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浅析动叶可调引风机失速与喘振
摘要：内蒙古京科发电有限公司（以下简称“我公司”）1*330MW机组自投产以来，曾几次在高负荷及低负荷下出现两台引风机“抢风”现象，给机组安全稳定运行带来挑战。针对这一现象通过研究引风机工作原理、结构、并列运行引风机性能调节曲线、失速与喘振产生过程，结合现场实际找出防止动叶可调引风机“抢风”技术措施以及发生“抢风”现象后应对、处理，避免因风机“抢风”所带来的降低机组出力、锅炉灭火等次生事件的发生，为机组稳定运行提供借鉴。 关键词：引风机 失速 喘振 抢风原因分析 技术措施 故障处理
0 前言
我公司1*330MW机组锅炉采用北京巴布科克·威尔科克斯有限公司生产的亚临界参数、自然循环、一次中间再热、平衡通风、前后墙对冲燃烧方式、紧身封闭、固态排渣、全钢架悬吊结构汽包炉，锅炉型号为：B&BW-1196/17.5-M。锅炉炉膛采用平衡通风系统，选用两台动叶可调轴流式引风机，引风机是由上海风机厂引进德国技术生产制造的SAF型电站动叶可调轴流引风机，型号为SAF30.5-21.1-1型动叶调节式引风机，旋转失速与喘振是动叶可调引风机常见故障。
1 引风机工作原理
引风机叶片似机翼，也称翼型叶片，当流体绕过翼型时，在翼型顶端A处将流体分成两股，一股经翼型下表面，另一股流经翼型上表面，在经翼型上、下表面后，同时在翼型尾端B点汇合，因翼型下表面路径比上表面长，故下表面流速大于上表面，因而翼型下表面压强小于上表面压强，这样，流体对翼型上表面产生一个向下的作用力F。同时翼型对于流体也将产生一个反作用力F´，F与F´大小相等、方向相反，而作用在流体上。当风机叶片在流体中高速转动时，流体在叶片上下表面产生急速相对绕流，叶片对流体就产生如上所述的F´作用力，在此力作用下，流体就压升到一定高度，这就是引风机输送和提升流体的基本原理。
2 引风机抢风原因分析
2.1 事发时工况分析
2011年6月20日，机组负荷250MW，1A引风机发生抢风事件，事发参数如下：
表2 抢风时运行参数
事发时机组无大幅度运行操作调整，排除了运行操作问题，各自动处于平稳运行，无大幅度自动调节。
在事发前3分钟锅炉增加了17吨煤，其它没有操作，经分析，增加的煤量不至于造成风机运行工况恶化，进一步分析风机运行阻力变化情况，事发前后两台引风机压升参数如下：
表3 风烟系统画面截图
因事发阶段引风机动叶实际开度没有数据，根据现阶段引风机运行工况与动叶开度进行分析计算，事发时引风机动叶开度在50 左右，引风机压升6.1 kpa，根据我公司引风机Q-H曲线，此时风机处于稳定工况区域，应该不会发生抢风。
3.3 引风机运行
3.3.1 旋转失速
引风机动叶片前后出现差压，在气体都不变工况下，其差压大小取决于动叶冲角ɑ（流体速度方向与翼型前缘与后缘点连接线组成的翼弦之间的夹角）的大小。
运转中的引风机，由于动叶片加工时的误差，安装动叶片时角度的误差以及气流的流向在叶轮入口不完全一致，所以当气流的冲角达到临界值附近时，可能会在某个或某些叶片上发生失速产生脱流。
3.3.2 喘振
喘振的发生会破坏风机与管道的设备，威胁风机及整个系统的安全，如图4。若用节流调节方法减少风机流量，如风机工作点在K点右侧，则风机工作是稳定的，当风机流量Q
图4 引风机的Q-H性能曲线
通过介绍我们不难得出，旋转失速与喘振在单台动叶可调轴流送、引风机运行时，只要条件满足均可发生，而“抢风”现象是两台并列运行的动叶可调引风机所独有的，其实质是其中一台风机发生了旋转失速，流体在风道系统中不能有效流出所导致，在调节过程中的不稳定动力工况下再次发生间歇性的喘振。
5 防止引风机抢风技术措施
（1） 严格按照风机厂家给出的安装说明书进行安装，尤其是动叶片，避免动叶装反；
