秦建勇

（中國(guó)電建集團(tuán)重慶工程有限公司，重慶400060）

1 引言

國(guó)家電投集團(tuán)重慶合川發(fā)電有限公司3#、4#機(jī)組2×660MW超超臨界機(jī)組，分別于2013年8月和2014年6月投產(chǎn)，鍋爐型號(hào)DG2045/26.15-Ⅱ2變壓運(yùn)行直流爐，前后墻對(duì)沖燃燒，一次中間再熱，單爐膛，平衡通風(fēng)，Π型布置。鍋爐一次風(fēng)機(jī)、送風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)均為上海鼓風(fēng)機(jī)廠生產(chǎn)的TLT型動(dòng)葉可調(diào)軸流式風(fēng)機(jī)，其型號(hào)分別為PAF17.2-12.5-2、FAF21.1-10-1、SAF31.5-20-2。

2018年4月至2020年5月期間，鍋爐風(fēng)機(jī)多次發(fā)生動(dòng)葉調(diào)節(jié)故障，給機(jī)組安全經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定運(yùn)行帶來(lái)了極大的影響。

2 設(shè)備結(jié)構(gòu)及工作原理

本文以TLT型動(dòng)葉可調(diào)軸流式風(fēng)機(jī)為例，風(fēng)機(jī)主要結(jié)構(gòu)由進(jìn)口風(fēng)箱、機(jī)殼、轉(zhuǎn)子、擴(kuò)壓器、聯(lián)軸器、動(dòng)葉調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、潤(rùn)滑供油裝置和測(cè)量?jī)x表等組成。通過(guò)動(dòng)葉調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)來(lái)改變動(dòng)葉片的安裝角，使風(fēng)機(jī)性能曲線移位，以產(chǎn)生一系列的工作點(diǎn)，從而滿足系統(tǒng)流量和壓力的變化需求。

TLT型動(dòng)葉可調(diào)軸流式風(fēng)機(jī)其動(dòng)葉調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)是由一套安裝在轉(zhuǎn)子內(nèi)部的調(diào)節(jié)元件和一套單獨(dú)的液壓調(diào)節(jié)裝置組成，包括液壓油系統(tǒng)、電動(dòng)執(zhí)行器、伺服機(jī)構(gòu)、液壓缸、推盤(pán)、滑塊、調(diào)節(jié)桿、反饋裝置、定位軸等。伺服機(jī)構(gòu)與液壓缸主軸通過(guò)軸承連接，用連接扁鐵固定于機(jī)殼，液壓缸隨轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，而伺服機(jī)構(gòu)不動(dòng)；液壓缸的主軸上鉆有5個(gè)孔，中心孔是為了安裝位置反饋桿（也稱定位軸），此反饋桿一端固定于缸體上，另一端通過(guò)軸承與反饋齒條連接。這樣，位置反饋齒條做軸向往返移動(dòng)，反饋齒條帶動(dòng)輸出軸，輸出軸與一傳遞桿彈性連接在機(jī)殼上顯示出葉片角度的大小，同時(shí)又可轉(zhuǎn)換成電信號(hào)引到控制室作為葉片角度的開(kāi)度指示。另一方面，反饋齒條又帶動(dòng)傳動(dòng)伺服閥(錯(cuò)油門(mén))齒條的齒輪，使伺服閥復(fù)位。而液壓缸中心周圍的4個(gè)孔是使缸體做軸向往返運(yùn)動(dòng)的供油回路。

其工作原理是電動(dòng)執(zhí)行器通過(guò)操縱伺服機(jī)構(gòu)，使伺服閥供油通道發(fā)生變化，從而使液壓油缸內(nèi)固定的差動(dòng)活塞2個(gè)側(cè)面的油量油壓發(fā)生變化，推動(dòng)液壓缸缸體軸向移動(dòng)，液壓缸推盤(pán)帶動(dòng)滑塊及調(diào)節(jié)桿，使與之相連的葉柄軸發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使葉片角度產(chǎn)生變化。當(dāng)外部執(zhí)行器處在一個(gè)給定的位置時(shí)，液壓缸移動(dòng)到差動(dòng)活塞的2個(gè)側(cè)面上液壓油作用力相等，液壓缸將自動(dòng)位于沒(méi)有擺動(dòng)的平衡狀態(tài)，此時(shí)動(dòng)葉片的角度不再變化。

