由于動葉可調(diào)軸流通風(fēng)機(jī)具有體積小、質(zhì)量輕、低負(fù)荷區(qū)域效率較高、調(diào)節(jié)范圍寬廣、反應(yīng)速度快等優(yōu)點(diǎn)，近十年來，國內(nèi)大型火力發(fā)電廠已普遍采用動葉可調(diào)軸流通風(fēng)機(jī)。但由于軸流通風(fēng)機(jī)具有駝峰形性能曲線的特點(diǎn)，理論上決定了風(fēng)機(jī)存在不穩(wěn)定區(qū)。當(dāng)風(fēng)機(jī)工作點(diǎn)移至不穩(wěn)定區(qū)時，就有可能引發(fā)風(fēng)機(jī)失速及喘振等現(xiàn)象的發(fā)生。國電電力大同第二發(fā)電廠三期擴(kuò)建工程10號機(jī)組在試運(yùn)期間進(jìn)行送風(fēng)機(jī)RB試驗(yàn)時，由于一次風(fēng)機(jī)失速導(dǎo)致RB試驗(yàn)失敗。在軸流風(fēng)機(jī)失速機(jī)理的基礎(chǔ)上，根據(jù)實(shí)測數(shù)據(jù)對RB過程中一次風(fēng)機(jī)失速原因進(jìn)行了分析，并采取一系列改善措施，不僅確保了RB試驗(yàn)的順利完成，也提高了機(jī)組運(yùn)行的安全性和可靠性。
1、軸流風(fēng)機(jī)失速機(jī)理
軸流風(fēng)機(jī)葉片通常是機(jī)翼型的，軸流式風(fēng)機(jī)葉片氣流方向如圖l所示。當(dāng)空氣順著機(jī)翼葉片進(jìn)口端（沖角a=0°），按圖1a所示的流向流入時，它分成上下兩股氣流貼著翼面流過，葉片背部和腹部的平滑“邊界層”處的氣流呈流線形。作用于葉片上有兩種力：一是垂直于葉面的升力；另一種平行于葉片的阻力，升力≥阻力。當(dāng)空氣流入葉片的方向偏離了葉片的進(jìn)口角，它與葉片形成正沖角（a>0°），如圖1b所示。在接近于某一臨界值時（臨界值隨葉型不同而異），葉背的氣流工況開始惡化。當(dāng)沖角增大至臨界值時，葉背的邊界層受到破壞，在葉背的尾端出現(xiàn)渦流區(qū)，即所謂“失速”現(xiàn)象。隨著沖角a的增大，氣流的分離點(diǎn)向前移動，葉背的渦流區(qū)從尾端擴(kuò)大到葉背部，脫離現(xiàn)象更為嚴(yán)重，甚至出現(xiàn)部分流道阻塞的情況。此時作用于葉片的升力大幅降低，阻力大幅度增加，壓頭降低。
軸流風(fēng)機(jī)的失速特性是由風(fēng)機(jī)的葉型等特性決定的，同時也受到風(fēng)道阻力等系統(tǒng)特性的影響，動葉可調(diào)軸流式一次風(fēng)機(jī)的特性曲線如圖2所示，其中，鞍形曲線M為風(fēng)機(jī)不同安裝角的失速點(diǎn)連線，工況點(diǎn)落在馬鞍形曲線的左上方，均為不穩(wěn)定工況區(qū)，這條線也稱為失速線。由圖中不難看出：
(1)在同一葉片角度下，管路阻力越大，風(fēng)機(jī)出口風(fēng)壓越高，風(fēng)機(jī)運(yùn)行越接近于不穩(wěn)定工況區(qū)；
(2)在管路阻力特性不變的情況下，風(fēng)機(jī)動葉開度越大，風(fēng)機(jī)運(yùn)行點(diǎn)越接近不穩(wěn)定工況區(qū)。
2、RB工況中一次風(fēng)機(jī)失速原因分析
2.1失速現(xiàn)象分析
國電電力大同第二發(fā)電廠三期擴(kuò)建工程安裝兩臺660MW超臨界直接空冷燃煤發(fā)電機(jī)組。鍋爐為東方鍋爐廠制造，型號為DG2150/25.4-lI6。每臺鍋爐配有6臺ZGM中速磨煤機(jī)，5用l備，配備兩臺上海鼓風(fēng)機(jī)廠生產(chǎn)的FAF26.6-14-I型動葉可調(diào)軸流一次風(fēng)機(jī)。10#機(jī)組負(fù)荷在560 MW穩(wěn)定運(yùn)行4h后，開始做送風(fēng)機(jī)RB。就地打閘B送風(fēng)機(jī)，RB觸發(fā)后機(jī)組以330 MW/min的速率降負(fù)荷至330MW，機(jī)組由協(xié)調(diào)方式切換成TF方式，滑壓運(yùn)行，滑壓速率為0.2 MPa/min．此過程中按順序停止上層磨D、F，保留下層3臺磨A.C、E運(yùn)行，一次風(fēng)母管壓力自動控制在9.5 kPa。
