600 MW機組空預器間隙調整裝置故障分析及處理

彭博偉

(安徽華電宿州發電有限公司，安徽 宿州 234000)

某電廠一期工程安裝2臺600 MW超臨界燃煤汽輪發電機組，其中鍋爐為東方鍋爐集團有限公司制造的超臨界、單爐膛、對沖燃燒、一次中間再熱直流鍋。鍋爐采用的2臺受熱面旋轉的三分倉回轉式空氣預熱器(以下簡稱空預器)，是根據美國C-E空氣預熱器公司的技術進行設計和制造的，型號為LAP13494／883，預熱器采用反轉方式。

1 空預器間隙調整的意義

空預器是大型鍋爐的主要輔助設備，它的主要功能是利用鍋爐燃燒排放的廢煙氣來預熱即將進入鍋爐燃燒的空氣。它在鍋爐中所處位置如圖1所示。

圖1 火電廠鍋爐系統

爐膛排出的煙氣首先要經過省煤器，預熱即將進入鍋爐的冷水。經過省煤器后，煙氣溫度由1 000 ℃以上降到400～450 ℃。隨后煙氣進入空預器，預熱來自送風機的新鮮空氣。經過空預器預熱后的空氣溫度可達360～400 ℃，同時煙氣溫度下降到150 ℃以下，經吸風機排入煙囪。

由于空預器轉子工作時，下部溫度低而上部溫度高、中間溫度高而四周溫度低，致使空預器轉子工作時呈一種特殊的“蘑菇狀”變形，如圖2所示。空預器下部徑向變形間隙隨負荷的增加而減小，一般采取預留間隙的方法。而上部變形間隙隨負荷的增大而增大，與高負荷下需要更大送風量的要求相矛盾。如果不采取措施，滿負荷下將有60 %的漏風通過上部徑向變形間隙泄漏。

圖2 空預器轉子“蘑菇狀”變形

間隙調整裝置測量空預器轉子外沿的變形量，并根據測量的變形量控制機械升降機構上下移動扇型板來補償變形間隙，以大幅度降低空預器的漏風率，其控制效果如圖3所示。

圖3 上部變形間隙跟蹤控制

2 空預器間隙調整控制原理

電廠的預熱器間隙控制系統由西安理工大學設計制造，是基于PLC和工業控制計算機(一體化工作站)的新型控制系統。該系統以可靠性高且方便靈活的PLC作為主控元件控制計算機來監控系統狀態。

在上部扇型板上安裝1個漏風間隙測量探頭，用于連續測量扇型板與空預器轉子外沿法蘭之間的漏風間隙。如果密封間隙因熱變形發生變化，測量探頭將變化反饋給控制計算機，由計算機發出指令，以調節扇型板的位置，使密封間隙始終維持在不使扇型板與轉子發生激烈摩擦的最小間隙值。

當預熱器主電機電流大于設定值且持續時間超過0.5 s時，啟動過流調節程序。當預熱器主電機電流超過過流設定值3 A時，扇形板執行機構緊急提升至第一上限，電機狀態顯示為“嚴重過流”。系統首先自動將本側所有扇形板緊急提升，直至電流不大于上限，同時將操作和故障記錄入畫面中。

3 故障經過和分析

2號機組于2012年1月開始臨修，熱控人員在冷態時將空預器間隙重新標定，并啟動空預器主電機，將調整裝置投入自動運行，間隙測量顯示正確，主電機電流正常。工作結束后將調整裝置恢復至手動方式。2012-01-09，2號機組點火啟動。

2012-01-30T08:00，機組運行人員將空預器間隙調整裝置投入自動運行方式。通過監測數據發現，08:18前空預器電流一直維持在14.3 A左右，08:50左右空預器電流突然躍升至17 A。約0.5 h后，電流降至14.3 A左右，期間不斷發出空預器自動跟蹤裝置故障報警信號。09:40，運行巡檢發現2號爐2 A空預器的A1扇形板就地間隙控制裝置翹起，連桿拉彎，執行機構地腳螺栓拉斷，如圖4所示。立即將A1扇形板間隙控制裝置解除自動，發現2 A空預器主電機電流維持在14.5 A左右。

2號機組熱態時，空預器金屬蓄熱元件下沉，扇形板測量間隙增大，執行機構根據測得的數據發出執行機構下壓指令。扇形板下移一段距離后碰到障礙不再運動，而控制機構根據間隙數據仍然大于設定間隙值，通過PLC不斷發出下壓指令，導致渦輪繼續旋轉，力量積聚在地腳螺栓、拉桿等薄弱部位，導致拉桿彎曲、地腳螺栓撕裂。

空預器電機電流由14.3 A躍升至17 A,是由于該階段扇形板與轉子相接觸，發生了劇烈摩擦，導致電流增大。在這個過程中，由于空預器間隙調整裝置設定的空預器主電機嚴重過流值為18 A，而空預器主電機實際電流只有17 A，未達到上限值，所以執行機構沒有啟動執行緊急提升程序，仍然執行下壓程序，直至執行機構底座被頂開。

初步判斷負荷初期扇形板接觸到了轉子。隨著負荷的增加，轉子繼續變形導致間隙增大，而扇形板兩側的護板內有障礙物阻礙了扇形板的下移。

4 處理措施

由于2號爐2A空預器A1扇形板執行機構損壞而不能投入自動運行,為降低空預器漏風率，保證機組經濟運行，決定對2號爐2A空預器扇形板間隙重新進行調整。調整的主要原則為，控制空預器主電流無劇烈波動，將電流控制在14.0～15.5 A范圍內。主要采取以下幾項措施。

(1)將2 A空預器扇形板間隙控制系統的A2/A3扇形板進行間隙自動跟蹤，間隙設定值由8 mm逐漸向下調整，但不得低于7 mm，主電機電流不得超過15.5 A。

(2)由于2 A空預器A1扇形板間隙控制系統的扇形板執行機構已損壞，故進行手動調節定位，不再跟蹤調整。于夜間低負荷(320 WM)時用千斤頂調節下壓扇形板，每次調整1 mm，監測空預器主電機電流，使其波動范圍不超過0.5 A。繼續下壓扇形板，當空預器主電機電流增幅大至1.3 A時，判定扇形板與轉子接觸。然后回調扇形板直到電流增幅為0.5 A以下時，將其定為320 WM負荷時扇形板下壓的最低點，作為扇形板的固定定位。

(3)停機時進入空預器內部，檢查扇形板全程有無障礙物，重點檢查熱態運行時的預定到達位置有無障礙物。

(4)對拉桿等部位進行打磨，將壓蓋與連桿間隙擴大1 mm,保證運動部位無增大摩擦因素。

(5)加強巡檢及電子間空預器報警巡檢，發現報警及時解除自動運行模式。

1 應靜良，李永華.電站鍋爐空氣預熱器[M].北京：中國電力出版社，2002.

2 周英文，任勤讓.回轉式空預器漏風大的原因分析及改進[J].電力建設，2002，23(6).