电站锅炉引风机常见故障分析及处理方法

林英明 邹光球 汤舟虹 李 龙 刘 乐

（1.广东省电力调度中心 2.大唐先一科技有限公司 3.大唐华银金竹山火力发电分公司)

0 前言

引风机是指依靠输入的机械能，克服烟道阻力，提高烟气压力，将烟气送入烟囱的风机。它是电站锅炉的重要辅机之一，其运行状况的好坏，直接关系到锅炉能否长时间安全运行以及电站经济效益的高低。引风机的常见故障是振动和噪声。本文将分别从这两方面对其进行阐述，旨在找出产生故障的原因，寻求解决问题的方法。

1 振动

振动是引风机最为常见的故障，也是对生产和运行产生重大影响的故障。这类故障一旦发生，很有可能酿成事故，甚至造成十分严重的后果。通常，振动故障诊断较为复杂，处理时间较长。造成引风机振动的原因很多，按部件划分，可分为引风机自振和电动机共振两种。本章节仅探讨由叶轮不平衡造成引风机自振的情况。

叶轮不平衡是造成引风机自振的最主要原因[1]，该故障最显著的特征是径向振动大、谐波能量集中于基频。引起叶轮不平衡的原因通常有磨损、结垢两种。一般而言，干法除尘装置后的引风机以磨损为主，湿法除尘装置后的引风机以结垢为主。

1.1 磨损

尽管干式除尘装置可去除烟气中绝大部分大颗粒粉尘，但仍有少量粉尘颗粒随高速高温烟气流经引风机。叶片经烟气粉尘长时间连续冲刷，在出口处形成不规则的刀刃状磨损，造成叶轮不平衡。除此之外，叶轮表面在高温下极易氧化，并生成具有一定厚度的氧化层。该氧化层与叶轮表面的结合力是不均匀的，部分氧化层受振动或离心力作用自行脱落，这也是造成叶轮不平衡的重要原因。

针对磨损问题，除提高除尘器除尘效果外，最常见的方法是提高叶轮的耐磨性。工业上可考虑热喷涂处理，即利用特殊工艺，将耐磨、耐高温的金属或陶瓷材料以高温、高速粒子流的形式喷涂到叶片表面，形成具有高耐磨性、抗氧化性、耐高温性的表面涂层。

1.2 结垢

经湿法除尘装置 (文丘里水膜除尘器)除尘后的烟气湿度、黏度较大。当其流经引风机时，在气体涡流的作用下，极易吸附在叶片非工作面，特别是在进出口处形成较为严重的粉尘结垢。当部分尘垢在离心力和振动的共同作用下脱落时，叶轮的平衡遭到破坏，造成引风机振动。

针对该问题，目前常见的解决方法有如下三种：

（1）喷水除垢。这是应用最为广泛的除垢方法。以0.3 MPa的自然水为工作介质，喷水系统由管道、喷嘴及排水孔组成。喷水除垢法具有系统简单、操作便捷、造价低廉、维护方便等优点，其缺点是除垢时间长，次数多。

（2）高压气体除垢。该方法是在喷水除垢的基础上发展形成的一种新型除垢技术，以压力为0.8～1.5 MPa的压缩空气或氮气为工作介质，系统由耐高压管道、专用喷嘴等组成，具有操作简单、除垢快速、不影响引风机正常工作等优点，缺点是需专用的压缩设备，初投资较大。

（3）气流连续吹扫除垢。该方法利用引风机的排气压力，以烟气为工作介质，利用位于叶轮进口的专用喷嘴，以一定速度连续地将烟气喷射到叶片的非工作面上。该系统随引风机的启动而开始工作，可有效去除粘在叶片上的粉尘，防止粉尘沉积。该系统具有结构简单、操作便捷、无需停机、除垢效果好、对原有结构改动不大等诸多优点，是未来除垢系统的发展方向。

2 噪声

噪声是引风机运行中存在的致命弱点。它是由多种不同频率的声音无规律地杂乱组合而成。引风机的噪声不仅妨碍生产操作人员的通讯、语言交流等，甚至可能影响到生产的组织管理、工作效率等。在极端情况下，甚至还会严重危害现场人员的身心健康。

