1 000 MW机组一次风机喘振原因分析及预防措施

宁献武，赵继良，伍健伟

(神华国华绥中发电有限责任公司，辽宁 葫芦岛 125222)

1 000 MW机组一次风机喘振原因分析及预防措施

宁献武，赵继良，伍健伟

(神华国华绥中发电有限责任公司，辽宁 葫芦岛 125222)

文中分析了1 000 MW机组一次风机发生喘振的原因及危害，提出运行处理原则及预防措施，使一次风机发生喘振的几率大大减小，机组运行的可靠性得到提高。

轴流式;一次风机;喘振;性能曲线

相对于离心式风机而言，动叶可调轴流式风机具有体积小、重量轻、负荷低、运行效率高、调节范围大、对负荷变化反应快等优点，在国内外大、中型火电机组上得到广泛使用。但由于其结构特性，也存在制造、安装、维修技术要求较高，不稳定区间较大，易发生失速及喘振等问题［1］。在实际运行过程中，一次风机发生喘振的后果很严重，再次并列运行也困难［2］。而且运行过程中由于一次风机出口压力较大，流量随机组负荷、磨煤机运行方式等频繁变化，因而其发生喘振的频率较送风机和引风机大大提高。

1 喘振的原理及危害

依据风机的特征可知，其性能曲线呈“驼峰”状，如图1所示。

风机的工作点A是由风机和管路共同决定的，当风机的工作点 (性能曲线和管路特性曲线的交点)位于驼峰顶点K的左侧时，风机进入不稳定工作区，其工作点可能沿驼峰来回游动，压力和流量可能出现大幅波动，压力时高时低，流量时正时负，并伴随着剧烈的振动和噪声，由此形成了风机喘振。

图1 风机的性能曲线

一次风机发生喘振时，流量急剧波动，会产生气流的撞击，使风机发生强烈的振动，噪声增大，且风压不断晃动，轻则造成风机出力降低，影响机组负荷;重则使叶片断裂，进而打断其它所有叶片，即俗称的“剃光头”现象，机组被迫进行快速减负荷，也有过由于一次风量低使全部磨煤机跳闸而触发锅炉MFT的案例，风机的容量与压头越大，则喘振的危害性越大［3-4］。

因此电站锅炉风机选型和使用导则 (DL/T468—2004)中规定风机在设计、制造中要保证其失速裕量大于 1.3［5］。

2 风机喘振实例及原因分析

绥中发电有限责任公司发电B厂 (以下简称绥电B厂)2台1 000 MW机组采用上海鼓风机厂生产的双级动叶可调轴流式风机，型号为PAF20-13.3-2，单台设计出力为50%，机组正常运行时为2台风机并列运行，其主要参数如表1所示。

表1 一次风机性能参数

2010年8月25日，35号磨煤机跳闸，联锁关闭其出、入口一次风挡板，31号一次风机出口压力由13.8 kPa升至14.5 kPa，31号一次风机喘振保护动作跳闸。

一次风系统的特点是具有相对稳定且较高的风压，而风量随着机组的负荷而变化，但是由于此类型风机性能曲线为“驼峰”状，当一次风量迅速减少而一次风压未随之变化时，风机的工作点则向左移动，最终落入驼峰曲线的上方，风机进入不稳定工作区域而发生喘振现象。

31号一次风机喘振前动叶开度为50%，查阅其性能曲线，动叶在此开度下，驼峰曲线上对应的压力为13.8 kPa，事故前工作点位于驼峰曲线之内，故风机能够稳定运行。当35号磨煤机跳闸，联锁关闭其入口热一次风气动插板后，31号一次风机出口压力进一步升至14.5 kPa，同时磨煤机相关挡板关闭后会造成一次风量减少，因此一次风机的工作点向左上方移至驼峰曲线上，故风机进入不稳定工作区域，发生喘振，保护动作跳闸。

3 发生喘振后的处理原则

在机组运行过程中一般是2台一次风机并列运行，通常发生喘振时只会发生在1台风机上，不会2台风机同时发生喘振［6］。

目前一次风机发生喘振时的处理原则有两种:一种是一次风机喘振时发出报警，运行人员迅速手动关闭动叶，减小喘振风机的出力，同时迅速降低机组负荷，必要时手动切除部分磨煤机运行，当然上述过程也可以通过DCS来自动实现;另一种是设置一次风机喘振保护，当一次风机发生喘振时，喘振保护动作使发生喘振的一次风机跳闸，利用一次风机RB来将跳闸后的快速减负荷、切除磨煤机、调整一次风压力等操作自动实现。

一次风机发生喘振后，大量的一次风将通过喘振的风机倒流，这样将导致一次风母管压力大幅度下降，需要迅速减少喘振风机出力、增加正常运行风机出力，同时还要切除部分磨煤机来提高一次风母管压力等，且需要在一次风机喘振后第一时间操作完成，而完全依靠运行人员来发现、操作，其难度相对较大，也有在一次风机发生喘振时运行人员发现不及时、判断不准确、操作不果断或失误等造成事故扩大的案例，即使上述过程全部通过DCS来实现，但由于一次风机发生喘振时工况变化复杂而剧烈，调节方式与正常调节有所区别，因此实现起来难度也较大。

通过设置一次风机喘振保护，迅速将喘振的风机自动切除，利用一次风机RB来完成剩余的操作，比运行人员手动操作要迅速、准确，不失为处理一次风机喘振、防止事故扩大的一种稳妥而有效的方法，但前提是一次风机RB要保证动作正常，否则一样会有意外的后果发生。