3 故障分析及防范措施

3.1 定位桿與反饋齒條連接軸承損壞

故障現(xiàn)象：2018年4月15日，4#機(jī)組開(kāi)機(jī)過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)鍋爐A側(cè)一次風(fēng)機(jī)動(dòng)葉調(diào)節(jié)故障，給出開(kāi)度指令后，開(kāi)度反饋無(wú)變化，就地開(kāi)度指針也無(wú)變化，電機(jī)電流達(dá)到風(fēng)機(jī)動(dòng)葉全開(kāi)時(shí)出力狀態(tài)，動(dòng)葉調(diào)節(jié)不受控制。

原因分析：檢查發(fā)現(xiàn)，該風(fēng)機(jī)動(dòng)葉調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)伺服機(jī)構(gòu)定位桿定位軸承損壞，如圖1中定位桿與反饋齒條的連接軸承。該軸承型號(hào)為6200，風(fēng)機(jī)廠家使用維護(hù)說(shuō)明書(shū)中未涉及該軸承的檢查維護(hù)，故在設(shè)備日常檢修維護(hù)中將此忽略。由于該軸承為定位桿上的連接軸承，其軸承損壞后，液壓缸帶動(dòng)定位桿軸向移動(dòng)時(shí)反饋齒條將不再動(dòng)作，導(dǎo)致反饋系統(tǒng)失效，將使液壓缸的行程變化無(wú)法傳遞，從而導(dǎo)致輸出軸不動(dòng)作，當(dāng)進(jìn)行葉片開(kāi)度調(diào)節(jié)時(shí)，從外面看不到動(dòng)葉開(kāi)度是否發(fā)生變化；同時(shí)，反饋齒條不能帶動(dòng)傳動(dòng)伺服閥（錯(cuò)油門(mén)）齒條的齒輪，不能使伺服閥芯復(fù)位，液壓缸一側(cè)油室持續(xù)進(jìn)油致使葉片全開(kāi)或全閉。更換該軸承后，重新啟動(dòng)設(shè)備運(yùn)行正常。

圖1定位桿與反饋齒條連接軸承

防范措施：利用停機(jī)機(jī)會(huì)，對(duì)3#、4#鍋爐所有TLT型風(fēng)機(jī)的服務(wù)器定位桿的定位軸承全部更換，并根據(jù)損壞軸承的運(yùn)行時(shí)長(zhǎng)，確定該軸承更換周期，并加強(qiáng)日常檢查維護(hù)保養(yǎng)。自更換軸承后，未發(fā)生過(guò)該類故障。

3.2 葉片座與輪轂孔咬合導(dǎo)致卡澀

故障現(xiàn)象：2019年12月28日，3#機(jī)組開(kāi)機(jī)前，A側(cè)引風(fēng)機(jī)動(dòng)葉開(kāi)度調(diào)試，給定開(kāi)度指令后，所有葉片均不動(dòng)作，檢查發(fā)現(xiàn)葉片座與輪轂孔配合間隙處發(fā)生咬合，如圖2所示位置。處理過(guò)程：對(duì)葉片進(jìn)行編號(hào)，將所有葉片從輪轂中拆卸，調(diào)試動(dòng)葉開(kāi)度無(wú)卡澀現(xiàn)象，排除輪轂內(nèi)部故障；打磨干凈葉片底座和葉片安裝孔，根據(jù)原葉片編號(hào)將葉片安裝原位置，再次校對(duì)葉片開(kāi)度，再次調(diào)試無(wú)卡澀現(xiàn)象。

圖2動(dòng)葉調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)

原因分析：引風(fēng)機(jī)長(zhǎng)時(shí)間高速運(yùn)行，運(yùn)行環(huán)境惡劣，運(yùn)行工質(zhì)為煙氣，動(dòng)葉片產(chǎn)生磨損、灰塵沉淀過(guò)多；以及鍋爐燃燒后煙氣脫硝處理后生成的硫酸氫氨流經(jīng)引風(fēng)機(jī)時(shí)，在低溫下，硫酸氫氨液態(tài)化附著在風(fēng)機(jī)葉片根部，再經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間停運(yùn)，造成葉片根部與輪轂結(jié)合部位發(fā)生咬合，摩擦力增加，扭矩增大，導(dǎo)致葉片卡澀。

