某电厂660MW超临界机组引增合一改造后引风机隐患分析与对策

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  摘 要:引风机是火力发电厂的重要辅机,能否安全稳定的运行,直接影响到机组的安全运行。此次某电厂660MW超临界机组引增合一改造后,取消脱硫增压风机,将原引风机静叶可调轴流风机改造为双极动叶可调轴流风机。针对引风机改造后引风机振动大和引风机油站运行中出现的诸多问题进行分析,查找隐患,对改造后引风机的运行和控制提出合理化建议,从而降低引风机的故障率,提高机组的可靠性。
  关键词:引风机;振动;油泵;油温;液压油;电机;跳闸
  1 概述
  某电厂660MW超临界机组绿色改造将“引增合一”(即将引风机和增压风机合并为一台风机,取消增压风机,将原引风机AN35e6静叶可调轴流风机改造为HU26648-22G双级动叶可调轴流风机),新增引风机液压油站。该油站不仅提供液压油(也称控制油)供动叶片调节装置用,还能同时提供润滑油供轴承循环润滑用。油站由油箱、主油泵、循环冷却油泵、过滤器、冷却器、热工仪表、管道、阀门等组成,结构为整体式。系统如下图1所示。
  该油站主要逻辑说明如下:(1)主油泵根据液压油压力开关或润滑油压力开关进行联锁,联锁功能投入时液压油压力低时(≤3.5MPa)或者润滑油压力低时(≤0.12MPa)延时15秒脉冲联启备用油泵,液压油压力正常后(≥4.2MPa)且润滑油压力正常后(≥0.18MPa)需根据实际情况远方手动停止备用油泵。(2)轴承润滑油温高时(≥45℃)联启循环冷却油泵,轴承润滑油温低时(≤30℃)停止循环冷却油泵运行,轴承润滑油高≥55℃时增加W报警(温度取样点为润滑油供油温度)。(3)两个主油泵均停止且油压低时(≤3.5MPa)闭锁动叶远方开关操作。
  2 工作原理
  静叶可調轴流式引风机,依靠调节静叶的角度来调整烟气的进入引风机的流量,以满足负荷要求。它依靠安装在外面的一个电动执行机马达,使外表的销子进行转动,进行相应控制,内部的叶片是不转动的。
  动叶可调轴流式送风机,依靠调节转子动叶的角度,以调整风流量,满足负荷要求。程序为锅炉控制系统发出一个信号要求相应的动叶开度,电信号传至侍服器马达,使控制轴发生旋转,推动液压缸轴向前后移动,以调整动叶的安装角大小。动调系统允许连续调整以满足锅炉各种运行工况所需的风量。
  3 引风机运行隐患分析
  3.1 引风机振动大
  引风机改造为双极动叶可调,相应取消增压风机后,引风机多次出现振动大现象。
  从引风机改造后较改造前振动增大较多,分析原因为一是引风机型式改造造成内部出现不平衡或者间隙变化现象,二是增压风机取消后造成引风机出口阻力急剧增加,由改造前负压变为正压运行,导致风机运行工况变化。引风机振动大导致引风机保护跳闸案例如下:
  2016-03-12,机组负荷331MW,锅炉总煤量158t/h,给水流量941t/h,总风量1295t/h,六大风机运行,#1引风机X方向振动6.6mm/s,Y方向振动1.7mm/s。03:48:28,机组负荷快速变化,3:51:33,#1引风机X方向振动6.75mm/s,Y方向振动8.35mm/s,延时1s引风机振动高保护动作,联跳#1送风机正常。炉膛负压最大+609.5Pa、最小-468.5Pa后逐渐恢复正常;#2引风机静叶最大53.4%、电流358.2A;#2送风机动叶开度最大70%、电流115.6A。检查跳闸风机动叶、静叶及挡板联锁关闭正常。其余参数无明显变化。就地检查#1侧引、送风机停转、未倒转,检查#2侧引、送风机运行正常。
