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330MW循环流化床一次风机的改造

王世萍 刘 川 雷 达 / 成都电力机械厂    
摘要:针对330MW循环流化床一次风机出现的调节门开度小、风机振动大及效率低等问题,通过热态性能试验原因分析,提出了改造方案,其结果使风机效率提高了13%~15%。
关键词:循环流化床;一次风机;振动;改造;调节门

中图分类号:TK223.26 文献标志码:B
Transformation of 330MW Circulating Fluidized Bed Primary Fan
Abstract: According to the problems of smaller opening guide vane, large vibration amplitude, low efficiency and soon occurred in 330 MW circulating fluidized bed primany air fan, the thermal performance test is applied to point out modification project The result has made the efficiency of fan improved 13%~15%.
Key words: circulating fluidized bed; primary fan; vibration; transformation; inlet guide vane
0 引言
  国内某电厂9#炉为330MW循环流化床机组,该机组配备了两台成都电力机械厂生产的离心式双吸双支撑一次风机。自机组投运以来,风机长期运行在小开度条件下,气流处于压力高脉动区,风机振动大,给电厂的安全稳定运行造成隐患;同时,小开度条件下,风机运行效率低,影响了电厂的经济运行。为分析产生振动的原因,提高风机的运行效率,需对一次风机进行现场热态性能试验,以便详细了解一次风机的实际运行状况,并根据试验结果对风机提出合理的改造方案[1]
1 故障描述
  该一次风机设计性能参数见表1,2010年实测风机的热态性能数据结果见表2。

  从表2可以看出:两台一次风机并联运行时,风机调节门挡板开度均不超过30%,开度裕量较大,振动监测值超过4.6mm/s,且各工况下风机运行效率均不高;201MW工况下单台风机运行时调节门开度达到93%,效率达到79%,振动值下降到3.65mm/s。
2 原因分析
  表3给出了一次风机TB点与BMCR点裕量及TB点与309.83MW试验工况裕量。按电力行业标准DL5000-2000中煤粉制备和烟风系统的有关规定,对于一次风机风量裕量≤35%、风压(比压能)裕量≤30%。现有一次风机风量裕量远大于标准规定,说明风机选型设计参数过大[2]

  把实测的一次风机各工况运行参数标注到风机性能曲线上,风机工作点位于性能曲线的左侧,处在小流量高压力的周期性脉动区域运行,风机表现出振动大、效率低。
  依据风机理论,如果风机长期在挡板门开度小于30%的小流量区工作,叶轮叶道进口气流角就和叶片进口角差别很大,这时冲角大幅度增加,引起叶轮叶道中边界层严重分离,使叶片非工作面产生涡流,导致叶轮出口出现周期性的强气流脉动,造成风机机壳及出口风道强烈振动[3]
  通常根据扩张角θ大小来衡量扩压管道的扩张度,而现场一次风机出口管道扩张角θ为19.09°,高于一般流体工程上要求θ≯10°~12°。由于流体在扩压管道中流动时除了与管道壁面的边界层因摩擦产生能量损失外,还经常出现边界层分离现象,造成漩涡区,并导致气流反向流动而造成很大的能量损失,故流道的扩张角愈大其流动损失也愈大[4] 。按照边界层性质,边界层内的压力等于边界层外主流中的压力值。边界层内气流之所以能克服摩擦力而继续向前流动,主要是靠主流中传递来的动能。但如果是扩压管道,气流沿管道流动方向的速度就会不断减慢,压力不断上升,这样气流本身的动能也不断减小,于是也就不可能传递给边界层以足够的动能,使之克服摩擦力继续前进。再加上沿流动方向压力愈来愈高,最终使边界层的气流滞止下来,进而使气流边界层分离产生漩涡。这样,就导致了风机效率的降低并使风机振动值加大。
3 改造内容及要点
  从以上的分析可知,最优的解决方案就是对一次风机进行技术改造,并对风机出口管道的扩张角进行修正。根据试验结果数据,考虑极端条件下风机正常运行,确定风机选型参数见表4。

  由此确定风机型号为GJ34842,需改造部件包括叶轮(含轮毂)、集流器和机壳。根据实践经验,如果机壳宽度减小在5%以内,可不必对机壳宽度进行修正。为控制机壳内气流速度,需改变机壳出口扩张角,最简便的方法是对机壳出口蜗舌进行局部改变[5] 。为缩短改造时间,并考虑到改造的经济性且尽可能使现场改动量最小,原风机转动组保留,电机基础及风机基础不动,机壳仅对蜗舌局部进行改造。另外,重新制作风机出口管道过渡段,减小出口扩张角,使θ角控制在10°以内。
4 改造结果
  改造后新风机试验数据见表5。两台新风机并联运行时,开度均超过70%,风机效率提高了13%~15%,振动监测值降低到2.7mm/s以下。同时,从现场感受而言,风机噪声明显减弱。

5 结论
  改造后的热态运行表明:风机性能达到了设计要求,风机振动小,运行平稳,噪声减弱。局部改造风机减少了改造工作量,为电厂恢复发电缩短了时间并节省了改造成本。改造后风机运行效率显著提高,节电效果明显。

参 考 文 献

[1] 刘家钰.电站风机改造与可靠性分析[M]. 中国电力出版社,2002:57-58.
[2] 火力发电厂设计规程. 中华人民共和国电力行业标准DL5000-2000.
[3] 沈阳鼓风机研究所,东北工学院流体机械教研室. 离心式通风机[M]. 机械工业出版社,1980:29-31.
[4] 续魁昌.风机手册[M].机械工业出版社,1999:586-589.
[5] 武兴民,李新宏,周亚锋.离心式通风机蜗舌间隙求解[J].风机技术,2006(5):17-18.