姚鳴，徐頌梅

(江蘇省電力科學研究院有限公司，江蘇南京210036)

摘  要：分析了影響鍋爐一次風機及風道系統(tǒng)安全經濟運行的主要原因，并提出了相應的解決方案。確認一次風機運行電耗偏高的主要原因是風機實際運行效率較低及風機選型裕量偏大，風道系統(tǒng)振動的主要原因是風機葉片入口氣流發(fā)生旋轉失速和風機入口集流器內部存在中心誘導渦流所致。預計解決方案實施后，鍋爐風道振動幅值和風機運行電流將顯著下降，制粉系統(tǒng)通風電耗也將隨之下降，節(jié)電效益相當可觀。

關鍵詞：風機；風道系統(tǒng)；安全經濟運行

中圖分類號：TK223.26文獻標識碼：B文章編號：1001—9529(2003)08—0054—03

蘇州工業(yè)園區(qū)華能發(fā)電有限公司2號爐是上海鍋爐廠設計制造的SG一1025/18.3-M845型亞臨界強制循環(huán)燃煤鍋爐，配用5套HP一843型中速磨冷一次風機正壓直吹式制粉系統(tǒng)。一次風機采用沈陽鼓風機廠生產的G9—2×36No.14.5F型雙吸人雙支承離心式風機，設計風量為71.72m²/s，風壓為12527Pa，設計轉速為1490r/min，風機出力采用人口百葉窗進行調節(jié)。

2號爐自投產后，一次風道系統(tǒng)就一直存在著劇烈振動現象，長期強烈振動導致風道多處撕裂，同時由于一次風機出力裕量偏大，在機組滿負荷運行工況下，風機人口風門開度僅為30～40，造成風機實際運行效率較低，導致制粉系統(tǒng)通風電耗偏高(約為20kW·h/t)。

1.風機運行特性與風道振動特性試驗

為進一步了解風道系統(tǒng)振動的具體原因和風機的實際運行特性，提高風機及風道系統(tǒng)安全經濟運行水平，進行了風機熱態(tài)特性試驗和風道系統(tǒng)的振動特性測試，測試結果見表1～表2

2.試驗結果分析與評價

2.1一次風機熱態(tài)特性試驗

(1)在風機量大出力運行工況下，實測A、B一次風機風量分別為28.61×10⁴m³/h和20.99×10⁴m³/h，平均風量為24.80×10⁴m³/h（68 .89m³/s）；實測風機全壓分別為10715Pa和11431Pa，平均全壓為11073Pa，風量與全壓的實測值基本接近風機的設計值。

(2)在風機最大出力運行工況下，實測A、B一次風機全壓效率分別為70.88和58.75%，平均全壓效率為64.82，尚未達到風機的設計效率(81)。

(3)在風機正常出力運行工況下，實測A、B一次風機風量分別為6.91×10⁴m³/h和11.82×10⁴m³/h，平均風量為9.37×10⁴m³/h(26.03m³/s)；實測風機全壓分別為9825Pa和9873Pa，平均全壓為9849Pa。在該工況下，風機實測總風量為228.2t/h，磨煤機入口總風量(表計)的平均值為236.02t/h，兩者數據基本相符。

(4)在風機正常出力運行工況下，實測A、B一次風機全壓效率分別為23.16和45.78，平均全壓效率僅為34.47%，風機實際運行效率較低是導致制粉系統(tǒng)通風電耗偏高的主要原因。

(5)由試驗數據可以看出，一次風機出力裕量偏大。在機組滿負荷運行工況下，一次風機入口

百葉窗風門開度僅為30和38，風機的運行經濟性較差。同時，風機長期在低負荷工況下運行也

會導致風機內部氣流脈動增加，使風機葉片長期經受氣流交變應力的作用，影響到風機運行的安

全性。

(6)建議對風機葉片直徑進行切割處理，消除風機過大的富裕量，以降低制粉系統(tǒng)的通風電耗，提高風機安全經濟運行水平。依據機組的運行情況，在機組滿負荷運行工況下(4臺磨煤機運行)，磨煤機入口總風量約為236.02t/h，取為250t/h。考慮到鍋爐燃用煤質變化等原因，若5臺磨煤機同時運行，則約需一次總風量為312.5t/h，假定空預器一次風漏風率為30%，一次風機裕量儲備系數為1.2，磨煤機進口冷/熱風分配份額為30%/70%，則所需一次總風量約為487.5t/h，單臺一次風機所需風量為243.75t/h。風機最大平均試驗出力為299.43t/h，當一次風機最大出力降至243.75t/h時，約需切割風機葉片直徑165mm(半徑方向為82.5mm)，切割百分比為11.38。葉片直徑切割前/后風機特性參數計算見表3。

葉片直徑切割后，在入口風門100%開度下，風機運行電流下降35A；在機組滿負荷運行工況下，風機運行電流下降約17A。當5臺磨煤機同時運行時，每臺磨煤機可分配的最大通風量可達75t/h，大于磨煤機最大通風量的設計值(68.1t/h)；此時一次風管的計算風速為27.37m/s，完全滿足一次風管設計風速24.5m/s的要求，風管風速的裕量系數為1.117。