  3.2 引风机油站隐患分析
  3.2.1 液压油温度高
  油站运行时曾出现循环冷却油泵不能正常联启、循环冷却油泵跳闸等故障,由于油站冷却依靠循环冷却油泵驱动外置冷油器来冷却液压油,且循环冷却油泵无备用泵,长时间无法启动会造成油站液压油温度过高,而一般液压油工作温度在35~60℃,一旦油温过高就会对液压系统产生很多不良影响,如油温高会使油的粘度降低、产生气穴、加速油的老化;油温高造成密封件的热变形,降低密封性能及使用寿命,造成泄漏;液压元件中热胀系数不同的运动部件因油温高产生的热变形会导致配合间隙变小而卡死,引起动作失灵、影响液压系统的传动精度等。故而,液压油温度在正常工作范围内对保证系统长周期稳定运行至关重要。
  3.2.2 液压油压力建立缓慢
  油站运行中出现备用油泵启动后液压油压力建立缓慢,造成备用油泵失去备用,液压油压力无法保证。而液压油压力低,会使风机动叶动作缓慢,与执行机构不同步,严重时会导致风机动叶运行时发生振荡,甚至会使风机动叶无法正常调节,影响风机动叶的使用寿命和安全运行。
  经分析备用油泵启动后液压油压力建立缓慢主要原因为油泵泵体内部进入空气所致。油泵进入空气有以下几个方面:(1)油泵出口单向阀处泄露;(2)泵体出口管道接头处泄露;(3)油泵轴头密封不严泄露。现场检查发现,油泵出口单向阀处并无渗油现象,油箱油位已将泵体出口管接头浸入油中,因此浸入空气的原因只能为油泵轴封出不严密。
  其中一案例如下:2016年4月11日,进行引风机液压油站备用油泵启动试验,#1引风机液压油站#2油泵启动1分钟后不出力手动停运,再次启动50秒后出力。曲线如图2所示。
  从图2中可以看出,备用油泵启动后,液压油母管压力长时间没有变化,并且就地备用泵出口压力表始终无油压显示,可以判断备用油泵实际未出力。
  3.2.3 主油泵电机温度高
  油站运行中主油泵电机温度较高,由于电机内部各部分热膨胀系数不同,电机温度过高会使导致内部结构应力额变化和内部气隙的变化,影响电机的正常运行,出现振动、噪声增大等现象,缩短电机使用寿命。冬季现场实测主油泵电机温度高达65℃,如果夏季环境温度高,主油泵电机温度还有升高的空间。   4 对策
  4.1 制定相关监视措施,密切监视引风机振动
  (1)巡检人员在引风机本体巡检时一定要仔细倾听内部声音,发现异常情况要立即汇报。(2)巡检人员要关注引风机电机轴承振动情况,发现振动有加大趋势时要立即汇报。(3)副值要掌握引风机的轴承温度变化趋势,发现有不正常上升时要就地联系检查并汇报。(4)当班主副值班人员要最少每两小时查看一次引风机振动数值,当发现风机振动达到8mm/s时要立即停止该风机运行,并做好减负荷相应操作。(5)找找引风机振动大原因,若风机轴承磨损,弯曲,或者地脚螺栓松动等。可适当降低机组负荷,观察运行,若两台引风机的话,减小故障风机处理或者停运。加另一台风机负荷,但单台风机尽量不要长时间运行,因为单台运行会使尾部烟温差增大,容易造成过热器省煤器集箱温差大而造成弯曲变形,甚至爆管。
  4.2 查找故障原因并消除,降低设备的高故障率
