动叶调整式轴流风机调节故障分析及处理

林星

(华电福建公司可门发电厂，福建 福州 350512)

1 设备概况

华电福建公司可门发电厂(以下简称可门电厂)一期工程2×600 MW超临界锅炉为超临界参数变压运行螺旋管圈直流炉，单炉膛、一次中间再热、四角切圆燃烧方式、平衡通风、Π形露天布置、固态排渣、全钢架悬吊结构。每台锅炉配置2台ASN－2800/1400动叶调整式轴流送风机及2台AST－1960/1400动叶调整式轴流一次风机，均系沈阳鼓风机厂在引进丹麦诺狄斯克风机公司VARTAX动叶调整式轴流风机技术的基础上生产的动叶可调轴流通风机系列产品。该系列风机在运转中可通过调节叶轮叶片角度来调节风机出力，调节性能良好。

该系列动叶调整式风机(如图1所示)的液压调节机构包括风机轮毂及内部的动叶组件、伺服油缸、旋转油封、拉叉、风机传动臂、伺服马达以及液压油站等。送风机和一次风机均采用动叶调节方式进行负荷调节。可门电厂一期2台机组分别于2006年6月及8月正式投入运行。自2010年开始，#1，#2机组送风机和一次风机在运行中多次出现动叶调节故障，具体表现为:风机随机组负荷变化进行动叶调节，达到某一开度时调节臂部松脱;动叶实际无动作;风机电动机电流无变化。该状况直接影响了机组的正常运行和负荷调节。

2 动叶调节故障现象及原因分析

2.1 风机轮毂部动叶轴承损坏

故障现象:2010年大修期间，解体#1锅炉送风机和一次风机轮毂部动叶调节组件后(如图2所示)，用清洗剂对动叶轴承进行清洗并添加润滑油脂。

在清洗过程中发现送风机和一次风机中均有个别动叶轴承损坏，主要表现为:轴承滚珠、滚道长时间运行导致的轻微腐蚀、剥皮、压痕、磨损;轴承保持架长时间运行出现的裂纹损坏等。

原因分析:送风机和一次风机投产后长时间运行，久而久之风机轮毂部件内的动叶轴承可能出现局部磨损或锈蚀的情况。导致轴承在运行中损坏并造成动叶卡涩的主要原因是:一方面，轮毂未作密封处理造成密封性能差，空气中的细小粉尘特别容易通过风机的进气箱直接进入轮毅内部;另一方面，由于可门电厂地处海边，空气中水蒸气含量和盐分较大。送风机和一次风机都安装在锅炉零米层半露天位置，遇到雨水天气时，带盐水蒸气也较易通过进气箱进入到轮毂内部进而腐蚀风机动叶轴承，造成轴承内润滑油脂硬化干涸，同时还导致轮毂内其他动叶组件生锈，增加调节阻力，造成动叶卡涩。

图2 风机轮毂装配图

解决措施:更换动叶轴承并添加高级润滑油脂。在挑选新轴承时，应尽量选择与损坏轴承质量接近的轴承，以保证风机轮毂动平衡不被破坏。

2.2 叶片锈蚀卡涩

故障现象:#2机组调停1周，启机前对送风机和一次风机动叶进行全行程预开、关，以防止启动后动叶调节卡涩。运行人员远程对动叶进行开关，试验后发现1台一次风机在启动液压油站进行动叶全开、全关预调节时，动叶开启至一定开度调节臂松脱。打开一级、二级轮毂检查孔进行检查，发现动叶实际开度无变化。

原因分析:检查液压油站油压正常，伺服油缸及旋转油封无漏油。吊起风机轴承箱上盖检查轮毂部及动叶组件外观，发现叶片根部在轮毂外侧圆凸出部分存在锈蚀及少量白色结晶体，大部分叶片根部已结垢卡死，无法旋转。