防范措施：為避免風(fēng)機(jī)停機(jī)后葉片根部發(fā)生咬合或旋轉(zhuǎn)不靈活，要求在機(jī)組停機(jī)期間，每日將風(fēng)機(jī)葉片調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)操作運(yùn)轉(zhuǎn)一次（在葉片角度全行程范圍）。

3.3 葉柄軸與輪轂孔銹蝕導(dǎo)致卡澀

故障現(xiàn)象：2020年5月18日，3#機(jī)組開(kāi)機(jī)第二天，發(fā)生3#爐B側(cè)一次風(fēng)機(jī)動(dòng)葉調(diào)節(jié)故障，增大動(dòng)葉開(kāi)度，風(fēng)壓變化小，電流小，風(fēng)機(jī)不出力，導(dǎo)致3#機(jī)組一直維持在約250MW運(yùn)行，停運(yùn)風(fēng)機(jī)檢查后，發(fā)現(xiàn)內(nèi)部有部分葉片不動(dòng)作。處理過(guò)程：揭蓋吊轉(zhuǎn)子解體檢查，發(fā)現(xiàn)第一級(jí)葉片有連續(xù)7塊葉片存在卡澀現(xiàn)象，其中一塊卡死，拆除所有卡澀葉片和輪轂端蓋，發(fā)現(xiàn)葉柄軸依然卡澀，葉柄頭部發(fā)現(xiàn)大量銹蝕現(xiàn)象，故判斷為葉柄軸與輪轂孔配合處（見(jiàn)圖2）因銹蝕而發(fā)生卡澀，后采取從輪轂孔內(nèi)外側(cè)噴入松動(dòng)劑進(jìn)行沖洗，沖洗過(guò)程中有大量銹渣流出，將卡澀的葉柄軸全部處理靈活，后續(xù)恢復(fù)完成后，投運(yùn)正常。

原因分析：開(kāi)機(jī)前，3#爐B側(cè)一次風(fēng)機(jī)開(kāi)展過(guò)設(shè)備檢修作業(yè)，其檢修內(nèi)容將風(fēng)機(jī)葉片全部拆除打磨進(jìn)行著色探傷。由于工期長(zhǎng)，葉片探傷后未能及時(shí)回裝，而整個(gè)輪轂在沒(méi)有采取有效的保護(hù)措施，長(zhǎng)時(shí)間暴露在外，其間雨水滲入葉柄軸與輪轂孔位置而產(chǎn)生銹蝕，致使葉片軸與輪轂孔摩擦力增大造成卡澀。

防范措施：對(duì)風(fēng)機(jī)開(kāi)展解體檢修作業(yè)時(shí)，需采取防雨措施。轉(zhuǎn)子拆下后，盡量將轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)到室內(nèi)開(kāi)展檢修，避免露天作業(yè)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)部分受潮或雨淋。若轉(zhuǎn)子不拆卸，只拆除葉片檢查，則在葉片拆除后用塑料布包裹輪轂，并在上方搭設(shè)防雨棚[1]。

3.4 執(zhí)行器故障

故障現(xiàn)象：2020年1月31日，4#爐B引風(fēng)機(jī)動(dòng)葉遠(yuǎn)方不能動(dòng)作，就地正常，經(jīng)檢查確認(rèn)為動(dòng)葉執(zhí)行器控制板故障，因暫無(wú)備件不能處理，加減負(fù)荷時(shí)就地手動(dòng)操作，造成潛在風(fēng)險(xiǎn):如發(fā)生另一側(cè)A引風(fēng)機(jī)跳閘，B引風(fēng)機(jī)無(wú)法及時(shí)自動(dòng)調(diào)節(jié)，可能會(huì)引起爐膛壓力保護(hù)動(dòng)作。后續(xù)控制板備件到場(chǎng)后及時(shí)進(jìn)行了更換。

2020年4月22日，4#爐B引風(fēng)機(jī)動(dòng)葉遠(yuǎn)方不能動(dòng)作，就地正常，經(jīng)檢查確認(rèn)為執(zhí)行器控制線路接線松動(dòng)造成，經(jīng)緊固后動(dòng)作正常。

