锅炉四大风机状态诊断分析

1、锅炉四大风机状态诊断分析摘要：在当前电力行业飞速发展，新的机组不断投产, 越来越多的电厂选用大容量高参数的锅炉，随着锅炉配套 的辅助机械参数增加，技术要求也相应提高了，加上国家 对环境保护新政策的出台和完善，不但新上机组环保设备 必须同步投产，对电厂的老机组也必须上脱硫、脱硝等环 保设备，也就使得锅炉由原来的“两大”风机变为目前的“四大”风机。由于各种风机的结构、原理以及性能不同, 因此,效率上也存在一定的差别,本文针对邹县电厂应用 的各种类型的风机，经过笔者多年对风机的接触，从运行、 维护以及制造、安装等方面的经验加以分析探讨，为今后 风机选型，设备管理提供一定的借鉴经验。abstract:

2、 industryha sdeveloped atfullspeedincurrentelectricpower,thenewaircraftcrewhasputintoproductionincommissionunceasingly, moreandmoremanyelectricpowerplanthasselectedandusedtheparametricboilerofhi ghcapacit yheight,th etechnolog yhasdemand edalsocorr espondingrise,hasaddedcountryappearingpersonallyton

3、ewpolicyofenvironmentalprotectionandhasimprovedandperfectedwiththefactthattheboilersupportingauxiliarymachineryparameterincreasesby,notonlynewupperaircraftcrewenvironmentalprotectionequipmentmustbeputintooperationsynchroly,theoldaircraftcrewtoelectricpowerplantalsomustmountenvironmentalprotectionequ

4、ipmentsuehasdesulfurate, takingoffasaltpetre, thealsofeasibleboilerisbecomefrom气woheavyoriginalwindmachineatpresent4-bigspeakingoutfreely,airingviewsfully, hoidinggreatdebatesandwritingbig-characterposterswindmachine sincevariouswindmachinestructure,principleandfunctionaredifferent,therefore,existen

5、ceisalsocertainonefficiencydifference,varioustypewindmachinethemainbodyofabookisappliedspecificallyforzouxianelectricpowerplant,getintouchwithbythattheauthorcheckswindmachine，' sformanyyears,discussfromoperation,upkeepaswellastheaspectexperiencesuchasmaking, assemblinggivesanalysis, windmachinec

6、hoosesatypeforthedaystoco me, experie nceequipme ntismanage dproviding certaindra winglesson s.关键词：锅炉各种风机效能分析设备管理经验keywor ds:thevari ousboilerw indmachine efficacyan alysesequi pmentmanag erialexper ience1. 概况以往锅炉的风烟系统设备主要包括送风机、一次风机、 暖风器、预热器、静电除尘器、吸风机等。现在的大型锅 炉环保设备的需要，配置了脱硫增压风机、脱硫岛（fgd） 烟气换热器（ggh）等。

7、使早期锅炉的“两大”（吸、送）风机 逐步变为目前的“四大”（吸、送、一次、增压）风机。风 机是锅炉设备中重要辅机之一，随着锅炉单机容量的增大, 为保证机组安全可靠和经济合理的运行，对风机的结构、 性能和运行调节也提出了更高、更新的要求。在当前电力 行业飞速发展，大型机组不断投产的形势下，人们对“四 大”风机的选型问题越来越关注。为此，对几种形式风机 的性能以及使用情况加以比对，以便对各种风机有更进一 步了解，为今后风机的选型和维护，提出了自己的看法。2. 引言华电国际邹县发电厂总装机容量为2 540mw, 一期、二 期工程4x335mw机组分别于1985年1989年建成投产， 每台锅炉配置2台

8、s af28-16-1型动叶可调轴流式吸风机和2台型动叶可调轴流式送风机，送、吸风机均为上海鼓风机 厂制造。三期工程2x6 oomw机组于198 7年建相继成投产，每 台锅炉分别配置2台美国tlt-babco ck公司生产的/型动叶 可调轴流式吸风机与上海鼓风机厂采用德国tlt技术生产的 2台动叶可调轴流式/型送风机；2台美国tlt -babcock公 司制造的1904az/1155/5型双吸离心式入口静叶可调一次 风机。后来改造安装的烟气脫硫增压风机选用了豪顿华公 司制造的a nn-4494/21 20b型动叶可调轴流式风机。四期工程2x 1000mw#7机组于xx年12月4日正式投产, #

