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动叶可调轴流一次风机失速分析及预防措施
发布时间：2013-03-31 09:05 来源：未知
深圳妈湾发电总厂共有6台300 MW汽轮发电机组，其中5号锅炉为HG-1025/18. 2-YM6。5号锅炉的风烟系统由炉膛、烟道、六大风机、电除尘器及空气预热器等组成。其中2台一次风机型号为PAF17 -12.5_2，属动叶可调轴流风机。制粉系统为直吹式，配备6台中速磨煤机。DCS采用XDPS-400型分散控制系统。5号锅炉自投产以来，因6台磨煤机入口一次冷风管道设计偏小，一次风机经常发生失速。在6号机组基建中，对6号锅炉6台磨煤机入口一次冷风管道进行了改大处理，得以解决了这个问题。
一次风机的失速，首先影响机组负荷，一旦发生一次风机失速，就要减少运行磨煤机台数和减煤处理，防止因一次风量不够而堵磨，机组负荷一般要降到170—180 MW；其次增加运行异常处理难度，一般从发生失速到完全恢复要30 min以上，甚至还有锅炉跳闸风险；另外增加能源消耗，失速处理有时要投油助燃。
1、失速原理
当具有“驼峰”形Q-H性能曲线（见图1）的风机在不稳定区（曲线上K点的左边）工作时，往往会出现失速现象，即风机的流量和压头在瞬间内发生不稳定的周期性反复变化的现象。失速时，由于流量和压力波动很大，使运行极不稳定，甚至引发强烈的机械振动导致装置破坏。
当风机在大容量的管路中工作，如果外界需要的流量为QA时，此时管路特性曲线和风机的性能曲线相交于A点。该点管路消耗的能量与风机产生的能量达到平衡，工作也是稳定的。当外界需要的流量减少为QE时，工作点向左方移动到E点，工作是稳定的。当外界需要的流量继续减少为小于QK时，工作点将落在DK线上，例如F点，这时风机所产生的压力大于管中的阻力；但因管路容量大，在风机压力低于K点的瞬间，管中压力仍保持为P。气体将从管路向风机倒流，使工作点由K点移到C点。由于倒流使管路中的压力快速下降，工作点又由C点跳回D点，此时风机的流量为零。由于风机继续运行，所以当管路中的压力降低到相应于D点压力时，风机又重新输出流量。由“驼峰”形性能曲线可知，为了和管路中的阻力相平衡，相应的工况点D又跳回E点。只要外界需要的流量保持小于QK，上述过程又重复出现，即发生失速。
图2是妈湾发电总厂5B -次风机失速后的典型曲线图。从图中可看到风机失速后风量波动很大，并且由于动叶控制在自动位，2台风机动叶不断开大，但出口风压还是下降很快。
2、失速工况分析
一次风机失速主要有以下几种工况：
(1)随着负荷的增加，每台磨煤机当带到一定煤量后，冷风调节档板全关，热风调节档板全开。但随负荷指令要求继续加煤时，实际上此时每台磨煤机入口一次风量不升反降，导致总一次风量不增，反而减少；而一次风机风压控制随着每台磨煤量增加，压力设定值不断增加（一次风压设定值与最高负荷磨煤机的煤量成正比），动叶开度不断加大，而一次风量增加滞后，风机工作点进入不稳定区，容易引发一次风机失速。
(2)正常运行中，在加负荷后操作员没有及时多启动1台磨煤机，而仍是保持4台或3台运行。这时各台磨煤机的煤量偏高，磨煤机的一次热风量不够；又由于有的磨煤机出口风温度偏低，引发堵磨，使一次风量骤减，造成一次风机失速。
(3)正常运行中由于操作员过分地追求降低一次冷风量，有时会关闭磨煤机入口冷风调节档板和截止挡板；或由于磨煤机入口风量测量故障引发磨煤机冷、热风调节不正常，有意或无意识地造成磨煤机运行一次风量偏小，一次风机很容易进入不稳定区。一旦有什么扰动（如加煤操作导致一次风量减少）就会发生一次风机失速。
(4)运行中有磨煤机跳闸，本磨煤机热风全关，一次风量突然减少，也容易引发一次风机失速。
几年来，在5B -次风机发生失速时，2台风机电流和风量都相当，而5B -次风机的动叶开度都比5A大。
3、失速对策
3.1风机控制方面
(1)增加一次风机失速预警及闭锁“风机增”功能。根据5B -次风机失速历史数据，推算5B -次风机失速曲线F(x)（见图3）。当一次风机在一定风量下算出对应的动叶开度，并考虑加上3%的安全裕度得出一个理论开度；然后与风机动叶的实际开度相比较，如果动叶的实际开度大于算出来的理论开度，那么就认为风机已在不稳定区工作，DCS将自动发出失速预警信号。一方面发出声光报警，提醒操作员及时做出调整（如开大磨煤机冷、热风调节档板、关小一次风机动叶开度，增开1台磨煤机等措施）；另一方面如果一次风机动叶调节处于“自动”，将闭锁“一次风机动叶开度增加”。控制逻辑图见图4。
(2)增加一次风机失速报警。通过一次风机风量变化及一次风机出口风压变化来判断一次风机是否失速。当一次风机入口风量大幅减少（减少50 000m3／h），同时一次风机出口处压力大幅降低（减少400 Pa），就触发一次风机失速报警。控制逻辑图见图5。
(3)当5B -次风机失速报警后，一次风机动叶调节切到“手动”；同时按每秒1%地关小本一次风机动叶20%。一般在动叶关小20%以后，一次风机就会恢复出力，确保一次风压不会降得过低。
3.2磨煤机控制方面
(1)当一次风机失速报警后，在非MFT工况下，如果该磨煤机已停lmin以上，对已停运的磨煤机发“联关冷风截止门”指令；并向该磨煤机冷风调节阀发出强制关信号。该磨煤机冷风调节阀指令强制至Oqo，对维持一次风压很有作用。
(2)对磨煤机冷风调节档板在自动控制时设最小开度限制，最小开度根据磨煤量定。提高一次风量，在一定程度上可防止一次风机失速。
3.3运行操作方面
(1)机组运行中，要求所有的磨煤机冷风截止门都保持开着，对于底层磨煤机即使没有运行也可适当开大冷风调节档板。
(2)机组运行中严禁磨煤机出口风粉温度长时间低于70℃（随煤种不同稍有差别），否则应及时增开磨煤机，以解决在高负荷下热风不够的问题。
4、改进效果
一次风机失速预警的设置有效地减轻了一次风机失速后的影响程度，失速预警相关参数完全正确。
