离心式引风机振动超标原因分析及处理措施

董浩勤

(上海电力监理咨询有限公司，上海 200031)

引风机作为燃煤电厂锅炉烟风系统重要的辅助机械之一，在锅炉烟气的排放过程中起着重要作用，烟气经除尘器过滤烟灰、粉尘之后，残余烟尘和氮氧化物、硫化物等含量达到排放要求，通过引风机对烟气的引导、抽排，进入烟囱，排至大气。引风机的稳定运行，关系到锅炉的顺利点火启炉及炉膛烟气的顺利排放。本文针对泰国某燃煤机组A引风机涡壳及进、出口烟道振动过大问题，分析了产生的原因，提出采用两种消振、破涡装置的解决措施，对引风机结构进行优化，对涡壳内、外进行附加改造，消除振动。

1 工程概况

泰国某燃煤机组电厂项目，为482 t/h超高压中间再热循环流化床锅炉，装机容量150 MW凝汽式汽轮发电机组。烟风系统采用平衡通风形式，设置2台一次风机，空气通过管式空预器加热后进入炉膛底部流化燃料、供氧燃烧；设置2台二次风机，为炉膛内燃料提供助燃风；设置3台返料风机，为分离物料重入炉膛提供动力。同时设置2台引风机，位于除尘器后部。烟道材质为Q235A，烟道内以负压为主，各段烟道内部压力及温度分布见表1。

本机组引风机采用离心式，离心式风机因其结构简洁，便于维修，对烟气含尘量适应性强，造价经济，性能可靠等优点，适用于输送工作条件较差，介质温度较高的含尘烟气环境。引风机型式2950F/N02，风量139.74 m3/s，风压9.427 kPa，转速980 r/min，电压6 300 V，功率1 800 kW，质量18.0 t。

表1 烟道设计压力及温度

2 问题提出

2018年3月，锅炉吹管前准备首次点火。锅炉点火时，首先打开烟风系统，调整风机风量，维持炉膛负压，使床料达到流化状态。启动引风机之前，对应电机单体调试已合格并验收，引风机出口挡板全开，进口调节门全部关闭，以减少启动时的电机载荷。启动电动机，确认各部位无异常，本机组系统采用变频启机，启机后90 s之内，频率达到15 Hz，当频率达到40 Hz时，风机转速达到780 r/min，调节门开度设为5°，小负荷运转，此时检测振动合格。再逐渐开大调节门到10%、20%、30%、40%，控制电流不超过额定值，记录引风机A垂直、水平、轴向和蜗壳振幅，所测开度-振幅关系曲线见图1。

图1 引风机调节门开度振幅关系曲线

从图1中看出，当引风机进口调节门开度达到30%时形成拐点(虚线圆圈内)，其驱动端轴向振幅已超出DL 5190.2—2012《电力建设施工技术规范》 第2部分：锅炉机组中要求的100 μm振幅允许偏差，且随着调节门开度的增加，其振动幅度明显上升，严重影响风机的正常使用。

3 原因分析

根据现场引风机A运行实测数据，进风口调节门开度为30%时是风机振动超标的临界点。开度小于此点时，振幅合格，开度大于此点时振幅超标，且随着开度的增加几乎沿线性陡增，最大达到595 μm的振幅，而同样参数的引风机B却运行正常。

引起引风机振动的常见因素有：基础或二次灌浆不牢固、结构支撑强度不足、叶轮积灰和磨损、主轴弯曲、轴承螺栓松动、联轴器偏心等。该机组为新建机组，在启动阶段振动超标，不存在叶轮积灰及磨损情况，检查基础、设备安装、单体调试等均合格。综合考虑，造成引风机A运行时振动超标的原因可能是：引风机工作时，烟道内气流在进入引风机叶轮前，形成无规律紊流，对风机涡壳和附近烟风道产生扰动冲击，引起较大振动。

除尘器出口烟道至A、B引风机入口烟道参数不同(见表2)，烟气正常流动状态应为图2a所示的层流，当烟气流速较大时，气流各流层质点形成涡体，在流动过程中互相混掺，形成紊流形态，见图2b。

根据表2和图2分别对引风机A、B前烟道布置长度和角度进行对比分析，发现引风机A进口前烟道长度比引风机B少了10 m，而转角角度累计却超了90°，这无形中加大了烟气受阻，增加了通流难度，易产生紊流扰动，是引风机A在调节门开度为临界30%时，振动超标的根本原因。

表2 除尘器出口烟道至引风机入口烟道参数

图2 层流与紊流对比

4 解决措施及效果

强化引风机进风口涡壳结构强度。在原有风机涡壳外部两侧固定肋的基础上，再增焊120 mm×12 mm厚的钢带补强，组合拼接成一个整体加固框架。经实际检测，振幅略有下降，但无明显改观。经研究决定，在进风口涡壳内部，沿进风口轴向加装破涡装置—径向夹角分别为60°的6块导流板，导流板三维效果及实物见图3。

图3 导流板效果图与安装实物

进风口为喇叭口渐变造型，烟气流在此90°转弯，强化了紊流扰动，加装导流板的目的是引导气流进入叶轮之前，顺势疏导转换为层流，从根本上消除了振动。采取导流板破涡装置后，引风机振幅改善效果明显，风机调节门开度与驱动端振幅关系曲线见图4。

图4 改造后引风机调节门开度与驱动端振幅关系曲线

从图4可以看出，风门开度为40%时，风机振幅最大，当开度继续增加时，振幅开始呈降低趋势；当风门开度达到80%后，振幅趋于稳定。

5 结束语

引风机作为燃煤电厂重要辅助机械，安全、稳定运行至关重要。本文通过在离心式引风机进风口内增设导流板，作为破涡装置，解决了风机振动超标的问题，效果较好。对于无法消除的设计缺陷，可考虑从机械设备本身着手，进行改造优化，此附加装置是在原设备基础上改造加装，解决问题行之有效。