1、設(shè)備概況
    某電廠二期工程2×300 MW機(jī)組鍋爐(3，4號(hào))系B&WB - 1025/17.2 -M型亞臨界汽包鍋爐，分別于2004年9月、2005年3月投產(chǎn)。鍋爐采用正壓直吹式制粉系統(tǒng)、  “W”型火焰燃燒方式，設(shè)計(jì)燃用當(dāng)?shù)責(zé)o煙煤，配用的引風(fēng)機(jī)為引進(jìn)德國技術(shù)生產(chǎn)的SAF26,6 - 15 -1型動(dòng)葉可調(diào)軸流式通風(fēng)機(jī)，其設(shè)計(jì)規(guī)范如表l所示。
2、3B引風(fēng)機(jī)損壞情況
2.1 3B引風(fēng)機(jī)損壞經(jīng)過
    2006年1月21日8：27，運(yùn)行人員感覺到集控室地板震動(dòng)，響聲大，火焰工業(yè)電視短時(shí)黑屏，爐內(nèi)發(fā)生垮焦，爐膛壓力H報(bào)警，事故喇叭響。此時(shí)發(fā)現(xiàn)3號(hào)鍋爐3B引風(fēng)機(jī)電流在190一85A之間擺動(dòng)，不久電流至71A，并維持穩(wěn)定，判斷3B引風(fēng)機(jī)失速，立即增大3A引風(fēng)機(jī)出力，同時(shí)減弱燃燒，減負(fù)荷到210 MW，防止因爐膛壓力高而MFI’保護(hù)動(dòng)作滅火，DCS畫面檢查3B引風(fēng)機(jī)軸承溫度等正常；
    8：30，上述處理過程中，發(fā)現(xiàn)3B引風(fēng)機(jī)動(dòng)葉反饋到-1. 30%，呈壞點(diǎn)顯示，且控制油壓正常，立即將3B引風(fēng)機(jī)動(dòng)葉開度指令設(shè)定到0．以防止動(dòng)葉突然開啟造成爐內(nèi)負(fù)壓擾動(dòng)大，就地檢查3B引風(fēng)機(jī)的運(yùn)行情況，發(fā)現(xiàn)3B引風(fēng)機(jī)聲音異常大，在來不及減3B送風(fēng)機(jī)動(dòng)葉的情況下，立即停運(yùn)3B引風(fēng)機(jī)，富通新能源生產(chǎn)銷售生物質(zhì)鍋爐，生物質(zhì)鍋爐主要燃燒顆粒機(jī)、木屑顆粒機(jī)壓制的生物質(zhì)顆粒燃料。
    8：35，現(xiàn)場確認(rèn)3B引風(fēng)機(jī)發(fā)生飛車事故。
2.2引風(fēng)機(jī)損壞情況
    就地檢查發(fā)現(xiàn)，動(dòng)葉調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)電動(dòng)頭掉落在地上，3B引風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)裂開，臺(tái)板翹起，就地動(dòng)葉開度指示50%。解體后發(fā)現(xiàn)導(dǎo)流板變形嚴(yán)重，一片動(dòng)葉連葉柄整體斷落，其余動(dòng)葉嚴(yán)重變形。缸體局部凸起，內(nèi)部液壓調(diào)節(jié)油管路松脫。
3、引風(fēng)機(jī)斷裂葉片金相分析
3.1宏觀檢查
    引風(fēng)機(jī)斷裂葉片柄在螺紋根部發(fā)生斷裂，葉片一側(cè)斷裂后斷面被碾磨變形嚴(yán)重，葉柄一側(cè)斷面形貌完整，斷口斷面可見清晰貝紋線區(qū)，中間為瞬斷區(qū)，兩邊較為平整。
3.2光譜分析、布氏硬度、力學(xué)性能試驗(yàn)
    葉柄42CrMo材質(zhì)符合有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。
3.3金相分析