RB觸發(fā)后機(jī)組在降負(fù)荷的過程中，發(fā)現(xiàn)B-次風(fēng)機(jī)動葉開至上限(95%)，而風(fēng)機(jī)電流及出口風(fēng)壓均迅速下降，導(dǎo)致一次風(fēng)母管壓力降至7.4 kPa．與此同時，A-次風(fēng)機(jī)動葉開至上限位后，風(fēng)機(jī)電流及出口風(fēng)壓迅速增大（具體參數(shù)見表1），且風(fēng)機(jī)異常發(fā)生后，風(fēng)壓、風(fēng)機(jī)電機(jī)電流等參數(shù)突變后未發(fā)生波動，根據(jù)現(xiàn)象判斷系B-次風(fēng)機(jī)發(fā)生失速。將一次風(fēng)機(jī)自動解除，手動調(diào)節(jié)使B-次風(fēng)機(jī)脫離不穩(wěn)定工作區(qū)域，但由于B一次風(fēng)機(jī)失速后一次風(fēng)壓的迅速降低，直接影響了爐內(nèi)燃燒的穩(wěn)定性，加上本次RB采用停止上層磨，導(dǎo)致主氣溫下降過快，鍋爐手動MFT。
2.2失速原因分析
(1)系統(tǒng)阻力的影響
由于本機(jī)組一次風(fēng)機(jī)選型較小，風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)余量不大，在機(jī)組帶大負(fù)荷期間煤質(zhì)稍有變化，磨入口一次風(fēng)量就無法保證。因此10#機(jī)組RB前，為了保證磨入口一次風(fēng)量，采用五臺磨煤機(jī)運(yùn)行，B磨沒有采用熱備用，且維持較高的一次風(fēng)母管壓力（11.8 kPa左右）．RB觸發(fā)后，機(jī)組為了快速降負(fù)荷，每隔10 s停一臺磨煤機(jī)，由于磨煤機(jī)跳閘后，磨入口冷、熟風(fēng)門及調(diào)整門是連鎖關(guān)閉的，這使得短時間內(nèi)一次風(fēng)系統(tǒng)阻力驟增，導(dǎo)致兩臺一次風(fēng)機(jī)在自動控制下各參數(shù)波動．B-次風(fēng)機(jī)出口風(fēng)壓最高到13.8 kPa（見圖1）．根據(jù)上面對軸流風(fēng)機(jī)失速原因的分析，風(fēng)機(jī)出口風(fēng)壓越高，風(fēng)機(jī)運(yùn)行越接近于不穩(wěn)定工況區(qū)，因此，RB過程中一次風(fēng)系統(tǒng)阻力的突增是引起B(yǎng)-次風(fēng)機(jī)失速的一個原因。
(2)動葉開度的影響
在分析B-次風(fēng)機(jī)失速原因的過程中，遇到了這樣的問題：為什么身處同一工況下，B-次風(fēng)機(jī)發(fā)生了失速而A-次風(fēng)機(jī)一切正常？是什么原因?qū)е略赗B工況中B-次風(fēng)機(jī)首先發(fā)生失速問題．在事后數(shù)據(jù)分析時，發(fā)現(xiàn)在機(jī)組運(yùn)行期間，在兩側(cè)風(fēng)機(jī)電流相同的條件下，B一次風(fēng)機(jī)的動葉開度始終要比A-次風(fēng)機(jī)的動葉開度大（見圖2），通過就地對兩側(cè)一次風(fēng)機(jī)葉片角度的檢查，未發(fā)現(xiàn)兩側(cè)風(fēng)機(jī)葉片初始安裝角度有明顯差異。之所以產(chǎn)生偏差，主要是由于一次風(fēng)機(jī)兩側(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)有差異。本機(jī)組鍋爐密封風(fēng)的風(fēng)源直接取自B一次風(fēng)機(jī)冷風(fēng)母管上，因此B側(cè)一次風(fēng)機(jī)除了向制粉系統(tǒng)提供一次風(fēng)外，還提供制粉系統(tǒng)的密封風(fēng)。