引风机噪声就其产生机理而言，可分为旋转噪声和涡流噪声；就其频谱特性而言，可分为离散噪声与宽频噪声。

2.1 离散噪声

离散噪声又称旋转噪声，是叶片周围不对称结构与叶片旋转形成的周向不均匀流场相互作用而产生的噪声[2]。常见的引起离散噪声的原因如下：

（1）来流引起的进气干扰的噪声；

（2）叶片在不光滑或不对称机壳中产生的旋转频率噪声；

（3）由于出口蜗舌的存在而产生的出口干涉噪声。

离散噪声多与叶轮的转速有关，特别在高速、低负荷情况下，这种噪声尤为突出[3]。由其产生机理可知，叶片每通过蜗舌一次，将产生一个脉冲。将这种叶片通过蜗舌的频率定义为基频，即

式中f1——基频，Hz；

n——叶片转速，r/min；

Z——叶片数。

离散噪声最显著的特征是基频最强，其次为二次谐波、三次谐波，谐波能量随阶数增高而显著下降。

2.2 宽频噪声

宽频噪声又称为涡流噪声，是气流流经叶片时产生紊流附面层的漩涡剥落造成的叶片压力脉动而引起的噪声[4]。常见的引起宽频噪声的原因如下：

（1）气流流经风机，气流紊乱引起的压力脉动产生噪声；

（2）气流流经风机，附面层发展到一定程度，涡流脱离造成的脉动产生噪声；

（3）冲角发生无规律的变化，导致升力的无规律脉动而产生噪声。

由宽频噪声产生机理可知，漩涡剥落应具有确定的频率，即

式中ft——漩涡剥落频率，Hz；

St——斯哈托数；

v——特征烟速，m/s；

d——特征直径或长度，m。顾名思义，宽频噪声最显著的特征是其具有较宽的频率范围，无明显峰值。

2.3 降噪

除常规的在风机的进、出口处安装阻性消声器、消声隔声箱，或在机组与地基之间安置减震器外，还可在如下几方面采取措施降低噪声。

（1） 设计选型

可使用前掠叶片、平板叶片、翼型叶片、不等距叶片等结构形式，同时可采用防振合金材质叶片、增加叶片数量等方法。

（2） 优化结构

增强叶栅的气动力载荷，降低圆周速度；确定合理的蜗舌间隙、半径，叶轮上增设分流叶片(短叶片)；动叶进出气边改进为锯齿形结构，使气流提前转为紊流；在蜗壳内设置挡流圈，加强密封效果。

（3） 隔声

将引风机布置在隔声室内，在隔声室顶上或墙面上开设进气口；同时，声源与隔声罩及基础之间采用软性材料连接。

3 总结

本文对电站锅炉重要辅机之一的引风机常见故障进行探讨，分析了叶轮不平衡造成引风机振动的机理、特征以及主要处理方法。对于干式除尘器后的引风机，由于粉尘磨损造成的叶轮不平衡，可通过热喷涂技术来解决；对于湿法除尘器后的引风机，由于粉尘结垢造成的叶轮不平衡，可通过各种除垢技术来解决。引风机运行过程中不可避免地产生噪声，本文重点论述了离散噪声、宽频噪声的产生机理、特征频谱等，并给出了减弱噪声的基本方法。本文对振动和噪声故障的分析，旨在为相关人员解决引风机振动、噪声故障提供参考。

[1] 李素卿,王文龙,武文萍.300MW机组引风机振动原因分析 [J].山西电力,2007(4)：41-42.

[2] 毛义军,祁大同.叶轮机械气动噪声的研究进展 [J].力学进展,2009,39(2)：189-201.

[3] 伍先俊,李志明.风机叶片噪声机理及降噪 [J].风机技术,2001(4)：11-13.

[4] 刘晓良,祁大同,马健峰,等.改变蜗壳宽度对离心风机气动噪声影响的数值计算与试验研究 [J].西安交通大学学报,2008,42(11)：1429-1434.