600 MW机组空预器间隙调整装置故障分析及处理

彭博伟

(安徽华电宿州发电有限公司，安徽 宿州 234000)

某电厂一期工程安装2台600 MW超临界燃煤汽轮发电机组，其中锅炉为东方锅炉集团有限公司制造的超临界、单炉膛、对冲燃烧、一次中间再热直流锅。锅炉采用的2台受热面旋转的三分仓回转式空气预热器(以下简称空预器)，是根据美国C-E空气预热器公司的技术进行设计和制造的，型号为LAP13494／883，预热器采用反转方式。

1 空预器间隙调整的意义

空预器是大型锅炉的主要辅助设备，它的主要功能是利用锅炉燃烧排放的废烟气来预热即将进入锅炉燃烧的空气。它在锅炉中所处位置如图1所示。

图1 火电厂锅炉系统

炉膛排出的烟气首先要经过省煤器，预热即将进入锅炉的冷水。经过省煤器后，烟气温度由1 000 ℃以上降到400～450 ℃。随后烟气进入空预器，预热来自送风机的新鲜空气。经过空预器预热后的空气温度可达360～400 ℃，同时烟气温度下降到150 ℃以下，经吸风机排入烟囱。

由于空预器转子工作时，下部温度低而上部温度高、中间温度高而四周温度低，致使空预器转子工作时呈一种特殊的“蘑菇状”变形，如图2所示。空预器下部径向变形间隙随负荷的增加而减小，一般采取预留间隙的方法。而上部变形间隙随负荷的增大而增大，与高负荷下需要更大送风量的要求相矛盾。如果不采取措施，满负荷下将有60 %的漏风通过上部径向变形间隙泄漏。

图2 空预器转子“蘑菇状”变形

间隙调整装置测量空预器转子外沿的变形量，并根据测量的变形量控制机械升降机构上下移动扇型板来补偿变形间隙，以大幅度降低空预器的漏风率，其控制效果如图3所示。

图3 上部变形间隙跟踪控制

2 空预器间隙调整控制原理

电厂的预热器间隙控制系统由西安理工大学设计制造，是基于PLC和工业控制计算机(一体化工作站)的新型控制系统。该系统以可靠性高且方便灵活的PLC作为主控元件控制计算机来监控系统状态。

在上部扇型板上安装1个漏风间隙测量探头，用于连续测量扇型板与空预器转子外沿法兰之间的漏风间隙。如果密封间隙因热变形发生变化，测量探头将变化反馈给控制计算机，由计算机发出指令，以调节扇型板的位置，使密封间隙始终维持在不使扇型板与转子发生激烈摩擦的最小间隙值。

当预热器主电机电流大于设定值且持续时间超过0.5 s时，启动过流调节程序。当预热器主电机电流超过过流设定值3 A时，扇形板执行机构紧急提升至第一上限，电机状态显示为“严重过流”。系统首先自动将本侧所有扇形板紧急提升，直至电流不大于上限，同时将操作和故障记录入画面中。

3 故障经过和分析

2号机组于2012年1月开始临修，热控人员在冷态时将空预器间隙重新标定，并启动空预器主电机，将调整装置投入自动运行，间隙测量显示正确，主电机电流正常。工作结束后将调整装置恢复至手动方式。2012-01-09，2号机组点火启动。

2012-01-30T08:00，机组运行人员将空预器间隙调整装置投入自动运行方式。通过监测数据发现，08:18前空预器电流一直维持在14.3 A左右，08:50左右空预器电流突然跃升至17 A。约0.5 h后，电流降至14.3 A左右，期间不断发出空预器自动跟踪装置故障报警信号。09:40，运行巡检发现2号炉2 A空预器的A1扇形板就地间隙控制装置翘起，连杆拉弯，执行机构地脚螺栓拉断，如图4所示。立即将A1扇形板间隙控制装置解除自动，发现2 A空预器主电机电流维持在14.5 A左右。

2号机组热态时，空预器金属蓄热元件下沉，扇形板测量间隙增大，执行机构根据测得的数据发出执行机构下压指令。扇形板下移一段距离后碰到障碍不再运动，而控制机构根据间隙数据仍然大于设定间隙值，通过PLC不断发出下压指令，导致涡轮继续旋转，力量积聚在地脚螺栓、拉杆等薄弱部位，导致拉杆弯曲、地脚螺栓撕裂。

空预器电机电流由14.3 A跃升至17 A,是由于该阶段扇形板与转子相接触，发生了剧烈摩擦，导致电流增大。在这个过程中，由于空预器间隙调整装置设定的空预器主电机严重过流值为18 A，而空预器主电机实际电流只有17 A，未达到上限值，所以执行机构没有启动执行紧急提升程序，仍然执行下压程序，直至执行机构底座被顶开。

初步判断负荷初期扇形板接触到了转子。随着负荷的增加，转子继续变形导致间隙增大，而扇形板两侧的护板内有障碍物阻碍了扇形板的下移。

4 处理措施

由于2号炉2A空预器A1扇形板执行机构损坏而不能投入自动运行,为降低空预器漏风率，保证机组经济运行，决定对2号炉2A空预器扇形板间隙重新进行调整。调整的主要原则为，控制空预器主电流无剧烈波动，将电流控制在14.0～15.5 A范围内。主要采取以下几项措施。

(1)将2 A空预器扇形板间隙控制系统的A2/A3扇形板进行间隙自动跟踪，间隙设定值由8 mm逐渐向下调整，但不得低于7 mm，主电机电流不得超过15.5 A。

(2)由于2 A空预器A1扇形板间隙控制系统的扇形板执行机构已损坏，故进行手动调节定位，不再跟踪调整。于夜间低负荷(320 WM)时用千斤顶调节下压扇形板，每次调整1 mm，监测空预器主电机电流，使其波动范围不超过0.5 A。继续下压扇形板，当空预器主电机电流增幅大至1.3 A时，判定扇形板与转子接触。然后回调扇形板直到电流增幅为0.5 A以下时，将其定为320 WM负荷时扇形板下压的最低点，作为扇形板的固定定位。

(3)停机时进入空预器内部，检查扇形板全程有无障碍物，重点检查热态运行时的预定到达位置有无障碍物。

(4)对拉杆等部位进行打磨，将压盖与连杆间隙扩大1 mm,保证运动部位无增大摩擦因素。

(5)加强巡检及电子间空预器报警巡检，发现报警及时解除自动运行模式。

1 应静良，李永华.电站锅炉空气预热器[M].北京：中国电力出版社，2002.

2 周英文，任勤让.回转式空预器漏风大的原因分析及改进[J].电力建设，2002，23(6).