双级动叶轴流风机叶片滑块磨损分析及对策

丁开瑞

（山西漳山发电有限责任公司，山西 长治 046021）

0 引言

风机是火力发电厂中锅炉的关键辅机，起着输送介质的作用，轴流风机因效率高、能耗低、调节性能好而被广泛采用[1]，双级动叶可调轴流风机更成为大型火电厂一次风机、引风机的首选机型。某电厂600 MW 燃煤发电机组一次风机选用上海鼓风机厂采用德国TLT-Turbo 公司技术生产的双级动叶可调轴流风机，2 台一次风机并列运行，型号为PAF18-13.3-2，锅炉最大连续蒸发量工况下流量为76.4 m3/s，全压升13.195 kPa，全压效率88.1%，转速1 470 r/min，电机功率2 240 kW。在机组投产后，一次风机多次发生叶片滑块异常磨损的情况。

1 风机结构特点和调节方法

双级动叶可调轴流风机由进气箱、扩散筒、机壳、两级叶轮、叶片、轴承箱、叶片调节装置、供油系统等组成，其中叶片调节装置包括电动执行器、连杆、液压缸、推杆、推盘、调节盘、滑块、调节臂等部件。叶片通过螺钉固定在叶柄上，叶柄由导向轴承实现轴向定位，支撑轴承与叶柄螺母实现径向定位，保证叶片与叶柄只能绕轴线旋转，叶柄根部与调节臂通过螺栓连接，其调节臂另一端安装滑块。

风机叶片角度的改变是通过叶片调节装置来执行的。当需要调整风机叶片开度时，电动执行器接受来自机组控制系统的指令，带动连杆转动，液压缸控制头内滑阀改变位置引起液压缸内活塞两侧油压改变，液压缸产生调节力推动第二级叶轮内的推盘（推盘、推杆相连），并通过与推盘相连的推杆传递推力至第一级叶轮[2]，成为一级推盘的推力，推动位于调节盘间的叶片滑块移动，带动调节臂转动，带动叶片绕叶柄轴线旋转，进行叶片开度的调整，从而完成两级叶轮的同步调节和叶片角度的调整。风机运行时，叶片调节装置可调整叶片的角度并保持在某一固定位置处，从而实现风机流量和压力随机组负荷的实时调节。叶片调节装置如图1 所示。

2 风机故障特征

在风机叶片角度调节中，推杆在液压缸的推动下做往复运动，调节盘间的叶片滑块若受到非正常作用力，铜质滑块将发生不平衡接触磨损，磨损后的滑块与调节盘间隙增大，在随后的叶片调节中，滑块工作面无法正面与调节盘接触，出现滑块偏斜磨损或局部接触磨损，使得叶片调节臂失去制约，引起叶片角度错位或无法定位，进而影响整个风机内部流场，或引起风机的动不平衡，其表现出的风机故障特征如下。

a） 风机振动增大，在水平X方向振动值逐渐增大，超标报警；垂直Y方向振动摆动较大。

b） 与动调风机叶片漂移引起的故障特征较为相近[3]，均表现在风机部分叶片角度异常引起的风机振动、噪声及其他现象的产生。

c） 风机内部气流噪声明显增强，并伴有“突突”或“轰轰”的异音，在动叶片开度调节时，噪声显著加强。

d） 原2 台一次风机并列一致正常运行，动叶开度、电机电流偏差在容许范围内。滑块磨损后，在风机出口全压相同的情况下，滑块磨损侧风机动叶开度较另一台偏小，但电机电流反而较另一台偏大。

e） 一般情况下，二级叶轮处滑块磨损较严重，一级叶轮处滑块磨损轻微或无磨损。

图1 叶片调节装置简图

3 叶片滑块磨损分析与对策

图2 为叶片调节装置工作原理图。在分析叶片调节装置工作原理的基础上，结合风机检修实践，叶片滑块磨损的原因及检修对策如下。

图2 叶片调节装置工作原理图

a） 安装时，滑块与调节盘间隙偏大，厂家推荐间隙值为0.12 mm，经多次实践，滑块间隙值可控制在0.05 mm 内，保证滑块工作面与调节盘正面接触，不发生偏斜接触引起的滑块异常磨损。

对策：保证风机推杆安装到位，推杆螺母紧固到位；滑块调节盘处的螺栓应对角均匀紧固到位；测量滑块与调节盘间的间隙在合格范围内。

b） 运行中，推杆轴线水平度变差，造成调节盘与滑块工作面产生夹角，在叶片角度调节过程中，滑块发生偏斜接触磨损。引起推杆轴线水平度变差的原因包括推杆轴衬磨损[4]，支撑盘铜环磨损，推杆弯曲度偏大等原因。

对策：检修时，更换磨损的推杆轴衬。通常情况下，推杆轴衬在120°范围内会出现1～1.5 mm的不均匀磨损，推杆与推杆轴衬间隙应控制在0.1 mm[5]，测量推杆弯曲度，超标的推杆应及时更换；检查支撑盘铜环磨损情况，确保铜环无局部磨损。

c） 调节盘变形或表面粗糙度较大，导致滑块工作面与调节盘长期接触，摩擦阻力较大，引起滑块工作面磨损。

对策：检查调节盘平整度，两件调节盘合在一起时，测量其中间间隙，并确认平整度；砂纸磨光调节盘表面，降低调节盘表面粗糙度，减少滑块相对滑动时的摩擦阻力，并在滑块工作面涂抹抗咬丝脂润滑脂，减小摩擦阻力，以降低滑块磨损。

d） 叶片旋转阻力大，引起叶片调节过程中滑块受力增大，相对滑动时摩擦阻力增加，造成滑块磨损。

对策：检修时，逐一检查叶片旋转阻力情况，若发现阻力较大，应及时拆解叶柄等部件，分析轴承滚动体损坏、轴承缺润滑脂、叶柄螺母锁紧力大、叶柄轴衬处有沉积灰垢等原因[6]，排除导致风机叶片旋转阻力增大的原因。

4 结束语

叶片调节装置作为轴流风机的核心部件，其检修安装质量直接决定着风机的稳定运行。通过不断总结改进检修工序和质量点，消除了叶片滑块磨损问题，实现了风机大修后可连续3 年稳定运行，不需解体大修。在消除叶片滑块磨损引起的风机设备故障基础上，还应加强风机的日常点检维护和振动频谱监测，分析影响造成风机振动值超标的原因，制定更精细有效的检修措施，提高风机运行的可靠性。