解决措施:用钢刷及高压清洗剂对叶片根部与轮毂表层结垢咬死部分进行清洗，全部清除污垢后再次启动液压油站，全开、全关动叶正常。

2.3 旋转油封故障

2.3.1 旋转油封的作用

旋转油封的作用是将高压油、回油及润滑油引入及引出高速旋转的主缸体。它是由1个高速旋转的芯轴和固定的壳体在2个滚动轴承的支撑下组成的转阀，其加工精度很高。

2.3.2 旋转油封芯轴磨损

故障现象:2010年某日，2B送风机动叶调节卡涩，分散控制系统(DCS)画面同时显示液压油流量低报警，试着关小动叶后再开大，风机电动机电流无变化，出力不变。

原因分析:整定液压油站系统压力正常，溢流阀无故障。进入风筒内部检查伺服油缸未发现漏油，查旋转油封也无漏油，但其圆周中心跳动值略偏大。查阅风机台账，该送风机自投产运行以来从未更换过旋转油封，而正常使用状态下，旋转油密封寿命一般为2～3年。初步判断是旋转油封长期运行，致使内部芯轴磨损超标造成油压内泄，使得伺服油缸油压不足。

解决措施:更换旋转油封，重新找正旋转油封中心，确保径向跳动值≤0.05 mm。

2.3.3 旋转油封装配错误

风机检修人员没有详细了解风机动叶调节机构各零部件构造及原理，风机装复过程中未正确安装旋转油封，未将旋转油封上厂家印刻的“A”符号对准液压缸配油阀阀芯上的“A”符号，造成液压油油路错误，动叶无法调节。

解决措施:正确装配旋转封。

2.4 伺服液压缸故障

故障现象:2009年12月，2B一次风机先后出现动叶调节缓慢及动叶调节卡涩现象。

原因分析:在风机运行中，打开人孔门后进入中导风筒检查，发现伺服油缸处甩油严重。显而易见，因为缸体密封件老化损坏造成漏油，从而导致伺服油缸液压油压力不足，使得动叶调节缓慢，伺服油缸缸体动作无法与伺服电动机同步动作。

解决措施:更换伺服油缸，找正中心(偏差≤0.05 mm)，装复后动叶调节恢复正常。

伺服油缸一般不容易损坏，常见故障主要表现为缸体内密封件或配油阀芯密封件老化损坏，造成油缸漏油泄压。

2.5 调节拉叉故障

2.5.1 调节拉叉接头磨损

故障现象:2010年某日，调节2A送风机动叶开度时，电动机电流在一定范围内无变化。当动叶开度增大至一定范围后，电流才出现明显变化。2台送风机电动机在电流相同的情况下，动叶开度偏差明显比正常运行时增大。

原因分析:夜间进行低谷消缺，启动液压油站后重新整定压力至7.0 MPa，打开出口门，压力下降至4.0 MPa，液压系统压力正常。打开中导风筒人孔门对动叶调整机构内部进行检查，可见旋转油封油管接头处有轻微渗油但不至于泄油压，属于正常现象。在对旋转油封及传动机构进行检查时，发现调节拉叉固定旋转油封接头的左右两侧通孔处有2 mm左右的磨损。依此判断，风机进行动叶开度调节时，传动至拉叉处调节传导动作出现空行程，风机动叶开度无变化。

解决措施:更换拉叉接头，重新锁紧旋转油封固定螺栓。随后对液压调节机构进行调试。

2.5.2 调节拉叉固定螺栓失效

故障现象:2010年某日，2A一次风机电流异常变化，与2B一次风机相同电流情况下，2台一次风机开度偏差超出5%且无规则变化。对一次风机执行机构外部进行检查，未发现异常。

原因分析:极有可能是2A一次风机内部调节机构存在故障，故停运风机进入中导风筒检查，发现风机动叶调节拉叉与接头、旋转油封相连接的左侧锁紧螺栓失效断裂。由于拉叉一侧脱开发生偏离，执行器执行指令时，拉叉调节量发生偏移，故造成风机电动机电流异常变化。

