由于并列工作的風機運行工況不穩定，可能導致喘振，風機消除喘振后增帶負荷又出現搶風現象，致使原穩定運行的風機工作點推向失速區，發生喘振，出現并列風機交替搶風和喘振現象。
2.1.3 檢修安裝質量不高
a.更換后導葉和導葉密封墊時，由于各導葉螺栓緊固力不一，造成芯筒中心偏移，致使葉輪中心變動。b.檢修中軸系找正偏差過大，引發振動。c.軸承座和葉輪固定螺栓力度不夠，導致運行中松動。d.2個繞行聯軸器安裝不良，起不到補償作用。
2.2 風機軸承溫度過高原因分析
2.2.1 軸承所處環境溫度過高
風機葉輪軸承箱體設計為整體布置于溫度高達126℃的煙氣通道之中，長期于高溫狀態之下，軸承運行中的發熱難于散發。
2.2.2 軸承冷卻風供給不良
處于高溫煙道之中的軸承的冷卻，全部依賴于2臺9－19№4型離心式風機，其主要參數為：風量0.39～0.55 m3/s，風壓3.54～3.05 kPa，2臺風機共用一根母管，在其出口處用一個三角形風箱并聯，當1臺風機供風不足以滿足軸承冷卻用風而需增開另1臺風機時，其增加的風量甚微。
2.2.3 軸承潤滑不良
風機軸承采用3號鋰基脂潤滑，由一根Φ10的鋼管經過10.3m的距離且需轉90°彎頭輸送，造成加油阻力增大。同時由于管路中4個接頭處于高溫狀態下極易松動，以及油槍出現故障時，均會使油管路流通不良。另外定期加油工作不及時等原因，都會導致軸承內形不成定量的潤滑油脂，使其處于少油或缺油狀態下運行?
2.2.4 葉輪與電機之間用空心軸和2個彈性聯軸器繞性連接，一方面安裝中如果預拉量不夠或者安裝質量不高，就不能滿足補償軸系的串軸量；另一方面風機運行中，其中一個聯軸器長期處于高溫狀態下造成聯軸器失效，也無法補償軸系的串軸量，從而迫使軸承拉壓而損壞。
2.3 葉輪及前后導葉磨損原因
2.3.1 電除塵效果不良，特別是在鍋爐投粉初期，以及電除塵設備故障狀態下，使煙氣中含塵量增大而造成磨損。
2.3.2 葉輪與導葉沒有采用有效的防磨措施。
2.4 配用電機故障原因分析
2.4.1 電機串軸原因
一是電機轉子磁場中心變化造成轉子串軸。二是由于風機運行過程中受煙氣的軸向推力，隨著運行工況的變化產生風機軸系軸向串動，而電機與風機軸之間是由一彈性聯軸器連接，當此聯軸器的彈片由于串軸的影響而產生疲勞或者聯軸器安裝不良以及聯軸器質量有問題時，均無法補償軸系的串軸，從而使電機轉子跟著串動。
2.4.2 軸瓦發熱原因
一是電機軸承為滑動軸承，承力側軸瓦負荷較重，軸瓦的潤滑方式是采用油環濺油潤滑，油室油量較少且無冷卻裝置，隨著運行時間增長或者外界氣溫過高其散熱效果不良，則極易造成軸承溫度持續上升。
二是軸瓦研刮質量不高，軸與瓦接觸不良，或推力間隙預留不夠，造成軸承發熱。
2.4.3 電機鼠籠轉子斷條原因
根據分析，籠條斷裂的機理是由導條、端環的溫升而產生的溫度應力、離心力及電磁力所引起，其斷條的主要原因是：a.電機啟動次數過于頻繁；b.風機慣量大于給定值；c.風機啟動阻力矩增大。
2.5 風機控制保護系統故障原因淺析
2.5.1 熱工保護引發風機跳閘
a.軸溫保護確因風機軸承或電機軸承溫升超標而動作跳閘。
b.測溫元件安裝不到位或電纜接線接觸不良誤發跳閘信號。
c.空預器跳閘連鎖正確動作或連鎖控制回路線路故障誤跳閘。
2.5.2 風機進口靜葉調整執行機構質量不良或安裝檢修不當，造成風機負荷擺動，進而引發風機振動，甚至跳閘。
2.5.3 電氣保護動作跳閘
一是風機啟動時，啟動電流是正常運行額定電流的6倍，因差動保護中性點側CT容量受到尺寸限制不能設計得很大（僅50 V·A）。另外中性點側到開關保護柜二次電纜較長，阻抗大，CT很快飽和。此時中性點側和開關側CT電流差較大，導致差動保護動作跳閘。
