针对某高温热风烘干机的振动故障,对其故障特征和原因进行描述;通过现场测试、分析,阐明了引起振动故障的原因;通过现场对振动故障原因进行检查,并对故障进行处理,终经过现场动平衡的方法,将该风机的振动降至优良水平,保证发电设备的安全稳定运行。
随着机组容量的增加,引风机作为火力发电厂的重要辅机设备,其高温热风烘干机运行性能直接影响着机组的安全稳定
高温热风烘干机
针对某高温热风烘干机的振动故障,对其故障特征和原因进行描述;通过现场测试、分析,阐明了引起振动故障的原因;通过现场对振动故障原因进行检查,并对故障进行处理,终经过现场动平衡的方法,将该风机的振动降至优良水平,保证发电设备的安全稳定运行。
随着机组容量的增加,引风机作为火力发电厂的重要辅机设备,其高温热风烘干机运行性能直接影响着机组的安全稳定与经济性运行。近年来,双级动叶可调轴流式引风机具备着流量调节范围宽、运行、率运行范围宽、调峰能力优等特点,在大容量火力发电机组上得到广泛的应用。本文针对某超临界600 MW 锅炉引风机振动故障原因进行分析处理,为其他火力发电厂出现类似问题提供参考。由于高温热风烘干机动叶片是扭曲叶片,网格单元选用带含有10个中间节点的四面体实体单元Solid187。
高温热风烘干机主要由进汽室、集流器、双级动叶、导叶、扩压管、动叶调节机构等部件构成。双级叶轮布置在轴承箱两端,引风机转子和电动机转子之间由一根空心长轴连接,在电动机转子及引风机转子侧分别由一个膜片式联轴器与空心长轴连接。电动机分别由两个支持轴承和一个推力轴承支撑,双级轴流引风机的支撑方式为:两个支撑转子的滑动轴承,两个支撑轮毂的滚珠轴承和两个平衡轴向推力的角接触球轴承。当穿孔孔径过大时,高温热风烘干机叶片工作面内的气流流向非工作面,大大降低了风机的静特性。
(1)当导叶数减少时,随着导叶数的增加,高温热风烘干机的性能优于风机。采用21个导叶的方案3是较佳方案,有效地提高了总压效率。同时,改造后的轴功率略有增加,方案3的功耗有所增加。
(2)当流场数据加载到固体区域表面时,叶片的应力、总变形和固有频率基本不变。离心力对叶片的强度和振动起着决定性作用,而空气动力对其影响不大。叶片的工作转速远一阶临界转速,不会发生共振。
(3)综合考虑方案3风机性能、轴功率、强度、振动分析结果,减少一套导叶,也可降低设计制造成本。由此可见,减径导叶方案3对实际生产和改造具有一定的参考意义。叶尖间隙对动轴流风机实际失速线的影响。
结果表明,高温热风烘干机叶顶间隙过大,使风机实际失速线与理论失速线有较大偏差。实际失速线向下移动,同时会造成较大的负效率偏差。详细描述了试验过程,分析了操作点在性能曲线上的位置。后通过接近失速试验确定风机的实际失速线位置。通过引入相关系数,研究了叶尖间隙与失速点压力偏差、效率偏差的关系。由于风机内部流动是复杂的三维黏性流,完全采用实验方法或三维商业软件求解其全工况下的性能费时费力且成本较高。高温热风烘干机叶顶间隙与失速点的相对压力偏差相关系数为-0.99,即叶顶间隙越大,实际失速线与理论失速线的偏差越严重,实际失速点的负压偏差越严重。同时,叶顶间隙与效率偏差的相关系数为-0.93,即叶顶间隙越大,负效率偏差越大。
高温热风烘干机叶片断裂的主要原因是叶片两侧受力不平衡。在解决这一问题的过程中,首先要提高风机叶片的质量。在叶片设计和制造过程中,必须非常仔细地选择原材料,选用耐腐蚀性和耐压性强的原材料。为解决风机叶片断裂问题,应尽量避免失速或喘振。由于轴流风机长期处于失速状态,容易引起叶片断裂,也会对主要设备部件造成不同程度的损坏。解决轴承温度高的问题主要有三种策略:一是合理使用润滑油和润滑剂,降低轴承温度。每台高温热风烘干机所需的润滑油和润滑剂的数量是不同的,所以在使用过程中必须根据实际情况加以利用。润滑油不能用得太少或太多,否则会导致轴承温度过高。二是加强引风机的冷却。有效的方法是在轴承两侧安装压缩空气冷却装置。高温热风烘干机采用优化后的损失和落后角模型,对该风机的5条特性线进行数值模拟,结果如图5所示。如果温度较低,需要关闭压缩空气装置,这样可以节省一些资源。但当温度升高时,必须打开压缩空气装置进行冷却。第三,轴承箱内缸与高温热风烘干机轴承外套之间的间隙应适当留出。这就要求设计过程中必须进行非常严格的测量,并进行的计算,以使两者之间的间隙合适,不会影响轴承的运行。



在高温热风烘干机稳态模拟完成后,将稳态模拟结果作为初始场。采用滑动网格模型对非定常流动进行了数值模拟。边界条件与稳态模拟相同。湍流模型采用Les模型,子格子模型采用Smagorinsky-Lilly模型。噪声模拟采用噪声模拟模型FW-H,根据Lighthill方程的推导过程,单极、偶极和四极源、气流和旋转叶片的周期性撞击产生的噪声属于单极源,气流和旋转叶片相互作用形成的不稳定反作用力产生的噪声属于单极源。物体属于偶极源,流场总粘应力产生的噪声属于四极源。采用RNGK-E湍流模型计算了高温热风烘干机的稳态流场。在此基础上,利用LES软件对高温热风烘干机的瞬态流场进行了计算,并引入了FW-H噪声模拟模型对风机的流场进行了计算。模拟中的噪声接收点与规定的噪声测试中的传声器位置一致。噪声测点距风机出口表面中心1米,测点与出口中心点的连接线距出口表面45度。为了避免电机对实际测量结果的影响,一般的监测点设在进口侧。噪声模拟采用噪声模拟模型FW-H,根据Lighthill方程的推导过程,单极、偶极和四极源、气流和旋转叶片的周期性撞击产生的噪声属于单极源,气流和旋转叶片相互作用形成的不稳定反作用力产生的噪声属于单极源。本文设置了四个监测点,即监测点1:机器进口面为45度,相距1米;监测点2:风机进口;监测点3:两级叶轮中部;监测点4:风机出口。
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