600MW机组引风机失速、喘振异常的分析与探讨

600MW机组引风机失速、喘振异常的分析与探讨

发表时间：2018-01-10T11:10:17.063Z 来源：《电力设备》2017年第27期作者：张立刚

[导读] 摘要：大型锅炉引风机运行的稳定性和可靠性会对电力生产的效率及经济效益产生影响，而失速、喘振作为大型锅炉引风机最为常见的异常故障，对其进行研究就显得尤为重要。

（陕西德源府谷能源有限公司陕西榆林 719400）

摘要：大型锅炉引风机运行的稳定性和可靠性会对电力生产的效率及经济效益产生影响，而失速、喘振作为大型锅炉引风机最为常见的异常故障，对其进行研究就显得尤为重要。笔者结合大型锅炉引风机的工作特点，就失速、喘振等异常情况进行了分析，总结了风机型号选择、运行方式等方面存在的问题，希望可以为大型锅炉引风机相关异常的处理提供借鉴。

关键词：大型锅炉；引风机；失速；喘振

国家环境保护部在2011年颁布《火电厂大气污染物排放标准》，要求燃煤机组燃烧排放的烟气中氮氧化物浓度不能超过100mg/m3，现在全国各电厂陆续进行更为严格的超低排放改造，电力企业纷纷对锅炉低氮燃烧器、分级配风及加设SCR脱硝装置改造，实现对氮氧化物排放的有效控制，这种改造需要在烟道中安装两层催化剂，烟道阻力约增加1000Pa。引风机作为火力发电厂主要辅机设备，其耗电量占机组厂用电率的比重较大，加装SCR系统的机组大量喷氨降低氮氧化物，氨逃逸率过大使硫酸氢铵大量增加，而在160-230℃温度区间，硫酸氢铵是一种高粘性液态物质，粘附烟气中的飞灰颗粒板结在空预器换热元件上，导致空预器阻力增加，进一步增大了引风机出力，而且按原来风烟系统阻力选型的引风机调整范围变窄，易引起风机喘振等现象。

一、锅炉引风机失速、喘振异常概述

1.1引风机失速、喘振异常的发生原理

首先引风机失速即叶片叶弦的夹角和气流方向被称为冲角，会使进入风机叶栅的气流冲角随着开得过大的风机动叶而增大，一旦冲角超过临界值，叶片背面尾端立即会出现涡流区，冲角超过临界值越多则表示失速越严重，同时会加大流体阻力，进而堵塞流道，降低风机风压后引发喘振。

其次轴流风机运行中喘振是最特殊的现象，风机风量与出口压力不对应是造成风机喘振的原因。喘振指风机在运行于不稳定区域内并引起电流、风量和压力的大幅度脉动及管道和风机剧震动的现象。高压头，大容量风机发生喘振的危害很大，会直接损坏设备和轴承，锅炉的安全运行也会受风机事故的直接影响，总而言之，失速是发生喘振的基本因素，然而失速却不一定会是喘振，它只是单纯地失速恶化表现。

1.2引风机失速、喘振危害

失速导致风机损坏，由于旋转失速使风机各叶片受到周期性力作用，若风机在失速区内运行相当长时间，会造成叶片断裂，叶轮的其它部件也会受到损害。失速导致喘振，若管道系统容积与阻力适当，在风机发生失速压力降低时，出口管道内的压力会高于风机产生的压力而使气流发生倒流，管道内压力迅速降低，风机又向管道输送气体，但因流量小风机又失速，气流又倒流。伴随喘振的发生，风机参数也大幅度波动，振动剧烈。可在很短时间内损坏风机，必须立即停止风机运行。风机发生喘振、失速时，造成炉膛压力大幅波动，锅炉燃烧不稳定，在高负荷发生时，可能导致风机跳闸、机组RB降出力、锅炉灭火等事故。风机喘振时，风机的风量和风压、电动机电流急剧波动，产生气流的撞击，振动显著增加，噪声巨大，此时风机叶片、机壳、风道均受大很大的交变力作用，会造成风机严重损坏，风机的容量与压头越大，则喘振的危害性越大。因此，轴流风机应避免在失速、喘振状态下长时间运行。

二、锅炉引风机失速、喘振异常的原因

2.1风机失速原因

如果风机长时间运行于失速区，必然会损坏叶轮的机械部件或造成叶片断裂，因此则有相关风机制造厂规定，如果风机运行于失速区域内超过15h则需立即更换叶片。但对于机组来说，风机失速会造成设备出现跳闸现象，同时会减少机组负荷及迫使单侧通风组停止运行。喘振前机组负荷为600MV，引风机动叶开度在93%左右，引风机喘振时的进口压力、电机电流和进口烟气流量呈大幅度周期性脉动，同时炉膛负压的波动也较大。引风机出现喘振时首先发生喘振的B侧引风机，电机电流也下降到215A，之后A侧引风机也开始出现喘振，还产生抢风现象，导致进口烟气流量、进口压力、电机电流的波动变化较大。恰好引风机附近有运行人员巡检，当场听到周期性和剧烈的噪音与振动。

2.2引风机喘振原因

空预器的烟气侧压差过大增加引风机进口管路阻力，最终出现管路特性曲线中所显示的变陡现象。对此引风机需不断增加出力使炉膛负压维持到相应的范围，引风机电流会随着动叶不断地开大而增加，进而导致引风机进入不稳定工况区域，造成引风机失速，失速恶化则会发生喘振并发展为和另一台引风机抢风情况，最终导致两台引风机进口烟气流量、电机电流、进口压力出现大幅度交替脉动，使机组和设备的安全运行受到严重威胁。

2.3引风机失速与喘振的联系和区别

轴流式风机的基本属性即失速，每个引风机上的叶轮可以都会出现不稳定的失速现象，但这种失速现象是肉眼看不到的，处于隐性之中。肉眼无法看到的，因此只能采用高频测试器和高灵敏度仪器对其探测。但喘振和它不同的一点就在于是显行的。风机的流量、压力、功率等脉动会在发生喘振时伴随着噪声有剧烈明显的晃动，但需指出的一点是，喘振只会出现在一定的条件内，如同等风机安装在不同系统就会出现喘振和不喘振现象。此外，叶片结构特性也是造成风机失速的因素之一，从开始到结束其基本规律都一直存在，其运行不会受系统容积形状的影响。风机与系统耦合的振荡特性是喘振的表现形式，风道容积在一定程度会限制其频率和振幅，在发生失速时尽管叶轮附近的工况会出现波动，然而整台风机的流量、压力和功率基本不会受失速影响，依旧保持稳定运行。但需指出的的是，整台风机的压力、流量和功率在发生喘振时会遭到大幅度脉动，致正常运行无法维持。此外，失速是降低压力的关键因素，它只存在于顶峰以左的区域段，喘振只发生于风机特性曲线的坡度区域段，二者有着紧密联系，因而喘振发生和失速的存在息息相关。

三、锅炉引风机失速、喘振异常解决办法

3.1合理选择引风机型号和型式

风机选型的合理确定是保证其经济安全运行的前提，其设计参数更要严格把握，如果参数过大，会导致风机不能运行在高效区域内，