二是因開關故障而跳閘，例如按鈕進水和誤碰。
3 采取的措施
3.1 改善軸承座芯筒的固定方式
將原設計中的36片后導葉定位方式改為在后導葉出口風筒與芯筒間加焊3根固定不變的支撐圓鋼，以解決后導葉因磨損或其他原因松動后造成的芯筒中心偏移，加大軸系中心的可靠性。
3.2 改造軸承座固定螺栓和葉輪固定螺栓的防松措施
采用將相鄰的2顆固定螺栓之間的止退墊片連為一體，同時在螺栓擰緊時保證其擰緊力矩。
3.3 改進風機軸承潤滑油管路
3.3.1 縮短加油管路，減少管路的彎頭，以減少加油的阻力。
3.3.2 取消管路中的螺紋節頭，改為焊接節頭，保證油路暢通。
3.4 提高鍋爐電除塵的效率，減少煙氣中飛灰的含量，從而減輕風機的磨損；同時對后導葉和葉輪葉片采取防磨措施。
3.5 對電機軸瓦潤滑油增加冷卻裝置
3.5.1 在軸瓦油室內加裝一個冷卻裝置，用工業水對油室內的油進行冷卻，采用此法主要是油室容積太小，其加裝的冷卻面積受限制，其冷卻效果不太理想。
3.5.2 在電機外增加一套油循環裝置，使其原油室內不流動的油得以循環冷卻。采用此法主要是要保證油循環的可靠和連續，防止油室內缺油現象的產生。
3.5.3 提高軸瓦的檢修研刮質量。
3.6 提高軸系找正的準確度和精確度，選擇合理的彈性聯軸器，特別是要注意聯軸器中彈片的質量，在聯軸器找正時必須保證其徑向位移值｜r1｜≤0.05 mm，軸向位移值｜a1｜≤0.4 mm，整個軸系找正后，使聯軸器沿軸線向電機側予拉長2～2.5 mm。
3.7 電氣保護系統的改進措施
3.7.1 從電機中性點CT端子箱加一根6 mm2的銅芯控制電纜到開關保護室，減小中性點側CT二次負擔，從而降低差動保護二次不平衡電流，防止保護誤動作跳閘。
3.7.2 引風機開關按鈕加裝防護罩。
3.8 選擇耐溫和耐磨的測溫元件引出線；安裝牢固可靠；電纜接線端子安裝牢固，減少接觸電阻。
3.9 加強靜葉執行機構維護和內部檢查，進行定期調校。
3.10 加強和提高運行操作水平，特別是在低負荷和2臺引風機并列運行時，采取以下的一些必要措施，防止喘振的發生。
a.單臺風機啟動過程中，靜葉調整應盡快通過15°的區域。
b.在鍋爐負荷低于額定出力的50％～60％，即機組負荷低于170 MW左右時，采用1臺風機運行的方式。
c.當機組負荷達到160～180 MW時，可進行風機的并列操作，并列前入口擋板處于全關位置，出口擋板處于全開位置，可調靜葉處于全關位置，啟動被并風機，待其啟動電流返回穩定后，同步開啟該風機入口擋板和可調靜葉，并同??小原運行風機的入口靜葉，但其靜葉角度不得小于15°。
d.并列運行的2臺風機必須保證均衡的風量，應以風機電流指示為準（電流差小于5 A）。
e.由于可調靜葉的非線性調節特性，應采取送風機配合調節，以保證爐膛負壓和穩定燃燒。
4 效果與建議
4.1 經采取上述各項措施后，引風機設備故障明顯減少，運行趨于平穩，可靠性有了較大的提高。從1998年11月到1999年9月近1 a的時間內，沒有發生因控制系統誤跳引起的跳風機事故，事故率由原來的13.2次/年下降到現在的4次/年。
4.2 建議對風機軸承冷卻方式加以進一步的改進，以減少因軸承溫度而引發的風機故障。
4.2.1 加大軸承冷卻風量，降低冷卻風溫，提高冷卻風速。
4.2.2 對原軸承座結構加以改造，將風冷方式改為水冷方式。
4.2.3 改善軸承座的工作環境，對風機風道結構加以改造或重新設計，將原內置式軸承座改為外置式軸承座。
參考文獻
1 彭煒，王文海.大型軸流式引風機的并列試驗與喘振分析.動力工程，1993（3）
來源：《湖南電力》》
