國華公司600 MW機組鍋爐空氣預(yù)熱器為某鍋爐制造廠生產(chǎn)的三分倉、容克式空氣預(yù)熱器，型號為2-V1(50) -93IM。每臺鍋爐配2臺空氣預(yù)熱器，共計劃安裝38臺。該型號空氣預(yù)熱器驅(qū)動方式為圍帶傳動。空氣預(yù)熱器安裝有導(dǎo)向軸承、支承軸承，油循環(huán)系統(tǒng)用來冷卻空氣預(yù)熱器導(dǎo)向及支承軸承。目前，國華公司共計投產(chǎn)運行34臺該型號空氣預(yù)熱器，富通新能源生產(chǎn)銷售生物質(zhì)鍋爐，生物質(zhì)鍋爐主要燃燒木屑顆粒機、秸稈顆粒機、秸稈壓塊機壓制的生物質(zhì)顆粒燃料。
    空氣預(yù)熱器基本參數(shù)：
    轉(zhuǎn)子內(nèi)徑    13 492 mm
    主電機功率    37 kW
    電機額定電流    68A
    電機過流保護電流    86A
    預(yù)熱器運行轉(zhuǎn)速    0. 99 r/min
    入口煙溫    354℃
1、電流擺動情況
    目前國華電力公司600 MW機組該型號空氣預(yù)熱器投產(chǎn)運行的有定洲、臺山、太倉、寧海等6廠，這6廠都曾經(jīng)不同程度地出現(xiàn)電流擺動情況。定洲電廠空氣預(yù)熱器電流擺動問題曾經(jīng)最為嚴重，擺動幅度較大且擺動頻繁，擺動值經(jīng)常達45A以上，最大電流擺動值達到109A；臺山電廠空氣預(yù)熱器電流擺動值達到29 -33 A．擺動頻率為每分鐘至數(shù)十分鐘一次不等，最大電流擺動值達到50 A；寧海電廠空氣預(yù)熱器運行電流25 A較為正常，但同樣存在電流擺動問題，最大電流擺動值達到50A以上；太倉電廠空氣預(yù)熱器運行時間較短，電流較為穩(wěn)定，一般24A左右，擺動值不超過26 A。
    各廠投產(chǎn)初期運行電流基本穩(wěn)定，經(jīng)過一段時間運行后，大部分都出現(xiàn)電流擺動問題。電流擺動的原因各有不同，其中推力瓦支承軸承帶來的影響比較普遍且嚴重，各廠都曾經(jīng)出現(xiàn)推力瓦燒瓦的問題。
2、電流擺動原因分析
2.1空氣預(yù)熱器動、靜部分摩擦
    空氣預(yù)熱器支撐鋼梁變形、轉(zhuǎn)子安裝誤差等都會引起轉(zhuǎn)子偏斜，造成動、靜部分摩擦。
    定洲電廠2號機組大修，檢查發(fā)現(xiàn)2臺空氣預(yù)熱器導(dǎo)向軸承處軸端水平偏斜度分別達到2. 02 mm/m和0.65 mm/m．遠大于0.40 mm/m的廠家安裝標準。當轉(zhuǎn)子水平偏斜度超過一定程度，特別是轉(zhuǎn)子向煙氣側(cè)偏斜時，轉(zhuǎn)子水平分力很大，再加上煙氣、空氣壓差造成的水平推力和傾覆力矩，使導(dǎo)向軸承和底部徑向定位軸承承受的水平力過大，容易導(dǎo)致軸承的損壞、摩擦力的瞬間增大或周期性增大，也會造成電流的擺動。特別是蓄熱包堵灰、空氣預(yù)熱器壓差較大時，受風(fēng)壓影響更明顯。
    此外，要求空氣預(yù)熱器主軸軸承水平度和底部支撐軸承水平度都在嚴格的標準之內(nèi)，從而保證底部支撐軸承推力瓦和推力盤之間形成良好的接觸面，才會在運行中形成良好的油膜。按廠家要求和國標規(guī)定，空氣預(yù)熱器主軸軸承的安裝水平度應(yīng)不大于0. 25 mm/m，下軸承的水平度應(yīng)在0.4mm/m之內(nèi)，二者相對水平偏差應(yīng)不大于0．25mm/m。在定洲電廠大修時，某空氣預(yù)熱器下軸承箱水平度實測為0.9 mm/m。如此大的水平偏斜度使底部推力軸瓦的工作狀態(tài)偏離設(shè)計狀態(tài)，遠遠超出其對水平偏斜的自補償能力，形成推力盤與推力瓦局部接觸，難以形成良好油膜。
