1 000 MW機組風(fēng)煙系統(tǒng)故障分析及優(yōu)化

錢義生

（浙江國華浙能發(fā)電有限公司，浙江寧波315612）

1 000 MW機組風(fēng)煙系統(tǒng)故障分析及優(yōu)化

錢義生

（浙江國華浙能發(fā)電有限公司，浙江寧波315612）

分析了寧海發(fā)電廠1 000 MW機組自投產(chǎn)以來風(fēng)煙系統(tǒng)存在的問題，給出了問題的解決方法，提高了機組運行的穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性。

1 000 MW；風(fēng)煙系統(tǒng)；失速；喘振；性能曲線；搶風(fēng)

國華寧海發(fā)電廠2×1 000 MW超超臨界機組采用變壓運行螺旋管圈直流爐、一次再熱、單爐膛單切圓燃燒方式、平衡通風(fēng)、全懸吊結(jié)構(gòu)塔式鍋爐。鍋爐風(fēng)煙系統(tǒng)配備了靜葉可調(diào)軸流式引風(fēng)機、動葉可調(diào)軸流式送風(fēng)機、動葉可調(diào)軸流式一次風(fēng)機（設(shè)計參數(shù)如表1）和三分倉回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器各2臺。機組自投產(chǎn)以來，針對風(fēng)煙系統(tǒng)存在的問題，采取了一系列措施，提高了系統(tǒng)運行的可靠性。本文就處理過程中的共性問題進(jìn)行分析，對優(yōu)化的基本方法進(jìn)行探討和歸納。

表1 三大風(fēng)機的型號及最大出力工況下的設(shè)計參數(shù)

1 引風(fēng)機故障情況分析及優(yōu)化

1.1 引風(fēng)機故障現(xiàn)象

（1）低負(fù)荷下引風(fēng)機出現(xiàn)搶風(fēng)現(xiàn)象。機組負(fù)荷508 MW，爐膛負(fù)壓出現(xiàn)-359～132 Pa的大幅波動，5A引風(fēng)機和5B引風(fēng)機電流交替波動，波動幅值達(dá)30 A，依次解除5B和5A引風(fēng)機靜葉自動后，爐膛負(fù)壓穩(wěn)定，如圖1所示。

圖1 引風(fēng)機搶風(fēng)曲線

（2）5號機組在低負(fù)荷（500 MW）區(qū)間運行時，多次出現(xiàn)本體振動劇烈，爐膛負(fù)壓、風(fēng)機電流大幅波動，同時伴有明顯的噪音。如表2所示，當(dāng)風(fēng)機靜葉進(jìn)入35%的開度區(qū)間，爐膛壓力開始發(fā)散性波動，解除風(fēng)機靜葉自動，靜葉分別保持35.2%和35.6%的開度，5A引風(fēng)機電流一直穩(wěn)定，5B引風(fēng)機電流出現(xiàn)異常波動（310～351 A之間），5B引風(fēng)機本體振動和爐膛壓力出現(xiàn)跳變，風(fēng)機伴有高分貝噪音，手動將5B引風(fēng)機靜葉開度調(diào)至37.2%之后，爐膛負(fù)壓和5B引風(fēng)機振動及電流均恢復(fù)正常。

表2 引風(fēng)機喘振工況數(shù)據(jù)

1.2 引風(fēng)機故障原因分析[1]

（1）2臺軸流風(fēng)機并列運行，在小流量工況下會出現(xiàn)“搶風(fēng)”現(xiàn)象。如圖2所示，曲線Ⅰ和Ⅱ為2臺性能相同的軸流風(fēng)機性能曲線，曲線Ⅲ為軸流風(fēng)機并聯(lián)運行時的性能曲線，根據(jù)并聯(lián)工況的特點，軸流風(fēng)機S型區(qū)段變?yōu)榍€Ⅲ的∞型區(qū)域。在∞型區(qū)域運行時，會出現(xiàn)一臺軸流風(fēng)機流量很大、另一臺軸流風(fēng)機流量很小的情況，反映在電流值上是2臺風(fēng)機相差很大。若對擋板進(jìn)行調(diào)節(jié)，2臺風(fēng)機的工作點將相互交換，電流值交替變化。

圖2 軸流風(fēng)機并列運行性能曲線

風(fēng)機在小流量工況下工作，管路性能曲線為Ⅴ，此時風(fēng)機管路系統(tǒng)并聯(lián)的工作點為B和C。并聯(lián)軸流風(fēng)機在B點工作時，2臺風(fēng)機均在B′點工作，運行能夠穩(wěn)定。在C點工作時，2臺風(fēng)機分別在C1點和C2點工作，C1工作點處于大流量工作狀態(tài)，運行穩(wěn)定，C2工作點落在不穩(wěn)定工作區(qū)域。這種流量的分配方式很容易遭到破壞，2臺并聯(lián)的軸流風(fēng)機工作點一直處于相互調(diào)換的狀態(tài)，風(fēng)機就會出現(xiàn)“搶風(fēng)”現(xiàn)象。

