浅析引风机失速原因及对策

浅析引风机失速原因及对策

李宏斌

大唐国际潮州发电有限责任公司，广州 潮州 515723

摘要：引风机是广泛应用于发电、通风除尘等领域的重要辅助设备，引风机的正常运行与输出气体的压力控制和电能输出密切相关。在锅炉引风机设备运行维护中，失速故障后，叶片背面可能会形成涡流区，增加流体阻力，降低风机出力和出口压力。失速故障引起的一系列变化威胁着发电机组的正常运行。通过识别引风机失速的常见原因和具体迹象，在故障预判期内及时诊断故障，或在故障发生时立即响应，并采取与故障原因相称的措施，可以确保引风机可靠运行，降低异常失速的风险。本文对引风机的失速故障进行了讨论，并简要讨论了常见的失速原因，分析了失速故障的预防对策。

关键词：锅炉引风机；失速；喘振

引言

我国经济不断发展，我国各项工程成果显着，在隧道、矿山、工厂等各种工程中都在使用引风机。然而，引风机的故障很多，其中锅炉引风机的失速问题属于普遍现象。这些故障威胁着设备的安全运行，导致能源消耗过大，不利于安全发展。为保证设备的安全可靠运行，有必要对我国锅炉引风机失速的原因进行研究，并加以分析处理，以保证设备的安全运行。

1. 锅炉引风机工作原理

锅炉引风机是一种依靠电动机输入的机械能来提高烟气压力，并将烟气排出的机械。锅炉引风机主要用于通风、除尘和冷却，其工作原理与涡轮压缩机的工作原理相似。在大型火力发电厂中，固定叶片可调或动叶片可调的轴流风机是锅炉引风机的主要设备。锅炉引风机的工作原理是机翼升程原理，所载气体的流动方向是轴向引入烟囱。由于锅炉引导风扇的叶片形状与锅炉引导风扇运行时的叶片非常相似，因此锅炉引风机的叶片附接在翼型上。气体分布在翼型翼尖，分为两部分。一部分在翼梁下方通过表面，另一部分在翼梁顶部。来自这两个部分的气体在翼型尾部重新汇合在一起。但是，由于翼型的下表面比上表面具有更长的路径，因此下表面的气体流速比上表面快，这意味着翼型上表面的压力水平更高。因此，机翼顶部的流体会产生向下的力，而与此同时，机翼会产生特定的反作用力，向下的力主要作用在流体上。

2. 锅炉引风机失速原因

2.1 系统波动

锅炉引风机经过一段时间的运行，随着空气预热器堵灰的增加，烟气气侧和空气侧之间的压力差异较低，进出口压力持续上升。当单位负载为300MW时，根据DCS数据计算出空气量为255m3/s，设计为235m3/s，与设计工作点严重偏离，使风机很容易进入失速区域。两台机器的点没有重新排列，这增加了引风机的流量偏差。烟道阻力有一定的变化，烟气的温度低、烟道阻力大的风机所需的总压力增加，体积流量很小，并且很容易被抢风而导致失速。当炉膛压力波动幅度较大，或者机组负荷发生变化时，引风机的进汽调门性能不一致，风机在短时间内偏离，并且工作点出现偏移抢风。

2.2 旋转失速

由于锅炉引风机的转子叶片的前后表面存在一定的压差，表明工作条件是基于相同的气体，可以确定转子叶片的功角。一定程度上，转子叶片的压差较大，但由于实际锅炉引风机运行过程中转子叶片的加工误差，导致转子叶片在叶轮进口处的角度误差，安装转子叶片时气流流向并不完全一致。所以在实际操作中，随着气流冲角逐渐接近临界值，一些叶片可能出现失速。

2.3 喘振

喘振的发生可能在一定程度上损坏锅炉引风机的风机、风道等设备，对锅炉引风机整个系统的运行安全造成一定的威胁，可以使用节流来减少风机流量。当风道流回工作风机时，风机的工作点从K点移动到C点。故障风机的气流回流导致风道系统风量急剧下降，风道系统压力急剧下降，风机工作点沿CD线下降到D点。当风道内系统压力下降到D点对应的压力时，故障风机开始输出并继续流动，风道必须使工作风机出口压力均衡，工作点会从D点移向F点。如果机组仍需要所需的流量，则会重复上述过程，导致锅炉引风机产生喘振。