    葉片柄斷裂處貝紋線區(qū)域金相組織為索氏體，瞬斷區(qū)域的金相組織為索氏體+鐵素體，未發(fā)現(xiàn)異常組織。
3.4分析結(jié)果
    引風(fēng)機(jī)葉片柄斷裂的直接原因是振動(dòng)引起的疲勞破壞。
3.5引風(fēng)機(jī)葉片斷裂初步分析
    通常造成風(fēng)機(jī)損壞的典型原因是風(fēng)機(jī)進(jìn)入不穩(wěn)定工作區(qū)運(yùn)行，此時(shí)會(huì)出現(xiàn)失速或喘振。結(jié)合機(jī)組投運(yùn)以來，B引風(fēng)機(jī)多次發(fā)生失速或喘振現(xiàn)象，為此初步判斷為該風(fēng)機(jī)長期在不穩(wěn)定工作區(qū)運(yùn)行造成葉片斷裂。
4、引風(fēng)機(jī)失速危害
    對(duì)風(fēng)機(jī)本身而言，若在失速區(qū)域長時(shí)間運(yùn)行，將導(dǎo)致葉片斷裂，且葉輪的機(jī)械部件也可能損壞。英國HOWDEN VARIAX公司有明確規(guī)定：風(fēng)機(jī)在失速區(qū)內(nèi)累積運(yùn)行時(shí)間不能超過15 h，否則要更換葉片。對(duì)機(jī)組而言，若風(fēng)機(jī)發(fā)生失速，造成風(fēng)機(jī)跳閘，將直接聯(lián)鎖單側(cè)通風(fēng)組停止，機(jī)組減負(fù)荷，間接地引起爐膛正壓或負(fù)壓超限，鍋爐發(fā)生MFT，聯(lián)鎖機(jī)組跳閘。因此，軸流風(fēng)機(jī)運(yùn)行中必須防止風(fēng)機(jī)發(fā)生失速。
5、引風(fēng)機(jī)失速原因分析(3，4)
    3，4號(hào)鍋爐引風(fēng)機(jī)在運(yùn)行中均發(fā)生過失速現(xiàn)象，為了探討引風(fēng)機(jī)失速的原因，將引風(fēng)機(jī)失速狀杰的運(yùn)行參數(shù)列于表2．
    顯然．4個(gè)工況風(fēng)機(jī)流量均小于MCR工況點(diǎn)的設(shè)計(jì)值246.19 m3/s，而風(fēng)機(jī)壓頭均超過TB工況點(diǎn)的設(shè)計(jì)值4 192 Pa，工況點(diǎn)均已落入不穩(wěn)定工況區(qū)即風(fēng)機(jī)在失速區(qū)運(yùn)行。主要原因是煙氣系統(tǒng)的阻力遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過設(shè)計(jì)值。上述4個(gè)工況的流量分別為211.1，215.8，229.4，223.6 m3/s，如果系統(tǒng)阻力特性符合設(shè)計(jì)要求，則煙氣通過煙氣系統(tǒng)產(chǎn)生的阻力應(yīng)分別為2 248 Pa，2 350 Pa，2 655 Pa，2 523 Pa。而實(shí)際上煙氣系統(tǒng)阻力已分別達(dá)到4 282 Pa，4499 Pa，4 591 Pa，4482 Pa，實(shí)測(cè)煙氣系統(tǒng)阻力分別為設(shè)計(jì)值的190%，191%，173%，178%。
    軸流式風(fēng)機(jī)在失速狀態(tài)下運(yùn)行，將對(duì)葉片產(chǎn)生一定頻率的激振力，使葉片受到交變應(yīng)力的作用，可能使葉片產(chǎn)生疲勞斷裂。
    鍋爐煙氣系統(tǒng)主要由省煤器、空氣預(yù)熱器、電除塵器、煙囪等輔助設(shè)備和這些輔助設(shè)備之連接煙道組成，煙氣系統(tǒng)的阻力也主要是由這些輔助設(shè)備及煙道造成的。
