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              淺談軸流風機的優缺點和故障診斷

              編輯:上海四禾風機有限公司  時間:2016-08-22

               1 文章快照

                動葉可調風機反饋不正常的原因檢修人員和廠家人員共同檢查,均發現屬于控制頭控制失靈,即風機在旋轉過程中葉片突然向全開或全關的方向滑去,失去調節能力,從而使風機的運行電流突然增大或縮小,風機不能正常運行。而保證風機旋轉中正常運行、葉片穩定在合適角度的機構是反饋系統,在風機控制頭末端裝有1只反饋球軸承,球軸承損壞將導致反饋桿失去定位,不能正常帶動錯油閥的外套移動,此外,用于固定反饋軸承的螺母,由于風機的振動等原因造成該螺母松脫,也會導致反饋桿失靈,反饋桿不能帶動錯油閥的外套移動,也就不能將調節系統的進油口封住,風機葉片只能向全開或全關的方向滑去,最終靠機械限位穩定在極限位置。解決方案是逢停必檢,在機組停運時,安排檢查送風機控制頭反饋軸承及其固定螺母,發現異常及時處理。注明(動葉可調風機執行器選型如德國歐碼執行器全開全關是不超過53秒)。

                1.1 兩級動葉可調一次風機和動可調葉送風機常見故障處理

                (1) 軸承箱漏油問題軸承箱漏油一般不會影響設備安全運行,只會對現場文明生產造成影響,在黃島電廠的一次風機和魯北電廠的送風機在生產過程中已經先后發生過幾次,根本原因是軸承箱端部密封使用的是骨架油封,長周期運行后發生橡膠龜裂等異常造成泄漏,目前暫無更好的密封方法解決(密封選擇德國前西德設計生產),正常運行時。

                (2) 在保證風機安全的前提下,適當降低潤滑油壓(根據經驗一般在0.28-0.30Mpa即可維持運行)以減少泄漏量,此外,風機漏油位置相對固定,一般在風機出口膨脹節處,為保證現場文明生產,可考慮安裝專用接油裝置。

                (3)油質問題送風機控制頭結構決定了其內部間隙非常小,油質不好造成油系統污染,影響風機正常調節,而送風機安裝在電除塵器附近,灰塵多、污染大,因此,應加強送風機油質檢驗,建議定期化驗和安排潤滑油過濾和更換。

                (4) 動葉可調軸流送風機屬于鍋爐輔機中比較精密設備,安裝檢修要求高,熟悉送風機液控部分結構有利于加強設備檢修維護,保證檢修成功率。

                1.2軸流風機動葉調節原理(TLT結構)

                (1) 軸流動葉可調一次風機和送風機利用動葉安裝角的變化,使風機的性能曲線移位。性能曲線與不同的動葉安裝角與風道性能曲線,可以得出一系列的工作點。若需要流量及壓頭增大,只需增大動葉安裝角;反之只需減少動葉安裝角。

                (2) 軸流送風機的動葉調節,調節效率高,而且又能使調節后的風機處于高效率區內工作。采用動葉調節的軸流送風機還可以避免在小流量工況下落在不穩定工況區內。軸流送風機動葉調節使風機結構復雜,調節裝置要求較高,制造精度要求亦高。

                (3) 改變動葉安裝角是通過動葉調節機構來執行的,它包括液壓調節裝置和傳動機構。液壓缸內的活塞由軸套及活塞軸的凸肩被軸向定位的,液壓缸可以在活塞上左右移動,但活塞不能產生軸向移動。為了防止液壓缸在左、右移動時通過活塞與液壓缸間隙的泄漏,活塞上還裝置有兩列帶槽密封圈。當葉輪旋轉時,液壓缸與葉輪同步旋轉,而活塞由于護罩與活塞軸的旋轉亦作旋轉運動。所以風機穩定在某工況下工作時,活塞與液壓缸無相對運動。

                (4) 活塞軸的另一端裝有控制軸,葉輪旋轉時控制軸靜止不動,但當液壓缸左右移動時會帶動控制軸一起移動。控制頭等零件是靜止并不作旋轉運動的。

                (5) 葉片裝在葉柄的外端,每個葉片用6個螺栓固定在葉柄上,葉柄由葉柄軸承支撐,平衡塊與葉片成一規定的角度裝設,二者位移量不同,平衡塊用于平衡離心力,使葉片在運轉中成為可調。

