分析鍋爐引風機失速、喘振異常的原因及解決辦法

韓葉廷

（陽城國際發電有限責任公司，山西 晉城 048102）

某電廠工程所采用鍋爐為2×300MW機組，鍋爐采用四角切圓燃燒方式和中間儲倉式制粉系統，同時所配用的引風機為可調軸流式通風機，其中部分參數如下：風機型號（TB工況：G158/280，BMCR工況：G158/180），流量（TB工況：277.72，BMCR工況：252.47），全壓：4910，葉片數16，額定轉速：735。

1 鍋爐引風機失速、喘振異常現象及發生機理

首先引風機失速即葉片葉弦的夾角和氣流方向被稱為沖角，會使進入風機葉柵的氣流沖角隨著開得過大的風機動葉而增大，一旦沖角超過臨界值，葉片背面尾端立即會出現渦流區，沖角超過臨界值越多則表示失速越嚴重，同時會加大流體阻力，進而堵塞流道，降低風機風壓后引發喘振。

其次軸流風機運行中喘振是最特殊的現象，風機風量與出口壓力不對應是造成風機喘振的原因。喘振指風機在運行于不穩定區域內并引起電流、風量和壓力的大幅度脈動及管道和風機劇烈震動的現象。高壓頭，大容量風機發生喘振的危害很大，會直接損壞設備和軸承，鍋爐的安全運行也會受風機事故的直接影響，總而言之，失速是發生喘振的基本因素，然而失速卻不一定會是喘振，它只是單純地失速惡化表現。

表1 引風機設計參數

2 鍋爐引風機失速、喘振異常的原因

2.1 風機失速原因

如果風機長時間運行于失速區，必然會損壞葉輪的機械部件或造成葉片斷裂，因此則有相關風機制制造廠規定，如果風機運行于失速區域內超過15h則需立即更換葉片。但對于機組來說，風機失速會造成設備出現跳閘現象，同時會減少機組負荷及迫使單側通風組停止運行。本文所研究引風機的參數見表1。

從表1中可得知，喘振前機組負荷為600MV，引風機動葉開度在93%左右，引風機喘振時的進口壓力、馬達電流和進口煙氣流量呈大幅度周期性脈動，同時爐膛負壓的波動也較大。引風機出現喘振時的參數見表2：首先發生喘振的B側引風機，馬達電流也下降到215A，之后A側引風機也開始出現喘振，還產生搶風現象，導致進口煙氣流量、進口壓力、馬達電流的波動變化較大。恰好引風機附近有運行人員巡檢，當場聽到周期性和劇烈的噪音與振動。

2.2 引風機喘振原因

空預器的煙氣測壓差過大增加引風機進口管路阻力，最終出現管路特性曲線中所顯示的變陡現象。對此引風機需不斷增加出力使爐膛負壓維持到相應的范圍，引風機電流會隨著動葉不斷地開大而增加，進而導致引風機進入不穩定工況區域，造成引風機失速，失速惡化則會發生喘振并發展為和另一臺引風機搶風情況，最終導致兩臺引風機進口煙氣流量、馬達電流、進口壓力出現大幅度交替脈動，使機組和設備的安全運行受到嚴重威脅。

2.3 引風機失速與喘振的聯系和區別

軸流式風機的基本屬性即失速，每個引風機上的葉輪可以都會出現不穩定的失速現象，但這種失速現象是肉眼看不到的，處于隱性之中。肉眼無法看到的，因此只能采用高頻測試器和高靈敏度儀器對其探測。但喘振和它不同的一點就在于是顯行的。風機的流量、壓力、功率等脈動會在發生喘振時伴隨著噪聲有劇烈明顯的晃動，但需指出的一點是，喘振只會出現在一定的條件內，如同等風機安裝在不同系統就會出現喘振和不喘振現象。此外，葉片結構特性也是造成風機失速的因素之一，從開始到結束其基本規律都一直存在，其運行不會受系統容積形狀的影響。風機與系統耦合的振蕩特性是喘振的表現形式，風道容積在一定程度會限制其頻率和振幅，在發生失速時盡管葉輪附近的工況會出現波動，然而整臺風機的流量、壓力和功率基本不會受失速影響，依舊保持穩定運行。但需指出的的是，整臺風機的壓力、流量和功率在發生喘振時會遭到大幅度脈動，導致正常運行無法維持。此外，失速是降低壓力的關鍵因素，它只存在于頂峰以左的區域段，喘振只發生于風機特性曲線的坡度區域段，二者有著緊密聯系，因而喘振發生和失速的存在息息相關。

