1 000 MW机组风烟系统故障分析及优化

钱义生

（浙江国华浙能发电有限公司，浙江宁波315612）

1 000 MW机组风烟系统故障分析及优化

钱义生

（浙江国华浙能发电有限公司，浙江宁波315612）

分析了宁海发电厂1 000 MW机组自投产以来风烟系统存在的问题，给出了问题的解决方法，提高了机组运行的稳定性和经济性。

1 000 MW；风烟系统；失速；喘振；性能曲线；抢风

国华宁海发电厂2×1 000 MW超超临界机组采用变压运行螺旋管圈直流炉、一次再热、单炉膛单切圆燃烧方式、平衡通风、全悬吊结构塔式锅炉。锅炉风烟系统配备了静叶可调轴流式引风机、动叶可调轴流式送风机、动叶可调轴流式一次风机（设计参数如表1）和三分仓回转式空气预热器各2台。机组自投产以来，针对风烟系统存在的问题，采取了一系列措施，提高了系统运行的可靠性。本文就处理过程中的共性问题进行分析，对优化的基本方法进行探讨和归纳。

表1 三大风机的型号及最大出力工况下的设计参数

1 引风机故障情况分析及优化

1.1 引风机故障现象

（1）低负荷下引风机出现抢风现象。机组负荷508 MW，炉膛负压出现-359～132 Pa的大幅波动，5A引风机和5B引风机电流交替波动，波动幅值达30 A，依次解除5B和5A引风机静叶自动后，炉膛负压稳定，如图1所示。

图1 引风机抢风曲线

（2）5号机组在低负荷（500 MW）区间运行时，多次出现本体振动剧烈，炉膛负压、风机电流大幅波动，同时伴有明显的噪音。如表2所示，当风机静叶进入35%的开度区间，炉膛压力开始发散性波动，解除风机静叶自动，静叶分别保持35.2%和35.6%的开度，5A引风机电流一直稳定，5B引风机电流出现异常波动（310～351 A之间），5B引风机本体振动和炉膛压力出现跳变，风机伴有高分贝噪音，手动将5B引风机静叶开度调至37.2%之后，炉膛负压和5B引风机振动及电流均恢复正常。

表2 引风机喘振工况数据

1.2 引风机故障原因分析[1]

（1）2台轴流风机并列运行，在小流量工况下会出现“抢风”现象。如图2所示，曲线Ⅰ和Ⅱ为2台性能相同的轴流风机性能曲线，曲线Ⅲ为轴流风机并联运行时的性能曲线，根据并联工况的特点，轴流风机S型区段变为曲线Ⅲ的∞型区域。在∞型区域运行时，会出现一台轴流风机流量很大、另一台轴流风机流量很小的情况，反映在电流值上是2台风机相差很大。若对挡板进行调节，2台风机的工作点将相互交换，电流值交替变化。

图2 轴流风机并列运行性能曲线

风机在小流量工况下工作，管路性能曲线为Ⅴ，此时风机管路系统并联的工作点为B和C。并联轴流风机在B点工作时，2台风机均在B′点工作，运行能够稳定。在C点工作时，2台风机分别在C1点和C2点工作，C1工作点处于大流量工作状态，运行稳定，C2工作点落在不稳定工作区域。这种流量的分配方式很容易遭到破坏，2台并联的轴流风机工作点一直处于相互调换的状态，风机就会出现“抢风”现象。

（2）图3为引风机的qv-p性能曲线，用节流调节方法减少风机流量，风机工作点经过A点到达D点运行过程中，风机工作点刚到D点时，风机出口管道中的压力还来不及降低至D点的压力，而高于D点，约为A点压力，在此瞬间，风机出口管道中的气体向风机倒流，风机工作受到抑制，工作点自然移到B点，风机供给的流量接近于零。由于风机出口管道中的气体在向风机倒流的同时还向外供气，所以管道中的压力很快下降，直到低于B的压力，风机恢复供气，工作点前移到C点。系统要求风机工作在D点，该种状态周而复始进行，当这种循环频率与风机通风系统的震荡频率吻合时，风机发生“喘振”。

图3 静叶可调轴流引风机性能曲线

静叶可调风机的高效率区域比动叶可调风机的区域小，静叶可调风机在低负荷工况运行时，系统的阻力曲线离喘振曲线较近，易引起喘振。

轴流风机的另外一种状态叫“失速”，也被称为旋转脱流，是轴流风机的基本属性，是叶片结构特性造成的一种空气动力工况，不受系统容积的影响。喘振是风机与系统耦合后的震荡特性的表现形式，受振幅、频率和风道容积的限制。喘振只发生在A点左侧dp/dqv＞0的区域，而失速发生在A点左侧整个区域。

1.3 引风机故障的优化

（1）为了消除“抢风”现象，在点火或者低负荷工况时可以采用单台引风机运行，单台不能满足负荷需求时，可以2台轴流风机并联运行，适当开启人孔门或放风门，通过增加风机流量，消除“抢风”现象。