解决措施:将断裂的调节拉叉固定螺栓处理完毕后，对内部调节机构各联接处螺栓进行换新紧固，检查无异常后启动风机，运行正常。

2.6 风机调节臂组件故障

风机调节臂组件作为风机传动机构的一个组成部分，可能出现的故障及原因如下:

(1)调节驱动装置轴承中的油脂会随着风机运行时间的推移慢慢干涸，这就会增加调节动叶时所需的力矩，甚至造成轴承卡涩。同时，由于风机调节传动装置的一半安装在中导风筒内部，而另外一侧则穿透风筒安装在风机机壳外面的半露天环境中，在雷雨天气中，雨水可能透过轴承的端盖渗入轴承室内，久而久之即导致轴承表面的润滑油脂流失而生锈，造成轴承卡涩。可门电厂增压风机就曾出现过因轴承端盖生锈损坏造成动叶调节卡涩的故障。

(2)调节臂内2根力矩保护弹簧受海边高盐分水蒸气腐蚀，长时间运行后会出现生锈、老化，或因疲劳而发生塑性变形、断裂，进而造成动叶调节故障。

(3)风机驱动调节装置在中导风筒内侧曲柄上的2颗紧定螺钉松动，也会造成风机调节故障。

2.7 液压油站出口溢流阀损坏

2.7.1 溢流阀工作原理

溢流阀是一种液压压力控制阀，在液压设备中主要起着定压溢流和安全保护的作用。系统正常工作时，阀门关闭，只有负载超过规定的极限(系统压力超过调定压力)时开启溢流，进行过载保护，使系统压力不再增加。

2.7.2 溢流阀失效

故障现象:可门电厂轴流风机液压油站使用的是先导溢流阀YF－L10C，该液压站溢流阀的动作压力设定值为7.0 MPa。2010年某日，2B一次风机出现动叶调节缓慢情况，就地检查液压油站发现液压泵出口油压只有1.8 MPa，切换油泵后压力表显示压力不变，排除油泵故障。同时运行2台液压油泵时液压油压力也只能维持在1.8～2.0 MPa，无法达到开关动叶所需求压力。

原因分析:停运风机，关闭液压油出口门，重新整定系统出口压力，调整溢流阀而压力无变化。因此，完全可以判定溢流阀存在故障，导致低压力时已经溢流泄压，进入液压缸的油压不够，造成动叶调节缓慢。

解决措施:更换溢流阀，重新整定液压调节系统压力。运行人员远程全开、全关动叶正常，不再出现调节滞后现象。

2.8 一次风机支撑轴及联接盘螺纹联接失效

故障现象:1台一次风机运行中突然失速，就地检查对应侧空气预热器出口热风挡板门正常。退出失速一次风机的自动运行状态并降低其动叶开度，然后缓慢调至正常，并入运行。在运行过程中，在电流相同的情况下，发生失速的一次风机动叶开度比另一台增大15%左右。

原因分析:停运一次风机后打开一级、二级轮毂动叶观察孔，全开、全关动叶，发现一级轮毂动叶无法动作，二级轮毂动叶开关正常，怀疑一级轮毂动叶处某部件松脱或卡涩。吊开风机上盖检查，一级、二级动叶正常未见损伤。拆下联轴器，发现一级轮毂处支撑轴并帽脱落。随后拉开进风箱检查一级轮毂处支撑轴及联接盘情况，发现支撑轴、联接盘及并帽的螺纹均有部分损坏。由此可判定，一次风机在运行中由于载荷变化及冲击振动，造成一级轮毂处支撑轴与联接盘螺纹联接失效。螺牙损伤后，一级动叶失去控制无法调节，风机出力调节完全由二级动叶来完成，从而导致在电动机电流相同的情况下，2台风机动叶开度偏差达15%左右。

解决措施:一次风机的支撑轴连接一级、二级轮毂内部推盘联接盘，在动叶的调节中起到保证两级动叶同步开、关的关键作用，故更换新支撑轴、联接盘及并帽。更换后风机动叶调节正常。

