1、設(shè)備概況
    娘子關(guān)發(fā)電廠1號(hào)爐系哈爾濱鍋爐廠制造的HG- 410／100 -8型鍋爐，配備2臺(tái)Y4 - 73  11№25D型引風(fēng)機(jī)，2臺(tái)G4 - 73 -11№22D型送風(fēng)機(jī)，以及濕式水膜除塵器，管式空氣預(yù)熱器（空預(yù)器）。長期以來，送風(fēng)機(jī)進(jìn)口至空預(yù)器進(jìn)口管道，除塵器出口至引風(fēng)機(jī)出口管道振動(dòng)劇烈，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致管道撕裂；引風(fēng)機(jī)因葉輪積灰嚴(yán)重導(dǎo)致軸系不平衡振動(dòng)，平均每3天需降負(fù)荷清灰，嚴(yán)重影響機(jī)組的安全運(yùn)行。對(duì)此，電廠在送風(fēng)機(jī)進(jìn)口軸向?qū)Я靼搴蟀惭b了葉片整流器，并采取了調(diào)節(jié)水膜除塵器噴嘴、加固煙道等措施，但收效甚微。2000年，電廠與國電熱工研究院（熱工院）進(jìn)行合作，共同探討解決方法，富通新能源銷售生物質(zhì)鍋爐，生物質(zhì)鍋爐主要燃燒木屑顆粒機(jī)壓制的木屑生物質(zhì)顆粒燃料。
2、煙風(fēng)道振動(dòng)的分類及特征
    煙風(fēng)道的振動(dòng)是由其內(nèi)部氣流的壓力脈動(dòng)引起的，根據(jù)對(duì)鍋爐煙風(fēng)道振動(dòng)處理的經(jīng)驗(yàn)和電廠煙風(fēng)道系統(tǒng)發(fā)生振動(dòng)的實(shí)況，大致可分為5類：
    (1)“卡門”渦流振動(dòng)  其發(fā)生在鍋爐煙道及應(yīng)用管式空預(yù)器機(jī)組的送風(fēng)道中，主要特點(diǎn)是振動(dòng)頻率隨風(fēng)量的變化而變化，一般振動(dòng)頻率超過40 Hz，并且伴有強(qiáng)烈噪音。
    (2)“中心渦”誘導(dǎo)振動(dòng)  其發(fā)生在軸向檔板調(diào)節(jié)的大型寬葉片離心式風(fēng)機(jī)中。當(dāng)進(jìn)口檔板開度為30%—60%時(shí)振動(dòng)較大；檔板滿開或全關(guān)時(shí)，振動(dòng)基本消失。根據(jù)在利港電廠和鄭州熱電廠的實(shí)測(cè)結(jié)果顯示，其壓力脈動(dòng)幅值可達(dá)3 500 Pa，對(duì)管道危害較大。其頻率為轉(zhuǎn)速的2倍或1.5倍。目前消除該振動(dòng)的有效方法是加裝葉片整流器。
    (3)旋轉(zhuǎn)脫流誘導(dǎo)振動(dòng)  它是由于風(fēng)機(jī)本身特性與管網(wǎng)阻力不匹配引起。當(dāng)風(fēng)機(jī)運(yùn)行在小流量區(qū)域，氣流通過葉片通道時(shí)，由于葉片附面層發(fā)生分離，不能保證氣流平穩(wěn)流出，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)失速導(dǎo)致壓力脈動(dòng)。該壓力脈動(dòng)的幅值可達(dá)5 000 Pa，其頻率為風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速頻率的213。
    (4)風(fēng)道局部渦流誘導(dǎo)振動(dòng)  由于煙風(fēng)道某些部分設(shè)計(jì)不合理，導(dǎo)致出現(xiàn)局部渦流，其振動(dòng)頻率一般為風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速頻率，且振幅隨負(fù)荷的加大而增加。
(5)管道結(jié)構(gòu)剛度不足  由于管道設(shè)計(jì)不合理所致。
3、娘子關(guān)電廠煙風(fēng)道振動(dòng)的判斷及處理
    為正確判斷引起煙風(fēng)道振動(dòng)的原因，對(duì)管道振動(dòng)進(jìn)行了頻譜測(cè)試。
    采用速度傳感器分別在送風(fēng)道和煙道進(jìn)行拾振，通過CF - 250振動(dòng)儀進(jìn)行振動(dòng)頻譜分析，共進(jìn)行了3個(gè)工況的測(cè)試，測(cè)試結(jié)果見表1。