（2）人为干预，加大静叶开度的调节幅度，立即关小静叶角度，减小静叶开度，风机尽量远离不稳定区域。

（3）统一引风机静叶执行器与实际位置的标准，确保风机叶片角度与执行器开关位置一致。

（4）引风机静叶调节的电流平衡回路系数由1改为0.7，弱化电流平衡回路的作用。

（5）修改A，B引风控制调节器入口偏差的放大倍数，放大倍数k为引风机静叶PID输出的函数，

增加引风机静叶变增益调节，低负荷时减小作用力。

（6）保证风道挡板内部实际的开关位置与执行机构所对应的位置相一致，避免风门实际位置未开到位而引起风道阻力增大。

2 送风机配风问题分析及优化

2.1 送风机配风出现问题的现象

在负荷的500 MW情况下炉膛负压经常发生波动，波动范围在-500 Pa～15 Pa，负压设定值为150 Pa，如图4所示。AGC指令加负荷时，负荷指令变化不大，仅约1%，但因负荷前馈量的作用却使锅炉BID指令变化明显，BID指令最大增加了5%。由于风量设定是BID的F（x），所以风量设定根据锅炉主控BID的变化相应增大约200 t/h，从而使送风机动叶调节开大，引风机静叶也随之开大，造成炉膛负压波动。

图4 炉膛负压波动曲线

2.2 送风机配风出现问题的原因

对多次炉膛负压波动情况进行分析，总结造成炉膛负压波动的原因如下：

（1）BID对应的风量设定F（x）在低负荷时偏大，BID为50%时对应的风量设定为1 970 t/h，BID为60%时对应的风量设定为2 360 t/h，过程中有近400 t/h变化量，即BID指令每变化1%，风量设定将变化40 t/h，使得低负荷时负荷指令对风量扰动较大。

（2）为了解决6号炉压力波动大问题，变负荷初期要求快速加煤，因此加强了负荷前馈的作用；当负荷小幅度变化时，负荷前馈瞬间变化很大，一般最大达到5%，如负荷在500 MW时加负荷，风量设定值变化将达100～200 t/h。

（3）在500 MW负荷段加负荷时，风量设定值变化达100～200 t/h，相当于对送、引风机自动调节做定值扰动，要求在该负荷段送风机动叶和引风机静叶都要有较高的调节品质，此时，送风较快，送风对负压的影响较大。

2.3 送风机配风问题的优化

（1）修改锅炉指令BID对应的风量设定值，减小锅炉指令对风量的影响，如表3所示。

表3 风量与负荷曲线

（2）为了解决变负荷时前馈量对风量设定的影响，在加负荷过程时风量设定F（x）出口加3 s一阶惯性，弱化负荷前馈对风量的扰动。

（3）每月定期对左右侧二次风测量系统进行吹扫。

3 一次风机振动问题分析

3.1 现象及处理

机组负荷从900 MW降至570 MW的过程中，在580 MW时一次风机振动出现波动，轴承箱的X和Y向振动分别出现多次跳变，其中X向最高5.8 mm/s，Y向最高10.3 mm/s，一次风机轴承箱与风机一级叶轮处有类似撞击的声音。

对风机进行解体检查，发现轴承箱内驱动端的间隔衬套安装未到位，与轴承箱主轴摩擦，此部位主轴磨损最深处达2 mm以上。对磨损主轴进行补焊处理后，运行平稳，振动低于2.2 mm/s。

3.2 防范措施

利用大小修机会，对风机轴承箱各部位进行检查。加强检修运行人员培训，提高风机异常运行情况的故障判断能力。机组大小修时对风机轴承箱各部件进行检查紧固，防止出现类似故障。

4 结语

风机故障将严重影响锅炉的稳定燃烧，对机组的安全运行也会造成较大的威胁。解决风机的喘振和配风等问题，无论从安全生产的角度还是从公司经济效益方面都有非常重要的意义。

[1]杨诗成.轴流风机[M].水利水电出版社，1995.

[2]黄瑞意，张书瑾，黄郁明，等.轴流风机现场失速试验及分析[J].发电设备，2000（2）∶25-28.

[3]朱逢民，陈福江，郑金.锅炉一次风机失速现象分析讨论[J].热力发电，2011，40（8）∶68-70.

[4]冯宗田，曹磊，蔺晶.轴流式一次风机喘振的控制与预防[J].中国电力，2011，44（16）∶22-25.

（本文编辑：徐晗）

Analysis and Optimization of Flue Gas System Fault of 1 000 MW Units

QIAN Yi sheng
（Zhejiang Guohua Power Company Limited，Ningbo Zhejiang 315612，China）

This paper analyzes problems of flue gas system in 1 000 MW units of Ninghai Power Plant since the operation，and it gives a solution to the problem and improves the stability and economical efficiency of units operation.

1 000 MW；flue gas system；stall；surge；performance curve；air grabbing

TK227

：B

：1007-1881（2013）10-0038-03

2013-05-08

钱义生（1971-），男，天津人，工程师，主要从事发电厂检修管理工作。