9、8机组也于xx年7月5日投产。每台锅炉分别配置2台 成都电力机械厂生产的an42e6 (v 13+4° )型静叶可调轴 流式吸风机，以及同步投产的2台ant 42e (v13+4° )型 静叶可调轴流式脱硫增压风机。2台fa f19/型动叶可调轴 流式双级叶片一次风机，2台faf28-1 4-1型动叶片角度可 调节轴流式送风机为上海鼓风机厂制造。离心式风机具有悠久的历史，目前不少电厂仍普遍釆 用它作为锅炉用风机。离心式风机结构简单，运行可靠、 效率高，制造成本较低，噪音较小，抗腐蚀性能较好。现 代离心式风机普遍采用空心机翼型后弯叶片，效率可高达 8592%。但是随着锅炉单机

10、容量的急剧增加，离心式风 机的容量已经受到叶轮材料强度的限制。不可能使风机的 容量随锅炉的容量大幅度地增加而按相应的比例增长。而 且随着锅炉单机容量的增加，离心式风机的尺寸、重量都 太大了，给制造、运输、安装、运行维护等方面都带来了 困难，否则只能依靠风机的台数来适应锅炉容量的增长。 在这种情况下，各电厂的大容量锅炉采用轴流式风机是目 前发展的主要趋势。轴流式风机是以机翼上升力理论为基础，被输送提升 增压的流体沿轴向流动，故称为轴流风机。轴流式风机具 有流量大，风压低的特点，所以适合于作为锅炉的输粉风 机与吸风机。在我国当前电力行业飞速发展，大型机组不 断投产的形势下，人们对“四大”风机的选型

11、问题越来越 关注。为此，笔者将针对本厂使用的几种形式的风机性能, 结合风机制造、安装、运行、维护等方面出现的问题加以 比较。由于以上两种形式的风机已经被电厂广泛使用，对其 构造、特性等就不详细叙述。3. 入口静叶片角度可调节轴流式风机华电国际邹县发电厂四期工程1000mw机组采用的入口 静叶片角度可调节轴流式风机（以下简称静调风机）空气 动力性能设计，是原联邦德国kkk公司经过五十多年的试 验逐步发展起来的。从上世纪80年代末期我国引进该项技 术制造了静调风机，原电力部根据我国电力工业的迫切需 要向国家申报、经国家经委批准的技术引进项目，并被列 为国家计委重大新产品项目。1990年制造的首批静

12、调风机, 同年通过了德国专家的质量认证，在制造质量上完全符合 该公司制造质量标准。静调风机各通流部件的互相匹配、 几何型线、叶轮叶片数、入口和出口导叶的叶片数、入口 导叶调节转动轴线的位置、后导叶及叶轮叶片安装角度等, 都是经过大量试验研究而优化。风机特点与结构简介静调风机是一种子午加速风机，其高性能、高效率、 能避开失速区。风机结构简单，图1是风机结构简图，按 照气流方向，包括进气箱、进口集流器、进口导向调节器、 机壳及后导叶、转子（带滚动轴承）、扩压器等主要部件。 附图1吸风机结构图1联轴器；2入口集流器；3入口静叶；4 叶轮;5出口扩流器；6轴冷风机；7吸风机轴系；8吸风机壳体、轮毂呈锅

13、底状，应力均匀分散，当应力在轮毂表面 加速时，气流均匀接触轮毂表面，均匀加速，转子运行平 稳。锅底轮毂静调风机比锥形轮毂静调风机的最高效率要 高出3%左右。轮毂上只有一组主叶片，重量轻，焊接量少, 热影响区少，轮毂可多次重复使用，使用寿命长。同时既 有倾斜角又有扭转角，压力系数高，降低叶轮线速度，提 高其耐磨性。另外，其独特的叶型设计保护了叶片根部， 磨损区域控制在叶尖，不会对风机安全运行构成威胁。、叶 轮装在短轴上，叶轮重心通过三套轴承的中心，稳定性好, 振动非常小，振动值w。轴承集中在短轴上，只承受短轴 和与转子的重量，不承受风机大轴承的重量。轴承使用寿 命比老式结构的轴承寿命提高了很多。