                (6) 動葉調節機構被葉輪及護罩所包圍,這樣工作安全,避免臟物落入調節機構,使之動作靈活或不卡澀。

                (7) 當軸流送風機在某工況下穩定工作時,動葉片也在相應某一安裝角下運轉,那么伺服閥將油道①與②的油孔堵住,活塞左右兩側的工作油壓不變,動葉安裝角自然固定不變。

                (8) 當鍋爐工況變化需要減小調節風量時,電信號傳至伺服馬達使控制軸發生旋轉,控制軸的旋轉帶動拉桿向右移動。此時由于液壓缸只隨葉輪作旋轉運動,而調節桿(定位軸)及與之相連的齒條是靜止不動的。于是齒套是以B點為支點,帶動與伺服閥相連的齒條往右移動,使壓力油口與油道②接通,回油口與油道①接通。壓力油從油道②不斷進入活塞右側的液壓缸容積內,使液壓缸不斷向右移動。與此同時活塞左側的液壓缸容積內的工作油從油道①通過回油孔返回油箱。

                (9) 由于液壓缸與葉輪上每個動葉片的調節桿相連,當液壓缸向右移動時,動葉的安裝角減小,軸流送風機輸送風量和壓頭也隨之降低。

                (10) 當液壓缸向右移動時,調節桿(定位軸)亦一起往右移動,但由于控制軸拉桿不動,所以齒套以A為支點,使伺服閥上齒條往左移動,從而使伺服閥將油道①與②的油孔堵住,則液壓缸處在新工作位置下(即調節后動葉角度)不再移動,動葉片處在關小的新狀態下工作。這就是反饋過程。在反饋過程中,定位軸帶動指示軸旋轉,使它將動葉關小的角度顯示出來。

                (11) 若鍋爐的負荷增大,需要增大動葉角度,伺服馬達使控制軸發生旋轉,于是控制軸上拉桿以定位軸上齒條為支點,將齒套向左移動,與之嚙合齒條(伺服閥上齒條)也向左移動,使壓力油口與油道①接通,回油口與油道②接通。壓力油從油道①進入活塞的左側的液壓缸容積內,使液壓缸不斷向左移動,而與此同時活塞右側的液壓缸容積內的工作油從油道②通過回油孔返回油箱。此時動葉片安裝角增大、鍋爐通風量和壓頭也隨之增大。當液壓缸向左移動時,定位軸也一起往左移動。以齒套中A為支點,使伺服閥的齒條往右移動,直至伺服閥將油道①與②的油孔堵住為止,動葉在新的安裝角下穩定工作。

                3 引風機要選用靜葉可調軸流風機

                3.1 靜葉可調軸流風機的特點

                (1)靜葉可調軸流風機結構上較簡單,風機初投資較低。

                (2)靜葉可調軸流風機效率曲線近似呈圓面,風機運行的高效區范圍和風機效率低于動調風機,運行費用高于動葉可調軸流風機。但靜葉可調軸流風機轉子外沿的線速度較低,對入口含塵量的適應性比動葉可調軸流風機要好,含塵量一般在300mg/Nm3下。靜葉可調軸流風機的結構簡單,維護量少。最主要的易磨件---后導葉已設計成可拆卸式,更換方便。靜葉可調軸流風機的失速區比其他類型風機寬。風機啟動時,由于風量小、并能較快通過失速區。在調峰機組上,低負荷長期運行有可能進入失速區,喘振現象就會比較突出,但現在制造廠已找到了解決方法---加裝分流器,大負荷時風機效率不變,低負荷時效率則有所下降。

                3.2 動葉可調軸流風機的特點

                (1) 動葉可調軸流風機由于有一套液壓調節系統,結構上比較復雜,風機初投資較高。動葉可調軸流風機效率曲線近似呈橢圓面,長軸與煙風系統的阻力曲線基本平行,風機運行的高效區范圍大。風機功耗少,廠用電低,運行費用低。

                (2) 動葉可調軸流風機壓力系數小,則風機達到相同風壓時需要的轉子外沿線速度高,作為引風機,含塵氣流對葉輪的磨損問題比其它型式的風機要大些,不做耐磨處理時,一般只能承受150mg/Nm3的含塵量。為了提高葉片的使用壽命,需采用鋼葉片表面噴焊耐磨層的措施。葉片經過耐磨處理后,能承受300-350 mg/Nm3含塵量。故:引風用靜葉,送風用動葉,穩定和安全可靠的因素。

                4 風機出現的異常情況分析及故障處理

                4.1 軸承溫度高引起的原因及處理方法

                風機軸承溫度異常升高的原因有三類:潤滑不良、冷卻不夠、軸承異常。

                離心式風機軸承置于風機外,若是由于軸承疲勞磨損出現脫皮、麻坑、間隙增大引起的溫度升高,一般可通過聽軸承聲音和測量振動的方法來判斷;如是潤滑不良、冷卻不夠的原因,則較易判斷。而軸流風機的軸承集中于軸承箱內部,置于進氣室下方。當發生軸承溫度升高時,由于風機在運行,很難判斷是軸承有問題還是潤滑、冷卻的問題。實際中應從以下幾個方面解決:

                (1) 加油是否恰當。應按定期工作要求給軸承箱加油。軸承加油后有時也會出現溫度高的情況。主要是加油過多,這時溫度持續不斷上升,達到某點(一般比正常運行溫度高10℃-15℃)后,就會維持不變,然后逐漸下降。

                (2) 冷卻風機小,冷卻風量不足,軸流引風機處的煙氣溫度在120℃-240℃,軸承箱如果沒有有效的冷卻,軸承溫度會升高。簡單而且節約廠用電的解決方法是在輪轂側軸承設置壓縮空氣冷卻。當溫度低時可不開啟壓縮空氣冷卻,反之,溫度高時開啟壓縮空氣冷卻。確認不存在上述問題后,再檢查軸承箱。

                4.2葉片磨損引起的原因及處理方法

                葉片磨損的大致原因有:非設計工況下有進氣沖角氣流塵粒沖刷、旋風除塵器下部積灰、葉片本身材料及焊縫硬度不夠。

                (1) 當風機工作在非設計工況時,葉輪葉道內的實際進氣方向與葉片進口處圓弧的切線方向不一致,形成較大的進氣沖角,氣流中的塵粒對葉片進口端的邊緣產生嚴重的沖刷磨損。為此,采取減小排氣阻力,使進葉道的氣流方向接近葉片進口圓弧的切線方向的方法,從而減輕磨損。

                (2)引風機進氣口配備的除塵器是旋風式除塵器,除塵器本身的除塵效果比較好,但如果不能及時的清除除塵器下部積塵,積塵容易被引風機吸入,當粉塵微粒在氣流帶動下沖向葉片入口邊緣,就像銼刀挫削葉片一樣,加劇了葉片的磨損。應加強除塵器下部的積塵清理,降低煙氣中的含塵量,根據煤質和鍋爐的運行情況,每隔二個小時清除一次除塵器下部的積塵,這樣就減少塵粒對葉片的沖刷磨損。

                (3) 葉片材料和焊縫的硬度不夠,當粉塵微粒硬度較高時,就加劇了葉片的沖刷磨損。改進引風機葉輪,延長使用壽命,改機翼后彎葉片為單板后彎葉片,這樣雖然會增大電機負荷,但可以避免在葉片磨損后內部積塵不均而破壞平衡,適當的延長了葉片的使用壽命。

                4.3 失速、喘振引起的原因及處理方法

                (1) 旋轉失速是氣流沖角達到臨界值附近時,氣流會離開葉片凸面,發生邊界層分離從而產生大量區域的渦流造成風機風壓下降的現象。

                (2) 喘振是由于風機處在不穩定工作區運行時出現流量、風壓大幅度波動的現象。

                (3) 失速、喘振,這兩種不正常工況是不同的,但它們又有一定關系。風機在喘振時,一般會出現旋轉氣流,但失速的發生只決定于葉輪本身結構性能、氣流情況等因素,與風道系統的容量和形狀無關;而喘振則與風機本身、風道都有關系。

                (4) 旋轉失速用失速探針來檢測,喘振用U形管取樣,兩者都是壓差信號驅動差壓開關報警或跳機。但在實際運行中有兩種原因使差壓開關出現誤動作,具體如下:

                第一、煙氣中的灰塵堵塞失速探針的測量孔和U形管;

                第二、保護的可靠性較差。

                由于風機發生旋轉失速和喘振時,爐膛風壓和風機振動都會發生較大的變化。在風機調試時通過動葉安裝角度的改變使風機正常工作點遠離風機的不穩定區,隨著目前風機設計制造水平的提高,可將風機跳閘保護取消,改為發訊號,當出現旋轉失速或喘振信號后,運行人員通過調節動葉開度使風機脫離旋轉脫硫區,而保持風機連續穩定運行,減少風機的意外停運。

                5結論

                隨著我國風機制造水平的提高,風機的效率和可靠性不斷提高,但風機在實際運行中故障仍較多。因此,完善系統設計、做好定期維護工作是提高風機可靠性的關鍵。總結經驗,針對不同故障采取針對性的方法,對減少風機非計劃停運也非常重要。目前,隨著裝機容量的增加,對風機的配套也提出了更高的標準,軸流風機逐漸占領了大機組的隊伍,軸流風機又分動葉可調和靜葉可調式,其設計簡單、效率高、高轉速、壓力高、維修技術要求高,因此,對檢修維護人員的的檢修工藝和水平有了更高的要求。

                針對軸流風機出現的典型故障有以下幾類:風機的喘振、失速、搶風的現象,應對所出現的故障要求檢修人員必須了解設備運行工況,能分析判斷故障出現的原因和頻率,并且能夠迅速處理由于油壓波動影響風機運行的誘因,且要熟悉風機動葉和靜葉開度大小對風機運行的影響。


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