1 000 MW机组轴加风机频繁进水及电机烧损问题分析及处理

摘 要：针对某电厂机组运行中轴加风机频繁进水导致电机烧毁的问题，介绍了其故障分析与处理过程，结合现场情况，分析了导致轴加风机频繁进水的原因，发现轴加风机与电机同轴连接方式不合理，出口逆止门不严密，轴加风机入口管道及出口管道未设计U型放水管，风机内积水，运行中蒸汽外泄沿轴流向电机转子致使电机进水，是电机频繁烧损的直接原因，并据此提出了相关的技术改造建议，使问题得到了彻底解决。

关键词：轴加风机;电机;进水;骨架油封;U型水封

1 概况

江西大唐国际抚州发电有限责任公司的超超临界机组装机容量2×1 000 MW，轴封加热器及轴加风机均为东汽厂及配套厂家供货，每台机组设两台轴加风机，一运一备，风机型号AZY013.5-043.3-1，流量2 600 m3/h，转速2 900 r/min，全压13 500 Pa，电机型号YX3-180M-2，功率22 kW。机组运行中控制轴封加热器汽侧入口管压力-5 kPa，轴加风机进口与轴封加热器壳侧（汽侧）连接，两台轴加风机出口管道DN219 mm，经过逆止门后汇流至一根出口母管，母管经过一截水平管道后向上引接至汽机房顶部排出。两台机组分别于2015年底及2016年4月投产;2017年2月—3月，首先2号机组轴加风机连续出现积水现象，而且烧损电机一台，随后3月份1号机组轴加风机也出现进水现象，烧损电机一台。经我厂技术人员讨论分析，并咨询轴加风机厂家人员，对我厂现有设备及系统稍加改造，彻底解决了电机进水问题。

2 故障现象

（1）2017年2月22日，启动2号机组2B轴加风机显示黄色故障，就地实际未运行，经检查是由于电机受潮、绝缘降低而无法启动，烘干电机后运行正常。（2）2017年3月1日，2号机组2B轴加风机运行中跳闸，停电检查电机，发现电机进水，电机接线盒处有水流出，风机壳体内部有水迹，经电气人员修复电机并对电机接线盒进行封堵后，启动运行正常。（3）2017年3月8日，1号机组1B轴加风机切至1A运行，测量1A轴加风机绝缘合格后，启动1A轴加风机后故障跳闸，停电检查电机，发现接线盒和电机内部进水，现场检查故障风机拆开的逆止门法兰处均有滴水现象，风机内部水迹已没过风机中轴位置。

3 原因分析

针对电机烧损，风机壳体有水迹等情况，我厂技术人员进行了以下方面的排查工作：

3.1    风机内部机械碰磨导致电机过载问题

经过设备部对风机手动盘车发现设备正常，转配工艺核查也未发现设备本身动静摩擦痕迹。

3.2    出口逆止门不严密，设备备用时出口管倒流汽水导致备用风机进水

设备停运后，拆开备用风机出口连接法兰，发现出口法兰连续流水，说明出口逆止门不严密。

3.3    运行风机时出口管倒流水导致运行风机电机进水

运行中轴加风机出口为正压排汽，温度在60 ℃左右，存在少量水蒸气时会被排汽带走，出口管大量积水才有可能倒流进风机。

3.4    轴加风机入口管进水导致轴加风机、电机进水

轴封加热器疏水经多级水封至凝汽器，轴加设备液位高开关报警，运行中液位开关无报警，对液位开关进行注水试验发现其运行正常，运行检查中轴封加热器液位平稳，排除因轴加风机满水造成轴加风机进水，导致电机过载;但运行中发现低压轴封回汽U型水封有持续疏水流出，轴封回汽管道温度较以前下降，轴封回汽管内含有凝结疏水，疏水未及时排出，沿管道进入轴加风机入口管导致轴加风机进水。

3.5    轴加风机内有水迹，但入口管及风机壳体底部放水门开启，放水不畅

运行中轴加风机入口门开启状态时，轴加风机入口管为负压状态，我厂轴加风机运行负压约-5 kPa，换算约500 mm水柱，轴加风机中心位置距离底部放水门约0.4～0.5 m高度，我公司放水管设置为直管道，受大氣负压作用，轴加风机内水位高于0.5 m时才能克服负压排水，故轴加风机内排水不畅易存水，风机运行时内部水越积越高，叶片高速运转，风机内湿蒸汽沿壳体轴封窜出，运行中后来验证确实有湿蒸汽沿中心轴进入电机，进而造成电机进水;设备停运后，关闭放水门，打开风机壳体，确实见风机底部有积水，但是放水门不关的情况下，打开风机壳体时，风机内部变为大气压力，在打开瞬间能见到排水管排水。

2017年2月22日及3月8日电机启动后跳闸，前期电机运行时已进入湿蒸汽，但是进汽量不多，没有直接造成短路，而且运行时电机温度高，蒸汽凝结慢，设备备用时电机内蒸汽全部凝结成水，启动时测量绝缘满足电机绝缘要求，但实际电机直阻已不合格，启动后烧损电机，而且轴加风机DCS无电流监视，不便于监视电流及异常分析。

3.6    排除电机接线盒套管进水至电机

现场检查发现轴加风机接线盒进线套管中无水汽及水迹，排除电机中的水来自电缆套管。

3.7    轴加风机与电机直接连接，结构不合理

杭州科星公司生产的轴加风机与电机直连，风机驱动端与电机距离不超过50 mm，风机驱动端未设置挡水环及密封装置，电机驱动端密封不严，未设置骨架油封，是电机进水的主要原因;此外轴加风机电机绝缘为F级，该绝缘等级电机允许的工作温度为155 ℃，我厂轴封回汽母管温度约240 ℃，换热后湿蒸汽温度仍在100 ℃以上，蒸汽吹向电机本体，易导致电机绝缘加速老化。

综上所述，判定电机频繁烧毁的主要原因为：（1）轴加风机入口管及本体放水管未设置U型弯放水，运行时该处为负压状态，导致运行中放水不畅。（2）轴加风机与电机直接连接的结构不合理，且未设置有效密封装置。次要原因为：（1）风机出口逆止门不严密。（2）出口管道未设置放水门。

4 处理措施

（1）在轴加风机驱动端及电机驱动端增加骨架油封，如图1所示，阻止风机内湿蒸汽漏出进入电机本体内。

（2）在轴加风机出口水平管道最低处增加放水管，设置U型弯，水封高度1.3 m;将风机入口管与壳体底部放水管改为带U型弯，水封高度0.6 m。

（3）检修出口逆止门，保证严密不漏水。

（4）在DCS上增设轴加风机电流监视功能，运行中发现电流增大时及时倒换风机，关闭入口门放水。

（5）对主机低压轴封减温水调阀进行解体检修，消除阀门内漏，避免低压轴封回汽中含水量过大，便于运行调节。

5 结语

经过上述处理，运行中风机轴封向外窜汽水的现象消失，风机壳体内未再存水，运行9个月至今，没有发生轴加风机电机烧损情况，检查风机壳体内已没有水迹，彻底解决了轴加风机进水及电机烧损问题，而且系统改造简单，投入少，效果明显。

收稿日期：2019-12-03

作者简介：黄俊义（1982—），男，湖南衡阳人，工程师，研究方向：锅炉汽机运行调节优化。