2.2鍋爐排煙溫度比原設(shè)計高
    空氣預(yù)熱器的密封間隙是按照設(shè)計排煙溫度設(shè)置的。鍋爐實際排煙溫度比設(shè)計值高出很多，此時其變形量比設(shè)計值要高，造成密封裝置內(nèi)的摩擦。這時，軸向密封內(nèi)的摩擦?xí)�帶來電流的輕微有規(guī)律地擺動，但不會形成很嚴重的電流擺動。
2.3傳動裝置方面的原因
    鍋爐排煙溫度大于設(shè)計值或空氣預(yù)熱器的安裝誤差都可能造成圍帶銷與傳動齒輪齒根有頂觸或根切現(xiàn)象，這種現(xiàn)象是隨鍋爐負荷升降而變化。
    空氣預(yù)熱器減速箱傳動齒輪齒根底部與圍帶銷按照安裝要求應(yīng)為22 mm，傳動齒輪端面與下圍帶扁鋼間隙為13 mm。如果傳動齒輪齒根底部與圍帶銷嚙合間隙過小，造成傳動齒輪齒根受力較大，則會出現(xiàn)減速箱整體振動和噪音較大。如果傳動齒輪端面與下圍帶扁鋼間隙過小，就會造成空氣預(yù)熱器轉(zhuǎn)子受熱膨脹后下圍帶扁鋼與傳動齒輪摩擦。這兩種情況都會使減速箱的傳動力矩增大，導(dǎo)致空氣預(yù)熱器電流擺動。
2.4底部推力瓦油膜形成不好
    旋轉(zhuǎn)的推力盤鏡板與推力瓦面之間形成的一層壓力油隔離層稱為油膜。油膜厚度與推力盤、推力瓦間的相對運動速度、油的粘度、瓦面平均比壓等因素有關(guān)。
    一般推力軸承油膜厚度在0. 03—0.07 mm，作為低速、重載推力瓦，油膜厚度更偏薄。依照推力瓦的設(shè)計要求，空氣預(yù)熱器理想轉(zhuǎn)速應(yīng)達到5r/min以上，而從換熱角度考慮一般都采取較低的轉(zhuǎn)速。該空氣預(yù)熱器轉(zhuǎn)速為0.99 r/min，這樣就造成推力瓦和推力盤之間油膜建立不好。特別是在啟動階段，推力瓦更是在比較惡劣的條件下工作，推力瓦與推力盤間若不能良好地形成油膜，推力瓦就會經(jīng)常處在“邊界潤滑”狀態(tài)，嚴重時會造成燒瓦。燒瓦后金屬直接接觸，處于干摩擦和邊界摩擦之間，邊界摩擦的摩擦系數(shù)f=0.1～0.3；而良好的油膜為液體摩擦，其摩擦系數(shù)f=0.001 -0.01。推力瓦由油膜潤滑突變到邊界摩擦?xí)r，摩擦力瞬間能增大幾十倍，可以明顯影響到電流的擺動。
    為了能夠滿足推力瓦在低速，特別是啟動初期的油膜潤滑，一般都采取刮瓦的方法，目的是通過刮瓦在瓦面上形成眾多的“油囊”，瓦面刮研對于形成良好的油囊很重要�，F(xiàn)在烏金瓦瓦面按照廠家的要求都不進行瓦面刮研，廠家的理由是機械加工瓦面能夠滿足形成油膜的要求，但實際情況并不理想。有數(shù)據(jù)說明，手工刮研還是可以收到一定效果的。
    同時，增加烏金瓦進油側(cè)的進油角，有利于潤滑油進入鏡板與推力瓦面之間形成油膜。通過檢查發(fā)現(xiàn)，該型空氣預(yù)熱器下軸瓦6塊推力瓦均沒有進油槽，推力瓦進油側(cè)邊緣已磨損，沒有足夠量的潤滑油進入推力瓦和推力盤之間形成油膜，使推力瓦與推力盤鏡板間的油膜過薄，處在即將破壞的臨界狀態(tài)，容易使推力瓦處于半潤滑狀態(tài)，甚至間斷性的干摩擦。
    圖3(a)是太倉電廠空氣預(yù)熱器推力瓦刮研前的照片，中間部位已經(jīng)有磨損，周邊部位可見未進行過手工刮研；圖3(b)是太倉電廠空氣預(yù)熱器推力瓦刮研后的照片，刮研標準要求瓦面整體接觸達到80%．瓦面接觸點1～2點/cm2。
2.5潤滑油原因
    潤滑油粘度偏低或由于溫度高造成的油粘度降低，在重載負荷下容易使油膜形成不好或不能形成油膜。
    根據(jù)潤滑原理，流體動力潤滑的必要條件：(1)流體必須有粘度，供應(yīng)充分；(2)兩表面必須有相對速度，油從大口進，小口出；(3)相對滑動兩表面必須呈現(xiàn)收斂的楔形油隙（見圖4）。