（2）圖3為引風(fēng)機的qv-p性能曲線，用節(jié)流調(diào)節(jié)方法減少風(fēng)機流量，風(fēng)機工作點經(jīng)過A點到達(dá)D點運行過程中，風(fēng)機工作點剛到D點時，風(fēng)機出口管道中的壓力還來不及降低至D點的壓力，而高于D點，約為A點壓力，在此瞬間，風(fēng)機出口管道中的氣體向風(fēng)機倒流，風(fēng)機工作受到抑制，工作點自然移到B點，風(fēng)機供給的流量接近于零。由于風(fēng)機出口管道中的氣體在向風(fēng)機倒流的同時還向外供氣，所以管道中的壓力很快下降，直到低于B的壓力，風(fēng)機恢復(fù)供氣，工作點前移到C點。系統(tǒng)要求風(fēng)機工作在D點，該種狀態(tài)周而復(fù)始進(jìn)行，當(dāng)這種循環(huán)頻率與風(fēng)機通風(fēng)系統(tǒng)的震蕩頻率吻合時，風(fēng)機發(fā)生“喘振”。

圖3 靜葉可調(diào)軸流引風(fēng)機性能曲線

靜葉可調(diào)風(fēng)機的高效率區(qū)域比動葉可調(diào)風(fēng)機的區(qū)域小，靜葉可調(diào)風(fēng)機在低負(fù)荷工況運行時，系統(tǒng)的阻力曲線離喘振曲線較近，易引起喘振。

軸流風(fēng)機的另外一種狀態(tài)叫“失速”，也被稱為旋轉(zhuǎn)脫流，是軸流風(fēng)機的基本屬性，是葉片結(jié)構(gòu)特性造成的一種空氣動力工況，不受系統(tǒng)容積的影響。喘振是風(fēng)機與系統(tǒng)耦合后的震蕩特性的表現(xiàn)形式，受振幅、頻率和風(fēng)道容積的限制。喘振只發(fā)生在A點左側(cè)dp/dqv＞0的區(qū)域，而失速發(fā)生在A點左側(cè)整個區(qū)域。

1.3 引風(fēng)機故障的優(yōu)化

（1）為了消除“搶風(fēng)”現(xiàn)象，在點火或者低負(fù)荷工況時可以采用單臺引風(fēng)機運行，單臺不能滿足負(fù)荷需求時，可以2臺軸流風(fēng)機并聯(lián)運行，適當(dāng)開啟人孔門或放風(fēng)門，通過增加風(fēng)機流量，消除“搶風(fēng)”現(xiàn)象。

（2）人為干預(yù)，加大靜葉開度的調(diào)節(jié)幅度，立即關(guān)小靜葉角度，減小靜葉開度，風(fēng)機盡量遠(yuǎn)離不穩(wěn)定區(qū)域。

（3）統(tǒng)一引風(fēng)機靜葉執(zhí)行器與實際位置的標(biāo)準(zhǔn)，確保風(fēng)機葉片角度與執(zhí)行器開關(guān)位置一致。

（4）引風(fēng)機靜葉調(diào)節(jié)的電流平衡回路系數(shù)由1改為0.7，弱化電流平衡回路的作用。

（5）修改A，B引風(fēng)控制調(diào)節(jié)器入口偏差的放大倍數(shù)，放大倍數(shù)k為引風(fēng)機靜葉PID輸出的函數(shù)，

增加引風(fēng)機靜葉變增益調(diào)節(jié)，低負(fù)荷時減小作用力。

（6）保證風(fēng)道擋板內(nèi)部實際的開關(guān)位置與執(zhí)行機構(gòu)所對應(yīng)的位置相一致，避免風(fēng)門實際位置未開到位而引起風(fēng)道阻力增大。

2 送風(fēng)機配風(fēng)問題分析及優(yōu)化

2.1 送風(fēng)機配風(fēng)出現(xiàn)問題的現(xiàn)象

在負(fù)荷的500 MW情況下爐膛負(fù)壓經(jīng)常發(fā)生波動，波動范圍在-500 Pa～15 Pa，負(fù)壓設(shè)定值為150 Pa，如圖4所示。AGC指令加負(fù)荷時，負(fù)荷指令變化不大，僅約1%，但因負(fù)荷前饋量的作用卻使鍋爐BID指令變化明顯，BID指令最大增加了5%。由于風(fēng)量設(shè)定是BID的F（x），所以風(fēng)量設(shè)定根據(jù)鍋爐主控BID的變化相應(yīng)增大約200 t/h，從而使送風(fēng)機動葉調(diào)節(jié)開大，引風(fēng)機靜葉也隨之開大，造成爐膛負(fù)壓波動。

