動葉可調軸流式風機調節故障原因分析及措施

秦建勇

（中國電建集團重慶工程有限公司，重慶400060）

1 引言

國家電投集團重慶合川發電有限公司3#、4#機組2×660MW超超臨界機組，分別于2013年8月和2014年6月投產，鍋爐型號DG2045/26.15-Ⅱ2變壓運行直流爐，前后墻對沖燃燒，一次中間再熱，單爐膛，平衡通風，Π型布置。鍋爐一次風機、送風機、引風機均為上海鼓風機廠生產的TLT型動葉可調軸流式風機，其型號分別為PAF17.2-12.5-2、FAF21.1-10-1、SAF31.5-20-2。

2018年4月至2020年5月期間，鍋爐風機多次發生動葉調節故障，給機組安全經濟穩定運行帶來了極大的影響。

2 設備結構及工作原理

本文以TLT型動葉可調軸流式風機為例，風機主要結構由進口風箱、機殼、轉子、擴壓器、聯軸器、動葉調節機構、潤滑供油裝置和測量儀表等組成。通過動葉調節機構來改變動葉片的安裝角，使風機性能曲線移位，以產生一系列的工作點，從而滿足系統流量和壓力的變化需求。

TLT型動葉可調軸流式風機其動葉調節機構是由一套安裝在轉子內部的調節元件和一套單獨的液壓調節裝置組成，包括液壓油系統、電動執行器、伺服機構、液壓缸、推盤、滑塊、調節桿、反饋裝置、定位軸等。伺服機構與液壓缸主軸通過軸承連接，用連接扁鐵固定于機殼，液壓缸隨轉子轉動，而伺服機構不動；液壓缸的主軸上鉆有5個孔，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，另一端通過軸承與反饋齒條連接。這樣，位置反饋齒條做軸向往返移動，反饋齒條帶動輸出軸，輸出軸與一傳遞桿彈性連接在機殼上顯示出葉片角度的大小，同時又可轉換成電信號引到控制室作為葉片角度的開度指示。另一方面，反饋齒條又帶動傳動伺服閥(錯油門)齒條的齒輪，使伺服閥復位。而液壓缸中心周圍的4個孔是使缸體做軸向往返運動的供油回路。

其工作原理是電動執行器通過操縱伺服機構，使伺服閥供油通道發生變化，從而使液壓油缸內固定的差動活塞2個側面的油量油壓發生變化，推動液壓缸缸體軸向移動，液壓缸推盤帶動滑塊及調節桿，使與之相連的葉柄軸發生轉動，從而使葉片角度產生變化。當外部執行器處在一個給定的位置時，液壓缸移動到差動活塞的2個側面上液壓油作用力相等，液壓缸將自動位于沒有擺動的平衡狀態，此時動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

故障現象：2018年4月15日，4#機組開機過程中，發現鍋爐A側一次風機動葉調節故障，給出開度指令后，開度反饋無變化，就地開度指針也無變化，電機電流達到風機動葉全開時出力狀態，動葉調節不受控制。

原因分析：檢查發現，該風機動葉調節機構伺服機構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。該軸承型號為6200，風機廠家使用維護說明書中未涉及該軸承的檢查維護，故在設備日常檢修維護中將此忽略。由于該軸承為定位桿上的連接軸承，其軸承損壞后，液壓缸帶動定位桿軸向移動時反饋齒條將不再動作，導致反饋系統失效，將使液壓缸的行程變化無法傳遞，從而導致輸出軸不動作，當進行葉片開度調節時，從外面看不到動葉開度是否發生變化；同時，反饋齒條不能帶動傳動伺服閥（錯油門）齒條的齒輪，不能使伺服閥芯復位，液壓缸一側油室持續進油致使葉片全開或全閉。更換該軸承后，重新啟動設備運行正常。

圖1定位桿與反饋齒條連接軸承

防范措施：利用停機機會，對3#、4#鍋爐所有TLT型風機的服務器定位桿的定位軸承全部更換，并根據損壞軸承的運行時長，確定該軸承更換周期，并加強日常檢查維護保養。自更換軸承后，未發生過該類故障。

3.2 葉片座與輪轂孔咬合導致卡澀

故障現象：2019年12月28日，3#機組開機前，A側引風機動葉開度調試，給定開度指令后，所有葉片均不動作，檢查發現葉片座與輪轂孔配合間隙處發生咬合，如圖2所示位置。處理過程：對葉片進行編號，將所有葉片從輪轂中拆卸，調試動葉開度無卡澀現象，排除輪轂內部故障；打磨干凈葉片底座和葉片安裝孔，根據原葉片編號將葉片安裝原位置，再次校對葉片開度，再次調試無卡澀現象。

圖2動葉調節機構

原因分析：引風機長時間高速運行，運行環境惡劣，運行工質為煙氣，動葉片產生磨損、灰塵沉淀過多；以及鍋爐燃燒后煙氣脫硝處理后生成的硫酸氫氨流經引風機時，在低溫下，硫酸氫氨液態化附著在風機葉片根部，再經過長時間停運，造成葉片根部與輪轂結合部位發生咬合，摩擦力增加，扭矩增大，導致葉片卡澀。