    在額定負(fù)荷300 MW時(shí)，鍋爐空氣預(yù)熱器和電除塵器段的設(shè)計(jì)阻力分別為936 Pa和294 Pa，而實(shí)測(cè)阻力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于額定負(fù)荷工況下的設(shè)計(jì)值(表3)。3號(hào)鍋爐空氣預(yù)熱器、電除塵器阻力遠(yuǎn)大于4號(hào)鍋爐，3號(hào)鍋爐B側(cè)空氣預(yù)熱器進(jìn)出口差壓
2 499 Pa，而設(shè)計(jì)值974 Pa，超過設(shè)計(jì)值1525 Pa。3號(hào)鍋爐引風(fēng)機(jī)失速嚴(yán)重。
    由此可見，解決引風(fēng)機(jī)失速，須降低煙氣系統(tǒng)的阻力，尤其是降低3號(hào)鍋爐空氣預(yù)熱器阻力，確保風(fēng)機(jī)的工作點(diǎn)在任何負(fù)荷下都不落入失速區(qū)邊緣或失速區(qū)。
6、措施和效果
6.1加強(qiáng)空氣預(yù)熱器吹灰，保持空氣預(yù)熱器波紋板清潔；改進(jìn)空氣預(yù)熱器吹灰裝置。
6.2調(diào)整空氣預(yù)熱器的徑向、軸向的密封，改造預(yù)熱器的密封方式，減少空氣預(yù)熱器漏風(fēng)，降低煙氣系統(tǒng)的阻力。
6.3盡量減少不必要的冷風(fēng)進(jìn)入爐膛。將備用磨煤機(jī)的冷、熱風(fēng)擋板關(guān)閉；經(jīng)常檢查煙風(fēng)道各處有無漏風(fēng)現(xiàn)象。
6.4保證省煤器、空預(yù)器的灰斗排灰順暢，降低該水平段的飛灰濃度，防止該水平段積灰。
6.5加強(qiáng)鍋爐本體吹灰，減少煙道積灰，特別是折焰角處水平煙道部分。停爐后，進(jìn)入煙道進(jìn)行人工清灰，以減少煙道阻力。
6.6根據(jù)引風(fēng)機(jī)性能曲線，制定出引風(fēng)機(jī)風(fēng)壓、流量和動(dòng)葉開度之間的制約關(guān)系，以動(dòng)葉開度為主，全壓不得大于對(duì)應(yīng)的風(fēng)壓，流量不得小于對(duì)應(yīng)的流量，若任一條件不滿足，則發(fā)出報(bào)警信號(hào)，提醒運(yùn)行人員注意，并及時(shí)進(jìn)行調(diào)整。
    通過采取以上措施，3號(hào)鍋爐空氣預(yù)熱器、電除塵器阻力分別為760，195 Pa，4號(hào)鍋爐空氣預(yù)熱器、電除塵器阻力也在設(shè)計(jì)值之內(nèi)。3年多機(jī)組運(yùn)行表明，引風(fēng)機(jī)失速、喘振現(xiàn)象得到有效控制，目前引風(fēng)機(jī)運(yùn)行正常。
7、結(jié)束語
7.1 B引風(fēng)機(jī)葉片斷裂事故的直接原因是振動(dòng)引起的疲勞失效，而引風(fēng)機(jī)長期在失速、喘振不穩(wěn)定工作區(qū)運(yùn)行是引起葉片振動(dòng)疲勞破壞的主要原因。
7.2由于該鍋爐空氣預(yù)熱器積灰嚴(yán)重，煙氣系統(tǒng)阻力比設(shè)計(jì)值大，煙道管網(wǎng)的阻力特性曲線較為陡峭，它和引風(fēng)機(jī)性能曲線的交點(diǎn)向左偏移，即引風(fēng)機(jī)的工作點(diǎn)向左偏移，進(jìn)入不穩(wěn)定工況區(qū)，導(dǎo)致引風(fēng)機(jī)失速、喘振。
7.3通過加強(qiáng)鍋爐本體和尾部煙道和空氣預(yù)熱器吹灰和放灰，減少煙道積灰，降低煙氣系統(tǒng)阻力和減少了煙氣系統(tǒng)漏風(fēng)等措施，可預(yù)防引風(fēng)機(jī)失速、喘振發(fā)生。