    由表1可見，送風(fēng)道振動(dòng)頻率不隨風(fēng)機(jī)開度的變化而變化，振動(dòng)頻率為風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速頻率的213，但送風(fēng)道的振幅隨風(fēng)機(jī)檔板的開大而增大。送風(fēng)道振動(dòng)時(shí)，沒有伴隨強(qiáng)烈的噪音，而且振頻不變，故可以首先否定空預(yù)器“卡門”渦流引起的振動(dòng)。
    為進(jìn)一步判斷振動(dòng)原因，進(jìn)行了送風(fēng)機(jī)熱態(tài)試驗(yàn)，結(jié)果見表2。
    由熱態(tài)試驗(yàn)可知，實(shí)際運(yùn)行點(diǎn)比轉(zhuǎn)速為53，而4-73型風(fēng)機(jī)的最佳運(yùn)行點(diǎn)比轉(zhuǎn)速為73，故送風(fēng)機(jī)運(yùn)行點(diǎn)己遠(yuǎn)遠(yuǎn)偏離風(fēng)機(jī)高效區(qū)的小流量區(qū)域，因而易產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)失速，導(dǎo)致送風(fēng)機(jī)管道的振動(dòng)。由此可見，送風(fēng)機(jī)與送風(fēng)道阻力不匹配是導(dǎo)致送風(fēng)道振動(dòng)的主要原因。因此，計(jì)劃在機(jī)組大修期間將其改為熱工院設(shè)計(jì)的5-53型高效送風(fēng)機(jī)。
    煙道的振動(dòng)與風(fēng)機(jī)開度的變化沒有關(guān)系，振動(dòng)頻率為穩(wěn)定的轉(zhuǎn)速一倍頻，振幅也基本無變化。檢查認(rèn)為煙道布置基本合理，故推斷風(fēng)道的加固質(zhì)量差是導(dǎo)致煙道振動(dòng)的主要原因。
4、積灰振動(dòng)的分析及處理
    為徹底解決引風(fēng)機(jī)葉輪積灰振動(dòng)問題．該廠聯(lián)合熱工院進(jìn)行了引風(fēng)機(jī)的熱態(tài)性能測(cè)試，結(jié)果見表3。
    根據(jù)測(cè)試結(jié)果，認(rèn)為導(dǎo)致葉輪積灰振動(dòng)的主要原因有：(1)風(fēng)機(jī)為機(jī)翼型葉片，葉片頭部因翼型弧度大極易導(dǎo)致積灰；(2)風(fēng)機(jī)選型較大，機(jī)組滿發(fā)時(shí)，引風(fēng)機(jī)檔板開度只有60%，檔板門開度小，導(dǎo)致風(fēng)機(jī)進(jìn)口氣流預(yù)旋大，從而加劇了葉片積灰。
    根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況，決定采用熱工院更換直板葉片葉輪的建議，通過改變?nèi)~片的流線，降低葉片積灰。
5、改造結(jié)果
    2000年8月，娘子關(guān)發(fā)電廠在1號(hào)爐大修的過程中，對(duì)送、引風(fēng)機(jī)進(jìn)行了改造，即將送風(fēng)機(jī)改為5 -53型高效送風(fēng)機(jī)，引風(fēng)機(jī)改為4-68型直板葉片風(fēng)機(jī)，同時(shí)對(duì)煙道的支撐進(jìn)行了檢查。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，因燃煤含硫量高，部分煙道的支撐已經(jīng)腐蝕斷裂，引風(fēng)機(jī)機(jī)殼變形嚴(yán)重，這也證實(shí)了煙道振動(dòng)是由于自身的剛性不足引起的推測(cè)，因而，對(duì)其進(jìn)行了更換和加固。
    2000年10月大修結(jié)束至今，該廠未再發(fā)生過煙風(fēng)道振動(dòng)和引風(fēng)機(jī)積灰振動(dòng)現(xiàn)象，送風(fēng)機(jī)及引風(fēng)機(jī)電耗下降，保證了機(jī)組的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。