表2 引風機喘振參數波動列表

3 鍋爐引風機失速、喘振異常解決辦法

3.1 合理選擇引風機型號和型式

風機選型的合理確定是保證其經濟安全運行的前提，其設計參數更要嚴格把握，如果參數過大，會導致風機不能運行在高效區域內，使風機運行效果受到影響，同時會導致風機進出口管道產生強烈振動，進而威脅機組的安全運行，但參數過小同樣會造成引風機和實際機組滿發的需求不符，是目前我國電站風機選型參數主要根據鍋爐最大蒸發量所需風（煙）量計算阻力，同時再加上一定的富裕量，因此設計裕量是合理確定引風機型號的關鍵參考標準。需指出的是，風機選型需有以下參數：BMCR工況、鍋爐點火啟動工況、50%BMCR工況、選型工況（TB）等，在選型過程中首先根據TB工況參數選取風機型式和型號大小，之后在所選擇的風機性能特性曲線圖上畫出系統阻力特性，以此觀察所要選的風機是否和安全穩定運行的需求相符。

3.2 采用先進的調節方式和編制具體的風機規程

風機調節最適用的方法即變轉速調節，之后選用不同性能的風機，如進風箱進口百葉窗式擋板調節的離心式風機、靜葉調節軸流式風機、入口導葉調節離心風機、動葉調節軸流式風機等。有時風機中的葉片角度會在運行中因為系統計算誤差、調節機構動作不當或系統積灰阻塞等原因導致風機進入失速區域，或另一臺風機并入時受操作不當影響，導致第二臺風機失速線的最低點要低于第一臺風機運行壓力，由此造成第二臺風機出現喘振，甚至有時還會造成母管壓力失衡。因此電廠應在風機投入運行前根據制造廠提供的資料和系統具體條件詳細編制風機運行規程，最后把所制定的規程作為該類設備運檢的參考標準。

3.3 防止引風機喘振的具體辦法

針對鍋爐引風機發生喘振原因并結合日常運行維護中常出現的問題，可從以下解決方法著手：首先在運行中加強監視空預器煙氣側差壓，一旦差壓異常升高時則及時增加吹灰次數，防止空預器堵灰。其次要保證鍋爐啟動和停止中及時通過刁姐燃油流量防止低負荷，避免油槍出力過大而造成不充分燃燒現象，導致煙氣中的油（水）氣凝結造成空預器換熱元件銹蝕發生堵灰。第三改造不合理管道布置和低效率運行風機；目前，我國大型電廠使用的高校電站風機受多種原因限制，導致電廠內堆積不少低效率運行風機，那么對此類風機進行改造對提高運行效率起著重要的促進作用，同時也是我國電站風機節能的關鍵途徑。第四運行中盡可能的控制引風機的動葉開度不超過85%，一旦超過這個范圍值需需通過降低機組負荷或鍋爐氧量對動葉進行控制。

結語

總而言之，鍋爐引風機失速和喘振原因和煙氣側差壓過高和空預器堵塞有著緊密的聯系，尤其煙氣側差壓過高會導致引風機進入不穩定工作程序進行工作，也和風機的選型不合理有關，引風機在較為陡峭的工況中運行。對此，需采用化學藥物及高壓水沖洗孔預器，及時更換部分損壞嚴重的換熱箱，加強監視空預器測壓差，選擇合適的引風機，確保風機在失速裕度足夠且穩定區域內運行。

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