（2） 入炉煤尽量保持干燥，这样烟气中飞灰湿度小，不易附着在空预器传热元件上，空预器差压小，两侧风机出力在调平后不易发生“抢风”现象；
（3） 加强吹灰工作，尤其是空预器吹灰，必要时适当提高吹灰蒸汽压力。空预器堵灰严重时，风机压头增大，风量一定的前提下，低负荷时极易发生“抢风”现象；
（4） 对于锅炉引风机为避免发生这种现象，在点火或低负荷运行时，可以用单台风机运行满足符合的需要，尽量避免两台引风机并联运行。待单台风机不能满足锅炉负荷需要时再启动另一台风机使之并联运行；
（5） 利用停机检修有利时机，清除风道内积灰等杂物，保持两侧风道畅通、阻力相同；
（6） 风道布置不同。原因： 1A引风机运行电流较同等动叶开度的1B引风机偏小，即使是两台引风机存在动叶零位不一致，但是该问题仍能显现，下面的图5是机组180MW负荷时的截图，外面做如下分析：
图5 风烟系统画面截图
（7） 根据长期以来1B除尘器差压高、A侧排烟温度高于B侧就可以初步判断出两个引风机出力不均，其烟气流动方向如下：我公司目前烟气流程图6如下：
1B空预器--→B除尘器--→1B引风机--→出口烟道--→↓
↑ ↑ ↓
锅炉排烟来→│ ↑ -- →脱硫系统→烟囱排出
↓ ↑ ↑
1A空预器--→A除尘器--→1A引风机--→出口烟道--→↑
图6 目前的烟气流程图
（8） 机组停运时，检查引风机动叶调节机构各部件无卡涩，灵敏度一致，尤其是伺服阀和调节杆，做动叶动态试验合格方可投入使用；
（9） 定期化验引风机液压油，确保油质合格、无杂物；
（10） 并列运行的引风机动叶调整时，应同步进行，避免偏差过大，加强对运行中引风机各参数的监视，发现异常及时检查、分析和调整。
6 并列运行引风机“抢风”后的处理
（1）发现运行中的引风机“抢风”，根据负荷情况及时调整机组出力至单台风机最大出力所对应的负荷下运行，但应避免超出力运行，同时确保炉膛负压、氧量在规定范围内。
（2） 严密监视各燃烧器火检，发现燃烧不稳及时投油稳燃，避免因调整不当引起的燃烧不稳、锅炉灭火乃至机组停运等次生事故的发生；
（3）调整引风机动叶过程中一定要谨慎缓慢操作，防止发生两台引风机轮流“抢风”，就地检查引风机动叶调整机构是否发生故障，主要是连杆机构和液压调节油回油量，如回油量大很可能是调整机构铜套发生故障所致。
（4） 引风机“抢风”时，电流较小、出口风压较小的引风机是出力小或不出力的，而该引风机动叶开度至100%（动叶调节自动控制方式下）。此时应将其动叶逐渐关小，同时注意炉膛负压变化，当关至较小开度后，缓慢开大动叶增加出力，如出口风压逐渐增大，说明该风机已经逐步带上负荷，否则将动叶开度再调小至更小开度，然后进行并列操作。同时逐渐关小出力大的引风机动叶开度，保持二次风箱压力或热二次风压稳定。当出力小的引风机出口风压接近另一台风机出口风压时，调节要放缓，间隔30秒钟后进行，防止并列后二次风量大幅度增大，总风量的突然增加会导致炉膛负压冒正，燃烧不稳。
（5） 将两台运行的引风机电流调整一致，两台引风机并列运行，调节机组负荷至给定值。
（6） 如引风机调节机构发生故障，运行中无法消除，可择机停机处理或停运故障风机。停运故障风机前要将该风机出口挡板就地逐渐关小，投入油枪稳定燃烧，调整炉膛负压至200～300Pa，当出口挡板关至30%左右时，就地快速关闭出口挡板，停运该故障风机后处理。
结论：我公司1A引风机出现多次抢风事件，认真分析查找原因、制定对策、消除隐患和异常、提高设备运行的稳定性是进行分析的根本目的，通过对动叶可调引风机的研究，掌握了其自身性能，在生产过程中就较容易地避免引风机发生“抢风”，以及正确处理“抢风”事故，使之为电力生产服务。
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