圖4 爐膛負(fù)壓波動曲線

2.2 送風(fēng)機配風(fēng)出現(xiàn)問題的原因

對多次爐膛負(fù)壓波動情況進(jìn)行分析，總結(jié)造成爐膛負(fù)壓波動的原因如下：

（1）BID對應(yīng)的風(fēng)量設(shè)定F（x）在低負(fù)荷時偏大，BID為50%時對應(yīng)的風(fēng)量設(shè)定為1 970 t/h，BID為60%時對應(yīng)的風(fēng)量設(shè)定為2 360 t/h，過程中有近400 t/h變化量，即BID指令每變化1%，風(fēng)量設(shè)定將變化40 t/h，使得低負(fù)荷時負(fù)荷指令對風(fēng)量擾動較大。

（2）為了解決6號爐壓力波動大問題，變負(fù)荷初期要求快速加煤，因此加強了負(fù)荷前饋的作用；當(dāng)負(fù)荷小幅度變化時，負(fù)荷前饋瞬間變化很大，一般最大達(dá)到5%，如負(fù)荷在500 MW時加負(fù)荷，風(fēng)量設(shè)定值變化將達(dá)100～200 t/h。

（3）在500 MW負(fù)荷段加負(fù)荷時，風(fēng)量設(shè)定值變化達(dá)100～200 t/h，相當(dāng)于對送、引風(fēng)機自動調(diào)節(jié)做定值擾動，要求在該負(fù)荷段送風(fēng)機動葉和引風(fēng)機靜葉都要有較高的調(diào)節(jié)品質(zhì)，此時，送風(fēng)較快，送風(fēng)對負(fù)壓的影響較大。

2.3 送風(fēng)機配風(fēng)問題的優(yōu)化

（1）修改鍋爐指令BID對應(yīng)的風(fēng)量設(shè)定值，減小鍋爐指令對風(fēng)量的影響，如表3所示。

表3 風(fēng)量與負(fù)荷曲線

（2）為了解決變負(fù)荷時前饋量對風(fēng)量設(shè)定的影響，在加負(fù)荷過程時風(fēng)量設(shè)定F（x）出口加3 s一階慣性，弱化負(fù)荷前饋對風(fēng)量的擾動。

（3）每月定期對左右側(cè)二次風(fēng)測量系統(tǒng)進(jìn)行吹掃。

3 一次風(fēng)機振動問題分析

3.1 現(xiàn)象及處理

機組負(fù)荷從900 MW降至570 MW的過程中，在580 MW時一次風(fēng)機振動出現(xiàn)波動，軸承箱的X和Y向振動分別出現(xiàn)多次跳變，其中X向最高5.8 mm/s，Y向最高10.3 mm/s，一次風(fēng)機軸承箱與風(fēng)機一級葉輪處有類似撞擊的聲音。

對風(fēng)機進(jìn)行解體檢查，發(fā)現(xiàn)軸承箱內(nèi)驅(qū)動端的間隔襯套安裝未到位，與軸承箱主軸摩擦，此部位主軸磨損最深處達(dá)2 mm以上。對磨損主軸進(jìn)行補焊處理后，運行平穩(wěn)，振動低于2.2 mm/s。

3.2 防范措施

利用大小修機會，對風(fēng)機軸承箱各部位進(jìn)行檢查。加強檢修運行人員培訓(xùn)，提高風(fēng)機異常運行情況的故障判斷能力。機組大小修時對風(fēng)機軸承箱各部件進(jìn)行檢查緊固，防止出現(xiàn)類似故障。

4 結(jié)語

風(fēng)機故障將嚴(yán)重影響鍋爐的穩(wěn)定燃燒，對機組的安全運行也會造成較大的威脅。解決風(fēng)機的喘振和配風(fēng)等問題，無論從安全生產(chǎn)的角度還是從公司經(jīng)濟(jì)效益方面都有非常重要的意義。

[1]楊詩成.軸流風(fēng)機[M].水利水電出版社，1995.

[2]黃瑞意，張書瑾，黃郁明，等.軸流風(fēng)機現(xiàn)場失速試驗及分析[J].發(fā)電設(shè)備，2000（2）∶25-28.

[3]朱逢民，陳福江，鄭金.鍋爐一次風(fēng)機失速現(xiàn)象分析討論[J].熱力發(fā)電，2011，40（8）∶68-70.

[4]馮宗田，曹磊，藺晶.軸流式一次風(fēng)機喘振的控制與預(yù)防[J].中國電力，2011，44（16）∶22-25.

（本文編輯：徐晗）

Analysis and Optimization of Flue Gas System Fault of 1 000 MW Units

QIAN Yi sheng
（Zhejiang Guohua Power Company Limited，Ningbo Zhejiang 315612，China）

This paper analyzes problems of flue gas system in 1 000 MW units of Ninghai Power Plant since the operation，and it gives a solution to the problem and improves the stability and economical efficiency of units operation.

1 000 MW；flue gas system；stall；surge；performance curve；air grabbing

TK227

：B

：1007-1881（2013）10-0038-03

2013-05-08

錢義生（1971-），男，天津人，工程師，主要從事發(fā)電廠檢修管理工作。