  (1)经检测在循环冷却油泵回路中存在感应电压导致中间继电器无法正常吸合释放,致使循环冷却油泵不能正常联启,通过在循环冷却油泵中间继电器线圈并联灭弧线圈后,循环冷却油泵工作正常。(2)对油站控制箱内各处运行反馈节点线进行紧固,防止设备运行状态异常故障。(3)检查备用油泵出口调节阀松动导致无法建立油压,重新调整调节阀并锁紧锁母后油压建立正常。
  4.3 优化设备运行方式,缩短设备维护周期
  (1)将循环冷却油泵联启温度取样点由润滑油供油温度改至油箱温度,大于45℃启动,油温低于30℃停运,防止液压油温度过高。(2)严格执行备用设备定期轮换与启动试验,检验备用油泵的可靠性,发现问题及时处理,必要时可缩短试验周期。现引风机液压油站油泵定期轮换时间由30天更改为15天,并确认备用油泵出口压力正常及母管油压有上升趋势后方可停运原运行油泵。(3)利用适当机会,更换稍大容量油泵电机,防止电机温度过高。现油泵电机容量由12KW改为18.5KW,电机外壳温度低于50℃,效果明显。(4)通过加强设备重点部位检查,缩短设备维护周期,提高设备可靠性。
  4.4 改造油站冷却系统,提高设备可靠性
  建议改造油站冷却系统,取消循环冷却油泵外置循环,将冷却器接引至润滑油供油滤网后。鉴于该电厂送风机液压油站(如图3所示)运行可靠性高,可参照其液压油站设计对引风机液压油站进行改造。
  4.5 针对油站相关隐患,做好风险预控及相关运行措施
  除做好以上防范措施及改造方案外,还应考虑到引风机油站故障后导致引风机跳闸风险。为此从运行角度要做好单台引风机跳闸及跳闸后单台引风机运行风险预控。
  4.5.1 单台引风机跳闸,RB动作
  高负荷:(1)主值检查RB动作正确,第一副值检查对侧送风机联跳,出口门关闭,并安排巡检就地检查停运风机是否倒转。第二副值检查上两层制粉系统延时5秒依次跳闸,减温水关闭。(2)主值令第一副值监视运行侧引、送风机动叶开度匹配,炉膛负压变化趋势,风机电流不能超限。(3)炉膛负压波动较大,燃烧不稳时,主值令第二副值投入微油助燃。(4)第二副值检查停运制粉系统各风门挡板动作正常,消防蒸汽电动门关闭,根据运行制粉系统煤量,调节风煤比正常,检查各风烟系统运行正常,自动跟踪正常,调整汽温,汽压稳定。检查一次风机运行正常,未发生抢风,如抢风,按预案执行。
  中低负荷:(5)主值检查RB动作正确,第一副值检查对侧送风机联跳,出口门关闭,并安排巡检就地检查停运风机是否倒转。第二副值检查上层制粉系统延时5秒依次跳闸,减温水关闭。(6)主值令第一副值监视运行侧引、送风机动叶开度匹配,炉膛负压变化趋势,风机电流不能超限。(7)炉膛负压波动较大,燃烧不稳时,主值令第二副值投入微油助燃。(8)第二副值檢查停运制粉系统各风门挡板动作正常,消防蒸汽电动门关闭,根据运行制粉系统煤量,调节风煤比正常,检查各风烟系统运行正常,自动跟踪正常,调整汽温,汽压稳定。检查一次风机运行正常,未发生抢风,如抢风,按预案执行。
  4.5.2 引风机跳闸后,单侧引风机运行措施
  (1)单侧引风机运行时负荷上限330MW。(2)值班员每半小时对运行引风机各参数进行检查,巡检对运行引风机进行特巡。(3)监视运行引风机在额定参数内运行,发现引风机电流上涨、电机及各轴承温度升高要及时联系相关检修人员检查并及时汇报,同时适当降低机组负荷。(4)发现运行引风机各参数异常,判断为故障时,应立即汇报,同时降负荷直至异常消失,若运行引风机跳闸,则按引风机全停故障进行机组跳闸的相应处理。(5)单侧引风机运行,保持#1、#2、#3、#4磨煤机运行,不再进行磨煤机轮换。(6)保持炉前燃油系统运行,微油系统备用,各油枪手门开启备用。