防范措施：為避免風機停機后葉片根部發生咬合或旋轉不靈活，要求在機組停機期間，每日將風機葉片調節機構操作運轉一次（在葉片角度全行程范圍）。

3.3 葉柄軸與輪轂孔銹蝕導致卡澀

故障現象：2020年5月18日，3#機組開機第二天，發生3#爐B側一次風機動葉調節故障，增大動葉開度，風壓變化小，電流小，風機不出力，導致3#機組一直維持在約250MW運行，停運風機檢查后，發現內部有部分葉片不動作。處理過程：揭蓋吊轉子解體檢查，發現第一級葉片有連續7塊葉片存在卡澀現象，其中一塊卡死，拆除所有卡澀葉片和輪轂端蓋，發現葉柄軸依然卡澀，葉柄頭部發現大量銹蝕現象，故判斷為葉柄軸與輪轂孔配合處（見圖2）因銹蝕而發生卡澀，后采取從輪轂孔內外側噴入松動劑進行沖洗，沖洗過程中有大量銹渣流出，將卡澀的葉柄軸全部處理靈活，后續恢復完成后，投運正常。

原因分析：開機前，3#爐B側一次風機開展過設備檢修作業，其檢修內容將風機葉片全部拆除打磨進行著色探傷。由于工期長，葉片探傷后未能及時回裝，而整個輪轂在沒有采取有效的保護措施，長時間暴露在外，其間雨水滲入葉柄軸與輪轂孔位置而產生銹蝕，致使葉片軸與輪轂孔摩擦力增大造成卡澀。

防范措施：對風機開展解體檢修作業時，需采取防雨措施。轉子拆下后，盡量將轉子轉到室內開展檢修，避免露天作業轉子轉動部分受潮或雨淋。若轉子不拆卸，只拆除葉片檢查，則在葉片拆除后用塑料布包裹輪轂，并在上方搭設防雨棚[1]。

3.4 執行器故障

故障現象：2020年1月31日，4#爐B引風機動葉遠方不能動作，就地正常，經檢查確認為動葉執行器控制板故障，因暫無備件不能處理，加減負荷時就地手動操作，造成潛在風險:如發生另一側A引風機跳閘，B引風機無法及時自動調節，可能會引起爐膛壓力保護動作。后續控制板備件到場后及時進行了更換。

2020年4月22日，4#爐B引風機動葉遠方不能動作，就地正常，經檢查確認為執行器控制線路接線松動造成，經緊固后動作正常。

原因分析：2起執行器故障引起的動葉無法遠方調節發生在同一設備上，現場檢查發現，該電動執行器固定在風機機殼上，運行時風機振動通過機殼傳遞給執行器，引起執行器振動而產生相關故障。

防范措施：保持執行器控制板等關鍵備件充足，出現故障及時更換，降低潛在風險；對執行器基座進行加固，減少機殼振動對執行器的干擾；將一體式電動執行器改成分體式，執行器的機械部分和控制部分分開，控制部分通過連線安裝獨立支架生根于地面，從而消除機殼振動的影響。

3.5 調節故障其他原因

3.5.1 油壓偏低導致調節困難

原因分析：液壓調節系統為調節機構液壓缸提供動壓能，通過安全閥調壓母管油壓為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。系統油壓偏低（小于2.5MPa），將引起動葉調節動力小而調節困難。影響系統油壓因素有：油系統母管安全閥誤調或誤動；油過濾器阻塞造成壓力損耗；油管路接頭漏油泄壓。

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

3.5.2 傳動連接桿故障

傳動連接件故障常常為電動執行器與控制頭之間連接桿夾緊裝置松動打滑，導致執行器動作，而動葉無動作。

原因分析：電動執行器通過連接桿與伺服機構相連，其中間接頭采用夾緊裝置連接而傳遞扭矩。風機在運行過程中由于振動或因葉片卡澀導致扭矩過大，從而造成夾緊裝置松脫打滑無法傳遞扭矩。

解決措施：對加緊裝置緊固螺栓采用高強度螺栓，檢修時注意檢查緊固螺栓的磨損變形情況，不符合要求時及時更換；恢復加緊裝置時必須保證緊固螺栓擰緊力滿足要求。

4 結語

風機動葉調節故障嚴重影響風機和機組安全穩定運行，如不及時找到原因處理，可能會導致更嚴重的風機故障、機組降負荷甚至停機。本文從工程實例中總結了動葉可調軸流式風機動葉調節故障現象，從設備結構和調節原理2個方面對故障原因進行了分析，提出了相應的防范措施，旨在能夠從多方面多角度及時發現隱患，準確地判斷故障，提高對設備缺陷的分析能力和解決能力，增強設備的可靠性，保證機組安全穩定運行。