2.2 鍋爐風道系統(tǒng)振動特性試驗

2.2.1 依據風道系統(tǒng)振動特性試驗的結果，得出一次風道振動特點

(1)振動發(fā)生部位為風機出口擴壓管段及整個出口風道，振動最大部位為風機出口擴壓管段上部5號測點處，最大振動幅值在2500цm以上。

(2)風道振動狀況與風機入口風門的開度有關，當風機入口風門開度<3O時，風道振動劇烈；開度>309/5時，風道振動幅值明顯下降。

(3)風道管壁的主要振動頻率為17Hz及其三倍頻51Hz，同時也存在62Hz頻率的振動。

2.2.2風道系統(tǒng)振動原因

根據振動特性試驗結果，認為鍋爐風道的振動主要是由于風機葉片入口氣流發(fā)生旋轉失速引起的，同時風機入口集流器內部存在中心誘導渦流也是引發(fā)風道系統(tǒng)振動的一個重要原因。

(1)旋轉失速所引起的鍋爐風道振動主要發(fā)生在采用入口百葉窗調節(jié)的風機上，振動部位通常在風機進口風箱和出口風道上。當風機調節(jié)擋板開度在0～30時，風道振動劇烈；擋板開度超過3O9/5時，風道振動恢復正常值。振動產生的壓力波脈動頻率為風機轉速頻率的2/3或2/3的整數倍。

試驗實測一次風機轉速為1496r/min，其工頻為24.933Hz，2/3倍工頻為16.622Hz，與試驗振動主頻率17Hz及其三倍頻51Hz基本相符。

(2)風機入口集流器內部存在中心誘導渦流所引發(fā)的鍋爐風道振動主要發(fā)生于采用進口風門調節(jié)的大型風機上，振動部位為風機機殼及其出口管道。振動現象僅發(fā)生于風機中等負荷的情況下，即風機入口風門開度一般為3O～7O時發(fā)生，其中開度為5O時振動最大，開度<3O或>7O時，振動明顯減弱，振動產生的壓力波脈動頻率為風機轉速頻率的2.5倍。

試驗實測一次風機轉速為1496r/min，其二倍半頻率為62.333Hz，與現場實測的氣流脈動頻率62Hz相吻合。

2.2.3消除振動的技術措施

(1)在鍋爐啟動初期，盡快開大風機入口百葉窗擋板的開度，使風機迅速超越失速區(qū)或低流量區(qū)域。如果風機不可避免地在低流量工況下運行時，可采用風機出口擋板進行調節(jié)。

(2)將風機入口百葉窗調節(jié)方式改為傘型導流器(或軸向導流器)調節(jié)方式，并在風機入口集流器內部加裝葉片整流器。

(3)將風機入口百葉窗調節(jié)方式改為變速調節(jié)方式，并在風機入口集流器內部加裝葉片整流器。

(4)對風機葉輪進行技術改造，選用失速區(qū)域較小的風機葉輪。

3 幾點建議

(1)2號爐一次風機出力裕量偏大，風機長期在低負荷工況下運行不但經濟性較差，同時也會使風機內部氣流脈動增加，從而影響到風機運行的安全性。建議對一次風機葉片直徑進行切割處理，經計算約需切割風機葉片直徑165mm。風機葉片直徑切割后，在機組滿負荷運行工況下，風機運行電流約下降17A，風機全壓效率約提高25，制粉系統(tǒng)通風電耗將由20kW·h/t下降至16kw·h/t。若以機組年平均運行7000h，電費0.30元/(kw·h)計算，每臺風機年平均節(jié)電107.48×10⁴kW·h，兩臺風機年平均節(jié)電效益為64.49萬元。

在進行風機葉片直徑切割時，應特別注意保證葉片出口安裝角不變，只切割風機葉片，保留風機葉輪前盤和中盤，以加強前/中盤對風機葉片出口氣流的引導作用。

(2)風機葉片入口氣流旋轉失速和風機入口集流器內部存在的中心誘導渦流是引發(fā)鍋爐風道振動的主要原因，可根據現場情況采取改變風機出力調節(jié)方式、在風機入口集流器內部加裝葉片整流器或對風機葉輪進行技術改造等措施。

(3)風機葉片入口氣流旋轉失速，不僅使葉片的空氣動力性能發(fā)生惡化，同時還會使風機各葉片受到循環(huán)交變應力的作用，極易發(fā)生葉片疲勞損壞，造成飛車事故，因此風機不允許在失速工況下長期運行。

(4)風機入口集流器是風機設備的一個重要組成部分，集流器的空氣動力狀況直接關系到風機葉輪入口處的速度場分布，集流器本身的流動阻力損失更是直接影響到風機的有效壓頭。因此，集流器工作情況的好壞直接關系到風機的運行狀況，對風機的運行經濟性有較大的影響。

(5)加裝葉片整流器是消除風機入口集流器內部中心誘導渦流的一個行之有效的方法，不僅可以徹底消除由于風機入口集流器內部存在的中心誘導渦流所引發(fā)的鍋爐風道振動，而且還可以改善風機葉輪的進氣條件，降低氣體在集流器內部的流動阻力損失，并使風機的運行經濟性得到

進一步提高。

(6)目前國內有許多風機由于結構設計方面的原因，風機入口集流器內部存在較大的渦流區(qū)，雖然該渦流脈動未引起鍋爐風道的振動，但對風機設備的經濟運行影響較大，因此對人口風門調節(jié)的離心風機也可以采用加裝葉片整流器的方法來改善風機的運行狀況，提高風機整體的經濟運行水平。

參考文獻：

[1]郭立君.泵與風機[M].北京：水利電力出版社，1986.

[2]楊佐林.鍋爐附屬設備啟動調試EM].北京：水利電力出版社，1990.

作者簡介：姚鳴(1969一)，男，高級工程師，從事電站鍋爐輛機的節(jié)能技術研究及設備改造工作。