這使得在運(yùn)行過程中由于密封風(fēng)系統(tǒng)的擴(kuò)容，B-次風(fēng)機(jī)運(yùn)行時的系統(tǒng)阻力較A側(cè)小，但運(yùn)行人員為了使兩側(cè)風(fēng)機(jī)出力平衡，一股是參考電流來加偏置調(diào)整的，為此就出現(xiàn)了兩臺風(fēng)機(jī)在電流相差不多的情況下，動葉開度出現(xiàn)較大偏差，最大相差I(lǐng)O%．在RB觸發(fā)停磨的過程中，一次風(fēng)系統(tǒng)阻力突增，雖然B-次風(fēng)機(jī)有密封風(fēng)系統(tǒng)的擴(kuò)容作用，但由于密封風(fēng)系統(tǒng)容量較小，在如此劇烈的系統(tǒng)阻力變化下，其對B側(cè)一次風(fēng)系統(tǒng)的作用微乎其微；相反，B-次風(fēng)機(jī)動葉開度比A-次風(fēng)機(jī)動葉開度大則是導(dǎo)致B-次風(fēng)機(jī)首先進(jìn)入不穩(wěn)定工作區(qū)域，進(jìn)而發(fā)生失速問題的關(guān)鍵因素。與之并聯(lián)運(yùn)行的A-次風(fēng)機(jī)雖然動葉也開大至95%，卻未發(fā)生失速，主要是因?yàn)锽-次風(fēng)機(jī)失速后，出力銳減，系統(tǒng)風(fēng)壓迅速降低，并聯(lián)系統(tǒng)的管網(wǎng)阻力特性也隨之變化，阻力特性曲線下移，風(fēng)機(jī)出口風(fēng)壓降低，使得A-次風(fēng)機(jī)運(yùn)行點(diǎn)遠(yuǎn)離不穩(wěn)定工況區(qū)。
3、預(yù)防措施
通過以上分析可知，系統(tǒng)阻力過大、動葉開度大，落入風(fēng)機(jī)不穩(wěn)定工況區(qū)是B-次風(fēng)機(jī)發(fā)生失速的真正原因。為了保證RB功能的正常投用、確保機(jī)組在正式投用后風(fēng)機(jī)遇到類似工況時不發(fā)生失速，采取以下幾點(diǎn)改進(jìn)措施：
(1) RB觸發(fā)后至少保證四臺磨通風(fēng)，除A、C、E磨帶負(fù)荷外，試驗(yàn)前將B磨熱備用，防止較短時間內(nèi)一次風(fēng)系統(tǒng)壓力升高而流量下降之間的不匹配。
(2)在保證各磨煤機(jī)入口風(fēng)量滿足、不發(fā)生堵磨的前提下，RB試驗(yàn)前保持較低的熱一次風(fēng)母管壓力，由之前的11.8kPa降至10.8kPa:
(3)將非一次風(fēng)機(jī)RB觸發(fā)后超馳關(guān)一次風(fēng)機(jī)動葉開度的幅度由之前的5%提高到10%；
(4)在運(yùn)行過程中，將并列運(yùn)行的兩臺
一次風(fēng)機(jī)動葉開度偏差控制在5%以內(nèi)，電流偏差小于SA。
采取以上措施后，再次進(jìn)行送風(fēng)機(jī)RB試驗(yàn)，在降負(fù)荷．過程中兩臺一次風(fēng)機(jī)運(yùn)行正常，未發(fā)生失速問題。
5、結(jié)束語
RB試驗(yàn)是火電機(jī)組調(diào)試過程中考察制造、安裝、調(diào)試綜合水平和質(zhì)量的試驗(yàn)項(xiàng)目，因此，任何一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題都會導(dǎo)致RB試驗(yàn)的失敗。由于軸流風(fēng)機(jī)的特性，并列運(yùn)行的一次風(fēng)機(jī)在機(jī)組RB工況時，易引起失速現(xiàn)象，致使機(jī)組運(yùn)行不穩(wěn)甚至跳閘。通過幾臺機(jī)組的調(diào)試經(jīng)驗(yàn)，認(rèn)為RB工況中避免一次風(fēng)機(jī)發(fā)生失速、喘振的關(guān)鍵在于熟悉、掌握風(fēng)機(jī)性能及其系統(tǒng)的布置特點(diǎn)，制定出合理的熟工邏輯，使運(yùn)行中的一次風(fēng)機(jī)在RB工況中遠(yuǎn)離不穩(wěn)定工作區(qū)域。
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