2.9 液压油油质不合格

液压调节系统的介质是液压油，液压油的清洁度十分重要，它会直接影响液压系统的正常工作。在风机第1次试运行后，应将液压油重新过滤一次并清洗过滤器或更换油滤网。正常运转后，液压油应每12个月更换1次。

故障现象:若液压油清洁度达不到使用要求，首先反映出来的是液压油站过滤器堵塞，使得滤网差压高报警。如果污物通过液压油路进入到液压缸缸体内部造成配油阀或缸体油路堵塞，那么因回油内阻过大将造成伺服油缸对外承载力降低，表现为油压表指示值很高而伺服油缸却拉不动叶片;甚至还有可能导致缸体将旋转油封中的阀芯从阀体中拉脱，造成风机停运事故。

原因分析:造成液压油恶化的原因有以下几点:

(1)液压油系统回路中液压油金属软管接头管螺纹部分的油密封剂;检修时清洁油路时残留的细小破布等。

(2)通口液压油站注油口、排气口、油箱侧盖等部位混入的粉尘以及空气中所含的水蒸气等。

(3)液压系统回路运行中产生的杂质，如油泵、伺服油缸、橡胶密封件等老化磨损产生的细屑或粉屑。

解决措施:定期取油样化验并滤油，当油质无法满足运行需要时更换新液压油。

3 预防动叶调节故障需采取的措施

(1)每次检修时均应清洗并更换叶片推力轴承润滑脂，16000 h内必须更换1次。

(2)在遇到机组调停，风机停运时间较长时，应该每周定期联系运行人员对动叶进行全行程开、关动作。

(3)正确装配旋转油封。旋转油封使用期限一般为2～3年，服役期满时应及时更换。凡遇机组调停时，应进入风机内部检查旋转油封油管接头及油管是否存在漏油泄压。

(4)可门电厂一期风机使用的是晋中航天液压制造有限公司生产的伺服油缸，该伺服油缸设计寿命为3～4年，故应尽量避免油缸超期服役运行。需作好检修计划，在大、小修周期中更换新的油缸，并将拆卸下来的旧油缸返回生产厂家进行修复，以节约生产成本。

(5)伺服油缸配油阀使用的密封圈容易老化磨损，在每个检修周期中应进行更换，以防止运行中漏油。

(6)每次检修均应认真检查调节拉叉及拉叉接头磨损情况，检查并及时更换合格的拉叉固定螺栓。

(7)每次检修应解体检查风机调节传动机构刻度盘侧及重锤侧的滚动轴承是否损坏，并添加润滑油脂;检查调节臂内2根力矩保护弹簧是否老化失效;检查曲柄上2颗紧定螺钉是否松动。

(8)因为液压系统液压油的黏度会随周边环境温度变化而变化，造成液压油泵出口压力值发生相应变化，故每次风机启动前应检查溢流阀能否正常工作并将系统压力重新整定至7.0 MPa。

(9)每个检修周期均应认真检查风机支撑轴与两侧推盘联接盘的螺纹联接情况，防止因螺纹联接失效造成风机动叶失调。

(10)定期对风机液压油站取油样并送化学专业人员处进行油品化验，看油品颗粒含量及水分含量是否超标。若超标则用真空滤油机对风机液压油站进行滤油，直至取样合格。在机组检修期间，应及时对液压油进行换新。

4 结束语

可门电厂#1，#2锅炉送风机和一次风机自2006年投产以来均运行良好，直至2010年受部分设备零部件长时间运行老化影响，多台送风机、一次风机均发生动叶调节故障。在随后的2011年初机组中修期间，针对锅炉风机动叶调节故障频发问题，将各台风机进行了全面解体检修。对可能导致动叶调节故障的每个环节都进行了详细排查，对所有老化的零部件进行了换新，确保了检修质量。检修完成后，风机运行至今未再出现过动叶调节故障。

［1］郭立君.泵与风机［M］.北京:水利电力出版社，1986.

［2］尹立新.锅炉设备检修［M］.北京:中国电力出版社，2005.