    國華600 MW機組鍋爐空氣預(yù)熱器普遍采用帶有可傾推力瓦的支撐軸承，推力瓦與平衡盤之間形成收斂的楔形油隙：進油側(cè)間隙為40～47um，出油側(cè)間隙為20～25um，推力瓦依靠楔效應(yīng)承載機理，以保證形成油膜來潤滑推力瓦塊。如果潤滑油內(nèi)含有大于25um的顆粒狀雜質(zhì)，就可能造成顆粒進入推力瓦與平衡盤之間，導(dǎo)致推力瓦與平衡盤發(fā)生摩擦，并引起電流擺動。當小顆粒被潤滑油帶出推力瓦與平衡盤之間后，電流就逐漸趨于正常。由此看出，油楔潤滑對潤滑油油質(zhì)要求很高。制造廠在設(shè)計時鑒于國內(nèi)潤滑油的實際情況和油粘度的考慮，空氣預(yù)熱器油站濾網(wǎng)標準為40um，也就是說，小于40um、大于25um的顆粒還會進入推力瓦與平衡盤之間的間隙，容易導(dǎo)致推力瓦與平衡盤發(fā)生摩擦，并破壞兩者之間形成的油膜。
    定洲電廠某預(yù)熱器曾發(fā)生無規(guī)律地擺動，通過對下軸承實施潤滑油的置換后（加新油、排出舊油）．電流擺動明顯好轉(zhuǎn)。在后來的檢修中對油腔檢查發(fā)現(xiàn)底部有很多沉淀的顆粒和金屬屑。
3、處理措施
    (1)檢查轉(zhuǎn)子水平度，在偏差允許的范圍內(nèi)向風(fēng)側(cè)偏斜
    空氣預(yù)熱器轉(zhuǎn)子水平以軸頭為測量基準面，主軸軸承的水平度應(yīng)不大于0. 25 mm/m，并建議盡量向風(fēng)側(cè)偏斜，以減少煙風(fēng)壓差帶來的傾覆力矩的影響。同時要求空氣預(yù)熱器上、下軸承箱的水平度應(yīng)在0.4 mm/m之內(nèi)，二者與主軸軸承的相對水平偏差應(yīng)不大于0. 25 mm/m。定洲電廠大修時發(fā)現(xiàn)某預(yù)熱器下軸承箱和主軸軸承的水平偏差嚴重超標，經(jīng)處理后，空氣預(yù)熱器電流擺動問題得以消除。
    (2)檢查轉(zhuǎn)子“T”型鋼、圍帶的圓跳度、橢圓度
    消除轉(zhuǎn)子“T”型鋼和圍帶的變形部位，不僅可以避免動、靜摩擦，而且消除了回轉(zhuǎn)部件上凸的最高點，密封間隙能夠設(shè)置得相對小一些，對空氣預(yù)熱器漏風(fēng)的減少也有好處。
    (3)檢查空氣預(yù)熱器減速箱驅(qū)動大齒輪和圍帶銷的間隙
    如果鍋爐實際排煙溫度遠遠高于鍋爐設(shè)計排煙溫度，建議將驅(qū)動大齒輪與圍帶銷的間隙重新進行校核計算和調(diào)整。
    (4)定期檢查潤滑油，檢查推力瓦，必要時手工刮研瓦面
    從國華公司幾個電廠的情況看，空氣預(yù)熱器發(fā)生電流擺動大多與推力瓦有關(guān)。數(shù)次推力瓦面磨損經(jīng)過處理后，電流擺動情況普遍明顯好轉(zhuǎn)。在運行中無法停機的情況下，更換潤滑油保持油質(zhì)的良好，也可以提高油膜形成的質(zhì)量，降低電流擺動的幅度。
    (5)下軸承更換為滾珠軸承
    目前制造廠已經(jīng)將最近生產(chǎn)的空氣預(yù)熱器下軸承改為滾珠軸承。滾珠軸承不僅可以避免油膜的難題，對油質(zhì)的要求相對較低，而且可以適應(yīng)較大的轉(zhuǎn)子偏斜角度。出于安全的考慮，選型時要注意預(yù)留較大的軸承承載余量，檢修時避免電流通過軸承造成電蝕損壞。
4、結(jié)  語
    根據(jù)空氣預(yù)熱器運行情況看，電流擺動現(xiàn)象普遍存在，嚴重時對機組運行造成威脅。但只要從基建安裝、檢修、定期維護等環(huán)節(jié)上工作做細，從嚴要求，對推力瓦進行徹底刮研，對潤滑油油質(zhì)加強監(jiān)督，電流擺動問題完全可以得到控制。


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