14、叶轮重量很轻，叶 轮的转动惯量也很小，相应地降低了电机的拖动负荷。比 在相同参数下选用的其他形式风机的转动惯量均要小得多, 且检修时叶轮无需与轴承座整体吊装。、静调风机机采用的油脂润滑方式润滑，不需要油站, 加油方式是每隔一个月，用专用油枪加油一次，每次只需 加油1 00克。该风机不用油站又采用的空气冷却，整台风 机无油无水，便于维护，非常利于文明达标。工作原理静调风机是一种子午加速风机，风机工作时，烟气由 除尘器出来后进入风机进气室，经过前导叶的导向，在集 流器中收敛加速，再通过叶轮的作功产生静压能和动压能; 后导叶又将烟气的螺旋运动转化为轴向运动而进入扩压器, 并在扩压器内将烟气的大部分动

15、能转化成静压能，从而完 成风机的工作过程，最后烟气排入大气。风机调节静调风机风量调节是由前导叶完成的。前导叶为机翼型，能在-75°+30°范围内实现无级风量调节（该项技 术为tlt-kkk公司专利），因而其调节范围宽，调节效率高; 尤其是风机性能曲线的等效线呈椭圆分布且其长轴几乎与 锅炉管网阻力曲线平行，因此，风机特别适合于作带调峰 负荷的锅炉机组的风机。风机采用安装在叶轮上游进口导 叶改变运行工况，轴向方向的气流用可以旋转的进入导 叶，按照叶轮的旋转方向或其相反方向进行导向，调整每 种定向旋流可以得到不同的风机容量。入口导叶在运行过程中可通过执行机构设定一个合适 的角度来

16、调节流体。入口导叶的行程范围可用调节限位装 置分别调至-75° （关闭）和+30° （全开）予以限定。采 用带遥控的执行机构来调节入口导叶，该机构的行程以不 撞击导叶止块而限定的。采用带有百分刻度的电动指示仪 表给出导叶位置的相应信号，应将指示仪表进行校准，使“打开100%”的点与所规定的最大负荷点相重合（100 %开度应w导叶的+3 0°开度）。风机运行中出现及应注意的问题根据笔者对该风机投产一年来的跟踪观察，发现该类型风机的前导叶空心叶片由于制造工艺不精细问题，点焊 处多处开焊，叶柄与中心筒相交处叶轴支撑结构过于简单粗糙而且磨损严重。加上导叶调节轮及连杆传动机

17、构安装不到位，导致各静叶角度不一致与窜动，几次发生过叶片卡涩及叶柄外部的支承座断裂的故障。根据笔者对该类型风多年来的跟踪观察，发现由于施 工安装人员受老式离心风机安装经验的影响，新的理念没有 建立，对静调风机性能还不熟悉，导致华电安徽池洲电厂、 宁夏灵武电厂、山东邹县电厂的吸风机安装后，入口调节 叶片的就地行程虽然限定在01 00%,而实际上风机内部入 口调节叶片的行程只是在-75。0 °范围内，因此以上机 组投产后均存在风机出力受限的问题，经过修整叶片电动 头开关行程后恢复正常。#7炉由于吸风机出口烟道长期正压（应该负压）运行, 造成风机围带、膨胀节等设备不同程度的损坏而烟气泄漏

18、严重，为了防爆还专门在吸风机出口烟道上加装防爆门。 主要原因是增压风机入口静叶角度没有按照标准安装调试, 结果只能在（-75。0。）范围内调节，当锅炉高负荷时, 由于增压风机静叶不能全开，也就出现卡脖子现象。一般 情况下不加装脫硫装置，正常运行中吸风机出口烟道负压 受烟囱影响，能比较稳定的维持在-pa-pa之间运行。加 装脱硫装置后该段系统阻力由增压风机来克服，正常运行 中吸风机出口烟道负压，一般应同原来相接近。由于增压 风机入口静叶差30°不能全开，所以吸风机出口烟道负压 时常looopa之间变化，严重时达到1 600pa甚至200 opa。 而静叶开度1 00%,电流也只能达到2

19、45ao当#7炉大修 后，在调试过程中发现两台增压风机静叶的问题，经过修 整静叶角度增压风机投入运行后，发现两台增压风机静叶 开度只开到88%时，电流就已达到29 2a,吸风机岀口烟道 负压也能比较正常的稳定在-pa-pa之间。几个电厂吸风机均发生过此类故障，运行中风机振动 大，超过规程规定值，根据该风机叶轮与机轴的装配工艺 不同于其它类型的风机，采用那种过盈配合工艺而是属于 过渡配合，容易出现故障，根据振动参数诊断为叶轮紧固 螺栓松动引起振动。结果停下风机吊开上盖及叶轮侧半联 轴器检查，发现叶轮端部的压盘螺栓多条松动甚至有的螺 栓断裂。发现主要是安装过程中没有按规定力矩紧固压盖 螺栓导致，当