3. 锅炉引风机失速的解决方法

3.1 完善风机选型与规程编制工作

风机选型与引风机的安全运行有着密切的关系，从锅炉等配套设备的运行要求出发，严格按照风机选型工艺计算设计参数，以满足实际生产需要。风机的高效率是运行状态的先决条件，合理选择风机型号是保持良好运行状态的必要条件。否则，不正确的参数控制和不合理的设备选型将直接影响风机的运行效率，造成进出管道剧烈振动等一系列问题，进而严重威胁设备的整体运行。在合理选择的基础上，风机调节方式的选择与失速有一定的关系。目前的设备运行维护经验表明，变速调节是锅炉引风机的一种节能的调节方式，但可能出现异常，导致叶片进入失速区。对此，技术人员必须了解引风机运行管理的具体细节，并在使用风机前建立完善的风机运行规程。为兼顾运行过程中设备维护保养的需要、设备的日常维护保养等，保证规程的指导作用，维修人员在检修维护时应充分利用以下资料：（1）引风机生产厂家需要提供相关设备的技术参数、说明书等相关资料；（2）引风机运行管理经验；（3）以前记录的台账资料和管理规范。（4）同类设备运行过程的管理机制和维护计划。

3.2 失速现象的紧急处理

引风机失速后，为了保证系统正常运行，需要及时解除失速风机的自动控制。根据引风机失速事故应急处理方案，运行人员在判断风机失速时，应立即减小失速风机的出力，并注意电流变化。在此期间需要注意另一台风机的运行情况，并观察是否需要调整出力。对于两台引风机均自动运行的情况，运行人员必须在发现单台风机失速后立即将两台风机都置于手动模式，并立即降低故障风机的出力。如果10分钟后仍然没有解决失速情况，运行人员应注意叶片损坏和喘振的风险，并采取停止风机进行检修。另外在调整开度时，为保证锅炉负荷的稳定，避免负荷突变对设备和系统运行状况造成负面影响。如果调整动叶开度后失速现象消失，确认失速风机没有其他问题，运行人员可适当缓慢增加动叶开度。

3.3 空预器堵塞的预防

由于空气预热器中严重的灰尘积聚而导致的不良堵塞是引风机喘振的主要原因。为避免空气预热器堵塞的风险，运行人员应注意监测空气预热器的运行状况，完善现有的监测机制。首先，空气预热器必须配备能够实时监测排气侧压差的装置，当有压差异常升高的迹象时，运行人员必须调整烟气温度。随着数值的变化，适当安排空预器冲洗，以减少积碳灰概率。其次，油、气、水蒸气凝结造成的锈蚀也是造成空气预热器污染和堵塞的重要原因，需要运行人员注意锅炉启停阶段的不足现象，以避免冷凝和生锈的风险。最后，对于管路布置不合理、风机运行效率本身存在问题的情况，技术人员必须慎重考虑改造设计。

3.4 驱动汽轮机排汽压力控制

冷凝器的传热效果是由冷凝器的传热性能决定的，如果冷凝器的冷却面积、冷却液温度、冷却液流量已定，则冷凝器的传热效果为主要受冷凝器清洁运行系数和冷凝器内积气程度的影响。冷凝器内积气的程度可以结合真空密性试验和抽气系统的运行情况定性和定量地分析。在实际案例分析中，可以根据运行变量计算出冷凝器的运行性能，通过对冷凝器设计变量和设计性能的对比分析和修正计算，对各影响因素进行定量分析计算，判断风机汽轮机排汽压力的主要问题及改进措施。根据引风机驱动汽轮机排气压力高的分析，在冷却水流量不足的情况下，结合机组引风机驱动的实际情况，建议增加管道增加冷却。为解决因真空泵吸入能力不足而导致冷凝器积气和传热性能下降的问题，理论上分析提高冷凝器的冷却水流量可以缓解冷却不充分的问题。由于所配置真空泵本身存在冷却水管太细的问题，建议对真空泵的冷却水系统进行改造，扩大冷却水管路，根据工作效果考虑是否改造换热器。对引风机驱动汽轮机排气压力影响因素的定性和定量分析表明，冷却剂流量低和真空泵抽吸能力不足是高排气的主要原因。提供了引风机驱动汽轮机压力分析的思路和方法，可为同类型装置的设计选型和转换方案的制定提供参考，防止类似问题再次发生。

结语

随着节能环保要求的不断提高，越来越多的火电厂开展了烟气深冷、脱硝脱硫、湿式电除尘等超低排放改造工作。引风机失速继续增加的原因很多，通过研究引风机失速的原因，降低风烟系统阻力，增加启动初期烟气流量，优化运行调整方法，可以解决引风机失速问题。

参考文献

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