(7)单侧引风机运行期间,应监视炉膛负压自动调节良好,若发生由于自动调节不良造成负压波动且有发散趋势,及时解除手动调整负压稳定,联系检修人员进行检查。(8)在进行检修引风机恢复措施前,要联系炉控人员确认检修引风机“停止”反馈发出后联跳对侧送风机连锁解除,以防止发生对侧送风机跳闸事故。(9)灰硫系统进行烟气系统启停设备时要及时通知主控值班员,值班员对风烟系统及负压等各参数进行严密监视。(10)单侧引风机运行期间,燃料上煤要保持煤质稳定,上煤时值长要及时联系燃料值班员了解煤质情况,并将信息通知监盘人员。(11)单侧风机运行期间,当发生其它主要设备(如磨煤机、给水泵、送风机、一次风机等)跳闸时,应立即投入微油系统稳燃,同时进行其它相关事故处理。
  由于该电厂出现过引风机跳闸故障,对该电厂引风机跳闸后处理思路总结如下,以期对相关电厂起借鉴作用。(1)发现引风机跳闸,立即投入四支微油油枪稳燃。联系巡检就地检查,并对跳闸和运行风机进行状态确认,为避免机组负荷波动,解除AGC控制,设定机组负荷330MW。(2)监视蒸汽温度、中间点、受热面温度偏差、空预器运行情况等关键点,并对给水及机侧画面加强监视避免给水流量和压力波动,对汽温画面检查,维持汽温调节平稳,避免超温及热偏差过大。随即联系检修到场检查。(3)为减少汽温偏差,需要减小二次风箱两侧差压的偏差,从而保证炉内燃烧不偏斜,在检查对应侧送风机无异常后,启动该送风机,由于送风机启动后动叶未开情况下并不会很快带上出力,所以启动检查正常后才解除协调和送风自动手动调平两侧出力,并维持当前总风量1300t/h左右,负压自动调节跟踪正常。随即投入风量自动并恢复协调控制方式。(4)配合检修人员对跳闸引风机进行检查。并在将跳闸引风机停电前,联系炉控班人员将引风机跳闸联跳同侧送风机保护解除,避免在跳闸引风机停、送电时造成相应侧送风机跳闸。在配合检修传动跳闸引风机静叶的过程中,由于引风机静叶自动调节取送风机动叶前馈信号,以及引风机调节指令来自综合指令平均值的特点,所以提前解除送、引风机自动控制,避免对运行风机自动调节造成影响。(5)启动跳闸引风机时,由于引风机启动后静叶未开对负压影响也很大故启动前将负压偏执设定负压为-50Pa,并保持对侧引风机静叶控制置自动方式,但由于跳闸侧引风机启动后负压自动调整不良,在经历几次波摆动后呈发散趋势,根据启动前静叶开度在负压回调过程中果断解除引风机自动,手动控制负压。缓慢调平两台引风机出力后,投入负压自动、机组协调控制。(6)事故处理期间汽温调节采取避免过大波动,减少人为扰动的原则,并通过适当开大上层风和偏转风门,提高二次风差压等方法尽量降低单侧引风机运行的热偏差。
  5 结束语
  由于该电厂引增合一改造后引风机振动大及油站设备缺陷影响风机及动叶的正常运行,不仅影响机组的出力,甚至会导致机组跳闸。因此,通过对该电厂引风机的各种故障分析及隐患排查,进行运行方式优化与系统改造,提高维护保养质量,进而消除隐患,提高设备的可靠性,从而保证设备的安全稳定运行。
  参考文献
  [1]陆敏恂等合编、流体力学与液压传动、同济大学出版社,2006-2-1.
  [2]黄香彬等合编、神华河北国华沧东发电有限责任公司二期2×660MW机组集控运行规程、2015-11-1.
  (作者单位:河北国华沧东发电有限责任公司)
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