20、然螺栓的质量也可能存在问题。从现场设备的运行现状来看，装有两级叶片的轴流式 一次风机入口风道上虽然装设有消音器，因一次风机风压 高，叶片多达32只，使现场噪音达105db以上，因此必须 在机壳表面敷设隔音层或者加装隔音罩。由于一次风机风压高、噪音大，多次岀现一次风机出 口风道振裂，内部支撑及导流板等部件开焊等问题。4.轴流式风机与离心式风机性能比较轴流式风机如采用动叶片角度可调节，则效率较高。 并可使风机在高效率区域内工作，因此，运行费用较离心 式风机明显降低。轴流式风机效率最高可达90%,机翼型叶片的离心式风机效率可达,两者在设计负荷时的效率 相差不大。但是当机组带低负荷时，动叶片角度可调节

21、轴 流式风机（以下简称动调风机）的效率要比具有入口导向 装置调节的离心式风机高许多（见表1）。当机组负荷在55% 左右时，轴流式风机的效率将比离心式高2倍以上。附表1轴流式送风机与离心式送风机运行效率与轴功 率对比表机组容量风机类型220 mw375w离心式轴流式离心式轴流式性能对比风量（m3/m in）7400740 01138 0风压kpa转速(r/min)1150i 1501160175 0轴功率(kw)ii 00110018581815电动机功率(kw)21002 000风率%机组负荷100%8486 34 86机组负荷81 %69机组负荷54%2871机组负荷50%70通过表1可以看

22、岀，当机组负荷为100 %时，轴流风 机和离心风机的效率分别为80 %与84%,当机组负荷降到 5450%时，轴流风机效率将比离心风机高倍。轴流式 风机对风道系数风量变化的适应性优于离心式风机。尤其 是运行中锅炉烟道积灰等阻力变化，以及煤种变化引起风 机风量和压头的变化。为了考虑克服以上因素，在选择离 心式风机的裕量要大一些，因此效率会显著的下降。而轴 流式风机可以采用动叶片角度调节来适应风量、风压的变 化，而对风机的效率影响却很小。轴流风机基础重量及飞轮效应等方面都比离心式风机 优越，轴流风机比离心式风机的重量轻，所以支撑风机和 电动机的结构亦较轻。而且还可节约基础重量。轴流式风 机结构紧凑

23、，外形尺寸小，占据空间亦少。如相同性能风 机作对比，则轴流风机所占空间尺寸比离心式风机小30%。轴流风机有低的飞轮效应值()，这是由于轴流风机允 许采用较高的转速和较高的流量系数。所以在相同的风量、 风压参数下轴流风机的转子重量较轻，即飞轮效应较小， 使得轴流风机的启动力矩大大地小于离心风机的启动力 矩。一般轴流式风机的启动力矩只有离心式风机启动力矩 的14. 2%27. 8%,因而可明显地减少电动机功率裕量 对电动机启动特性的要求，降低电动机的投资。而离心风 机由于受到材料强度的限制，叶轮的圆周速度也受到限制。 而转速低，使离心风机的转子大而重，飞轮效应值显著增 大，会使风机的启动带来困难，

24、电动机功率要比正常运行 条件下所需的功率大得多，这样在正常运转时，电动机又 经常在欠载运转，增加电动机的造价，降低电机的效率。 轴流风机的转子结构要比离心风机转子复杂，旋转部件多, 制造精度要求高，叶片材料的质量要求也高。再加上轴流 风机本身特性，运行中可能要出现喘振现象。所以轴流风 机运行可靠性比离心风机稍差一些。但是动叶可调的轴流 风机由于从国外引进技术，从设计、结构、材料和制造工 艺上加以改进提高，使目前轴流风机的运行可靠性可与离 心风机相媲美。轴流风机如与离心风机的性能相同的话，则轴流风机 的噪声强度比离心风机高，因为轴流风机的叶片数往往比 离心风机多2倍以上，转速也比离心风机高，因此

