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离心风机磨损与防磨技术综述

潘海浪    

1 前言
 
  离心风机是电厂的主要辅助设备之一,其耗电量约占电厂发电量的1.5%~3.0%,由于锅炉排放的烟气或制粉系统气流中含有一定数量的尘粒,因而普遍存在引风机、排粉机磨损问题。其他还有很多场合,使风机运行在含有固体颗粒的环境中。固体颗粒随着气流进入叶轮,会引起磨损、沉积等问题,进而影响机械性能,缩短寿命,甚至引发重大事故。因此,这类叶轮机械的磨损核沉积是工程界亟待解决的问题。
 
  据有关部门统计,1990~1992年,我国100MW及以上机组中,因电站风机故障造成的非计划停运和非计划降低出力造成的电量损失,在机组各类部件中,按等效非计划停运小时占机组总等效非计划停运小时的百分比大小排列的顺序、大小及平均年损失电量分别是:1990年:(1)200MW机组(统计台数101台)锅炉送风机和引风机分别排列第6位和第7位,分别占总等效停运小时的5.09%和4.94%;平均每台损失电量8032.89MW·h和7794.61MW·h;(2)300MW机组(统计台数25台)的锅炉引风机排列第5位,占总等效停运小时的4.17%,平均每台年损失电量8948.6MW·h;(3)600MW机组(统计台数2台)锅炉引风机排列第10位,占总等效停运小时的3.17%,平均每台损失电量为35052MW·h。1991年和1992年统计的数据与此类似。由这些统计数据可见,我国大容量电站风机故障所造成的电量损失是很大的。通过对这些风机故障的分析研究表明,其中50%以上都是由于风机的磨损而造成的。
 
2 离心风机叶轮磨损机理与磨损形式
 
2.1 磨损机理
 
  磨损现象包含着许多复杂因素,它往往是多重机理综合作用的结果。尘粒进入叶轮后与壁面相互作用,在离心流道的进口区域和整个轴向流道内,尘粒基本上是在气流的夹带及自身惯性的综合作用下,以非零攻角在碰撞壁面,然后又反弹进入流道内,这样引起的壁面材料磨损是典型的冲蚀磨损。而在离心流道的出口区域内,尘粒在流道内运动了较长的一段距离,大部分和壁面发生过多次碰撞,基本上沿着压力表面滑动或滚动,并对着壁面有一定的压力作用,这样造成的背面材料的磨损属于擦伤式尘粒磨损,尘粒在压力面附近区域的集中更加剧了尘粒磨损的危害程度。
 
2.2 磨损形式
 
2.2.1 磨粒磨损
 
  凸凹不平的接触表面,因相对运动下的锉削效应或界面间分散的固体颗粒的研磨作用所导致的磨损。它对叶轮磨损的程度影响最大。在风机中固体颗粒以一定的速度与零件表面作相对运动就会引起磨粒磨损。
 
2.2.2 吸附磨损
 
  研究表明,在其它条件相同时,即使提高加工表面的加工精度等级和洁净度,使彼此贴合更好,但其磨损并不降低,反而因界面贴近,分子吸附作用显著,加重了界面的磨损,称此为吸附磨损。
 
2.2.3 冲刷磨损
 
  因固体颗粒对金属表面的冲刷而引起的表面擦伤。
 
2.2.4 疲劳磨损
 
  由于表面疲劳应力(或温度或冲击)引起表面裂纹或鳞屑脱落所致。
 
  总之,从损坏的叶轮来看,各种形式的叶轮磨损的情况及部位不尽相同。但磨损形式主要为以上几种且都为局部磨损。磨损的部位主要在叶片的工作面和靠近后盘处。
 
3 防磨措施
 
  针对不同的磨损形式,可以将防磨措施分为以下几种。
 
3.1 对叶片表面进行处理
 
  对叶片表面可以进行渗碳、等离子堆焊、喷涂硬质合金、粘贴陶瓷片处理。
 
  这些方法的共同优点是增加了叶片表面的硬度,从而在一定程度上提高了叶片的耐磨性,但各种方法均存在各自的缺点。渗碳工艺难度大,实际渗碳时,渗碳层的部位和厚度要由叶片厚度和磨损情况以及渗碳工艺决定;堆焊时叶片变形大,而且反复焊接会导致叶面产生裂缝,易产生事故;喷涂时涂层的厚度很难确定好;粘贴陶瓷片的效果比较好,但价格高。
 
3.2 表面喷涂耐磨涂层
 
  这种方法操作简单,成本低,但涂层磨损快,一次大约使用3~5个月。
 
3.3 改进叶片结构
 
  共有将叶片工作面加工成锯齿状、变中空叶片为实心叶片、叶片加焊防磨块等方法,这些都可以在一定程度上降低叶轮的磨损。
 
3.4 前置防磨叶栅
 
  在最易磨损处安装防磨叶栅后,可以阻止粒子向后盘及叶根处流动,从而将粒子的集中磨损转化为均匀磨损,提高了叶轮的耐磨性,延长了风机的使用寿命。
 
3.5 改善气动设计
 
  合理选用风机进风口形状,设计时应保证叶轮最小入口相对速度,尽量降低通风机的转数,选择适当的叶轮流道形状,使叶片进口到出口的弧度的曲率半径由小渐大,这样能减少固体颗粒与叶片的撞击机会。
 
3.6 使用高效除尘装置
 
  使风机在净化的气流中,以降低磨损。
 
4 结论
 
  虽然目前风机防磨方法很多,但大多数是局部的和被动的,一种既经济又切实可行的防磨方法亟待提出。从气动设计的角度出发,通过改变粒子轨迹,从根本上降低磨损是风机防磨措施的发展方向。
 
 
参考文献
 
 
1.刘家钰.我国大容量电站风机的可靠性分析.中国电力,1996,29(5):32~36
 
2.林建忠.透平风机忠两相流动的研究综述.浙江大学学报,1986,(5):10~13
 
3.吴克启.燃煤电厂引风机磨损的灰粒控制.风机技术,1994,(3):14~18
 
4.刘崇和,朱立峰,等.华东电网大容量锅炉辅机可靠性情况分析.中国电力,1993,26(11):30~36
 
5.刘家钰.国产电站风机典型事故的分析研究.中国电力,1998,31(11):48~50
 

                                                                   (转载)

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  评论人:西门塔尔牛   打分:0 分  发表时间:2015-5-27 23:46:45
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