4 喘振的预防措施

一次风机发生喘振的根本原因是风机出口阻力增大、流量减小，使风机的工作点向性能曲线的左上方移动，最终落入不稳定工作区域而发生喘振。因此，运行中始终保持一次风压与流量的匹配是防止一次风机喘振的有效手段。

a. 一次风压滑压运行

一次风压滑压运行是指机组在运行过程中，一次风压的设定值随着机组负荷、总给煤量或磨煤机运行台数等参数而变化，使其始终处于较低的水平，这样磨煤机入口一次风量调节挡板能始终保持开度较大，节流损失较小，一次风机始终处于低风压、大流量的工作状态，既可以降低风机电耗，又可以使风机始终远离驼峰曲线，使运行稳定性大大提高。

绥电B厂1 000 MW机组采用一次风压随机组负荷滑压运行的方法，并用单台制粉系统的出力来进行修正，这样使一次风机始终处于低风压、大流量的工况下运行，避免了风机进入不稳定工作区域。滑压运行后一次风机在各负荷下，其工作点描成的曲线基本与驼峰曲线平行。

2010年10月29日，35号磨煤机跳闸，通过查阅磨煤机跳闸前后各相关参数，一次风压设定值随着机组负荷、给煤量而变化，故一次风机动叶随之而变化，风机的工作点依然离驼峰曲线较远，处于稳定工作区域，解决了磨煤机跳闸时一次风机发生喘振的隐患。

b. 保持风道畅通

在实际运行过程中，由于一次风机风压较高，一旦出口压力由于某种原因发生扰动，极易使风机进入不稳定工作区域而发生喘振。在运行中风机出口挡板销子脱落、断裂、空预器积灰严重、制粉系统跳闸联锁关闭入口一次风挡板等原因造成的风机出口阻力增大，都可能导致一次风机发生喘振［7-8］。

因此在运行中要加强设备的日常运行、维护工作，保持风道的畅通，避免因空预器压差增大、挡板关闭等原因使烟风系统、制粉系统阻力增大进而导致一次风机发生喘振。

在启动风机之前，至少打开3台磨煤机的风道，在低负荷运行情况下，适当增大磨煤机的通风量，或采用单台风机运行，尽量使风机避免在低流量、高风压的工况下运行，避免风机靠近驼峰曲线运行。

c. 保证风机的同步运行

当2台风机并列运行时，风机出口的风道通过一次风母管和联络风管进行连通，因此风机在工况变化时，2台风机出口的压力和流量相互影响，使风机出口的压力产生波动，进而发生风机喘振现象。因此运行中要保证2台风机同步运行，但是实际过程中风机的动叶开度一致或风机出口压力一致都不能代表风机同步运行，只有2台风机的电流一致，才能反映出风机作功一致，这样才能保证风机同步运行。

d. 保证动叶调节执行器、DCS调节系统正常工作

DCS调节系统工作异常、动叶调节执行器故障、动叶卡涩等都可能引起一次风机喘振，因此确保动叶调节执行器、DCS调节系统正常工作也是预防一次风机喘振需要注意的方面［9］。

除了加强设备维护、保证动叶调节执行器、调节系统正常工作、保证风机同步运行、保证一次风机出口风道畅通之外，绥电B厂主要依靠一次风压滑压运行来保证一次风机始终处于大流量、低压力的运行状态，自应用以来，未发生过一次风机喘振现象。

5 结论

a. 对于选用具有驼峰曲线的轴流式一次风机，即使其设计的失速裕量满足要求，如果运行中调节不当，风机也会发生喘振现象。

b. 机组运行中通过采用一次风压滑压运行等方式来降低风机的阻力、加强设备日常运行维护来防止系统阻力发生变化，使风机始终在低风压、大流量的工况下运行，风机的工作点尽量远离驼峰曲线，防止一次风机发生喘振。

c. 合理设置一次风机喘振保护，在一次风机发生喘振时，及时将风机跳闸，对避免风机损坏、降低运行操作难度、避免事故扩大是一种稳妥而有效的手段。

［1］ 冯宗田，曹 磊，蔺 晶.轴流式一次风机喘振的控制与预防［J］.中国电力，2011，44(6):22-25.

［2］ 严晓勇.轴流式风机失速原因分析及处理 ［J］.热力发电，2009，38(4):44-46.

［3］ 张广东.轴流风机喘振的原因分析及应对措施［J］.华电技术，2011，33(5):8-9.

［4］ 李锦斌.国产600 MW机组一次风机喘振原因分析及对策［J］.锅炉制造，2011，33(3):315-316.

［5］ DL/T468—2004，电站锅炉风机选型和使用导则 ［S］.

［6］ 李春宏.轴流风机失速与喘振分析及其处理 ［J］.热力发电，2008，37(3):76-78.

［7］ 侯凡军，耿 莉，王家新，等.并列运行轴流风机失速原因分析与处理［J］.热力发电，2008，37(1):85-88.

［8］ 藏亚利.降低300 MW机组一次风机喘振次数的措施 ［J］.江西电力，2005，29(6):35-37.

［9］ 朱逢民，陈福江，郑 金.锅炉一次风机失速现象分析讨论 ［J］.热力发电，2011，40(8):68-70.

Analysis and Solution to Primary Fan Surge in 1 000 MW Unit

NING Xian-wu，ZHAO Ji-liang，WU Jian-wei
(Shenhua Guohua Suizhong Power Co.，Ltd，Huludao，Liaoning 125222，China)

The paper analyzes the reason and dangers that cause the surge to the primary fan of 1 000 MW unit，sets forth operational principles and preventive measures，which may decease probability of primary fan surge and improve the reliability of the unit operation.

Axial-flow;Primary fan;Surge;Performance curve

TK223.26;TM621.7+3

A

1004-7913(2012)01-0039-03

宁献武 (1978—)，男，学士，工程师，主要从事锅炉专业管理工作。

2011-10-15)