25、轴流风 机的噪声频率位于较高倍的频程频带。国外资料报导，不 装设消声器的轴流送风机的噪声水平可达11 0130db,离 心送风机噪声水平约在9 0llodbo然而，对于性能相同 的两种风机，把噪声消减到允许的噪声标准(85d b),在消 声器上所花费的投资相差不大。就轴流式风机而言，又可分为动叶片角度可调节和入 口静叶片可调节两种形式的风机。5静叶可调轴流式风机与动叶可调轴流式风机的经济性 比较年维护费用的比较动调风机结构复杂，传动部件较多，特别是对动叶调 节所用油系统技术要求高，结构复杂，维护工作量大。吸 风机参数比送风机高得多，所以调节力矩也大的多，因此 要求液压机构尺寸更大，吸风机转子轮

26、毂结构也复杂。另 外，吸风机转子工作环境恶劣不但温度高工质含尘量大（ 虽然有密封冷却风机），仍容易导致密封件老化以及控制 头漏油、卡涩等问题。随着电除尘器效率的提高以及在吸 风机叶片表面采用新型防磨技术，使得吸风机叶片耐磨寿 命较以前大大的提高，在烟气含尘量100mg/m3的条件下叶 片寿命可达2 5000小时1 o在相同的风机选型条件下，静调风机可获得比离心风 机和动调风机低一挡的转速。理论与实践均表明风机叶轮 的耐磨寿命与风机转子速度的平方成反比，因此，在相同 岀力条件下，转速较低的风机具有更好的耐磨性。这就是 静调风机更适用于锅炉用吸风机的一个重要因素。静调风 机耐磨寿命的提高主要采取两

27、个手段，其一是应用空动理 论优化设计叶轮流道，使含尘烟气避免冲刷叶片根部而均 匀流过叶片尖部和后导叶，实践中，在不加任何防磨措施 时在250400m g/m3含尘烟气中其耐磨寿命就能超过25 000h,甚至在许多电厂已达到50000 h以上，这种靠先进气 动理论来提高耐磨寿命的方法是最根本最彻底的方法；另 一个提高耐磨寿命的方法是在叶轮叶片和后导叶上再喷熔 葆基炭化鹄耐磨材料，硬度达到hrc55-60,因而又大幅度提 高了其耐磨性。静调风机的转子结构简单，转子不用拆下返厂大修， 叶轮叶片经过12个大修期后还可在原轮毂上实现34 次更换叶片的处理，进一步延长了叶轮的有效寿命。其更 换叶片的费用约

28、为810万元/叶轮，相比之下，动调风机 更换叶片的费用约为4 0万元/叶轮（叶片数16,每片叶片 万元），因而静调风机叶轮的维护费用低1。静调风机前导叶由电动执行器实现调节，其在4050 秒内可完成由最小到最大开度的全过程调节。由于烟气在 前导叶流段流速低，对前导叶叶片的磨损很小，因此，儿 乎不用维护前导叶，只需在大修期内更换前导叶叶柄处的 油脂即可，因而（从设计角度上看）几乎不发生维护费用。 两种风机运行效能对比为了更合理、更可观地进行静调、动调两种风机的性 能比较分析，所以尽量采用等同制造技术水平条件下进行 比对分析。不但取决于在整个调节范围内都有较高的运行 工作效率。静调、动调吸风机运行

29、效率与轴功率方面的比 见附表2。附表2静调、动调吸风机运行效率与轴功率对比表 项目单位工况1工况2工况3工况4工况5工况6锅炉负荷百分比%1009080706050静叶可调轴流式风机效率%868581 736555轴功率kw29 28263519621663138111 82转速r/min4 9049049049 0490490动叶可调轴流式风机效率%878683787163 轴功率 kw 2928 2609191515 7712641032 转速 r/min 590 590 590 5905 90590通过表2可以看出，动调、静调轴流风机在高负荷时效 率相差不大，在低负荷区差别较大。因此考虑

30、电价时，选 用峰谷电价或成本电价较为合理。另外，在低负荷时采用 单侧风机运行，静调风机的优势就更加明显1。风机的好坏并不唯一决定于选型设计点或风机最高效 率点的高低，而是取决于在整个调节范围内都有较高的运 行工作效率，并且还要考虑初投资、可靠性、耐磨性、维 护费用等诸多因素。电价分别按元/ (kwh)考虑，以静调风机为基准计算动调风机的年节电量，年节 电效益见表3 (每台炉)。附表3两台动调风机年节电量、年节电费(以静调风机 为基准)年运行小时(h) 350040 0045005000550060007000 年节电量（万kwh）年节电费（万元） 电价（元/ （kw h）通过表3分析对比得知，结合当地电价通过运行效率、 节电量几个因素对比看出，采用动调风机比静调风机效率 要好些