原因分析：2起執(zhí)行器故障引起的動(dòng)葉無(wú)法遠(yuǎn)方調(diào)節(jié)發(fā)生在同一設(shè)備上，現(xiàn)場(chǎng)檢查發(fā)現(xiàn)，該電動(dòng)執(zhí)行器固定在風(fēng)機(jī)機(jī)殼上，運(yùn)行時(shí)風(fēng)機(jī)振動(dòng)通過(guò)機(jī)殼傳遞給執(zhí)行器，引起執(zhí)行器振動(dòng)而產(chǎn)生相關(guān)故障。

防范措施：保持執(zhí)行器控制板等關(guān)鍵備件充足，出現(xiàn)故障及時(shí)更換，降低潛在風(fēng)險(xiǎn)；對(duì)執(zhí)行器基座進(jìn)行加固，減少機(jī)殼振動(dòng)對(duì)執(zhí)行器的干擾；將一體式電動(dòng)執(zhí)行器改成分體式，執(zhí)行器的機(jī)械部分和控制部分分開(kāi)，控制部分通過(guò)連線安裝獨(dú)立支架生根于地面，從而消除機(jī)殼振動(dòng)的影響。

3.5 調(diào)節(jié)故障其他原因

3.5.1 油壓偏低導(dǎo)致調(diào)節(jié)困難

原因分析：液壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)為調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)液壓缸提供動(dòng)壓能，通過(guò)安全閥調(diào)壓母管油壓為3.5MPa，高于的油壓由安全閥溢流回油箱，管路油壓必須大于2.5MPa。系統(tǒng)油壓偏低（小于2.5MPa），將引起動(dòng)葉調(diào)節(jié)動(dòng)力小而調(diào)節(jié)困難。影響系統(tǒng)油壓因素有：油系統(tǒng)母管安全閥誤調(diào)或誤動(dòng)；油過(guò)濾器阻塞造成壓力損耗；油管路接頭漏油泄壓。

解決措施：出現(xiàn)油壓低引起的調(diào)節(jié)困難時(shí)，檢查安全閥確認(rèn)完好，調(diào)節(jié)安全閥將泵出力壓力至最高的允許油壓；出現(xiàn)油過(guò)濾器前后壓差大于0.05MPa時(shí)，及時(shí)切換并清洗或更換油濾芯；高壓油軟管接頭出現(xiàn)漏油時(shí)，及時(shí)更換接頭密封膠墊并緊固[2]。

3.5.2 傳動(dòng)連接桿故障

傳動(dòng)連接件故障常常為電動(dòng)執(zhí)行器與控制頭之間連接桿夾緊裝置松動(dòng)打滑，導(dǎo)致執(zhí)行器動(dòng)作，而動(dòng)葉無(wú)動(dòng)作。

原因分析：電動(dòng)執(zhí)行器通過(guò)連接桿與伺服機(jī)構(gòu)相連，其中間接頭采用夾緊裝置連接而傳遞扭矩。風(fēng)機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中由于振動(dòng)或因葉片卡澀導(dǎo)致扭矩過(guò)大，從而造成夾緊裝置松脫打滑無(wú)法傳遞扭矩。

解決措施：對(duì)加緊裝置緊固螺栓采用高強(qiáng)度螺栓，檢修時(shí)注意檢查緊固螺栓的磨損變形情況，不符合要求時(shí)及時(shí)更換；恢復(fù)加緊裝置時(shí)必須保證緊固螺栓擰緊力滿足要求。

4 結(jié)語(yǔ)

風(fēng)機(jī)動(dòng)葉調(diào)節(jié)故障嚴(yán)重影響風(fēng)機(jī)和機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行，如不及時(shí)找到原因處理，可能會(huì)導(dǎo)致更嚴(yán)重的風(fēng)機(jī)故障、機(jī)組降負(fù)荷甚至停機(jī)。本文從工程實(shí)例中總結(jié)了動(dòng)葉可調(diào)軸流式風(fēng)機(jī)動(dòng)葉調(diào)節(jié)故障現(xiàn)象，從設(shè)備結(jié)構(gòu)和調(diào)節(jié)原理2個(gè)方面對(duì)故障原因進(jìn)行了分析，提出了相應(yīng)的防范措施，旨在能夠從多方面多角度及時(shí)發(fā)現(xiàn)隱患，準(zhǔn)確地判斷故障，提高對(duì)設(shè)備缺陷的分析能力和解決能力，增強(qiáng)設(shè)備的可靠性，保證機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行。