提高空预器电机运行可靠性的实践

郑杰

摘要：空预器对于火力发电厂是十分重要的设备，为保障其可靠运行，某厂利用检修停机的机会，对300MW机组空预器的电气回路进行改造，基本上解决了空预器不明原因跳闸等问题，目前改造后的电气回路运行正常，无缺陷发生。

Abstract： The air preheater is a very important equipment for thermal power plants. In order to ensure its reliable operation， a plant took the opportunity of maintenance and shutdown to transform the electrical circuit of the air preheater of a 300MW unit， which basically solved the unknown cause of the air preheater for problems such as tripping. The electrical circuit after the transformation is currently operating normally without defects.

关键词：空预器;一次回路;二次回路;改造

Key words： air preheater;primary circuit;secondary circuit;transformation

中图分类号：TM621                                      文献标识码：A                                  文章编号：1006-4311（2020）23-0118-02

1  概述

某廠300MW机组于2007年投产运行，至今已十数余年。锅炉采用的空气预热器型号为LAP10320/883，即受热面旋转的回转式空预器，又称容克式空预器。每台锅炉配置两台空预器，安装于烟道尾部，转子的受热元件在烟气侧从烟气中吸收热量，通过空气侧时，再将热量传递给空气。由于转子缓慢旋转，传热元件交替地通过烟气侧和空气侧通道，当传热元件与烟气接触时吸收热量并积累起来，与空气接触时释放储存的热量来加热空气，如此周而复始[1]。

空预器对于锅炉经济运行来说，是非常重要的设备，它可以通过换热，有效降低排烟温度，提高锅炉的效率;送进炉膛的一二次风被预热，有利于燃料的着火和燃烧，减少燃料不完全燃烧的损失，可以有效提高燃烧效率。

若机组正常运行中，空预器电机由于某种原因停转，仍处于烟气和空气气流中的转子，将发生不对称变形，再次启动时将会产生困难，甚至造成轴承和预热器严重损坏。[1]因此，某厂300MW机组DCS逻辑中设置两台空预器的主、辅电机均停止后，经15秒延时触发MFT，灭火保护动作。一旦在运行中发生停转，应尽一切可能尽快恢复其转动，可以用手轮盘转空预器，在采取上述措施的同时，应尽快找出停转的原因，以便尽快消除缺陷恢复正常运行。若空预器电机由于其二次回路不可靠，比如：合闸回路接点接触不良等原因，造成空预器电机跳闸，将对设备安全产生威胁，并影响机组的正常运行，若主、辅电机切换不正常，将触发灭火保护，造成严重的后果。可见，保证空预器控制回路的可靠，是至关重要的。

2  运行中发现的一些问题

某厂300MW机组空预器在近年来运行中，存在一些问题，如下：

2.1 位置方面

空预器控制柜的原位置在锅炉房6.3m平台，处于空预器支撑轴承旁，位置如图1，由于空预器为三分仓结构，压差较大，漏风率较大，而控制柜所处环境狭小，散热和空气流通较差，落灰严重，环境恶劣，由于空预器控制柜运行时间长，密封性下降，柜内元器件积灰严重，不利于空预器的可靠控制;控制柜周围环境温度高，散热条件有限，柜内变频器和元器件容易过热，老化严重。

2.2 回路方面

空预器的控制回路存在不合理的设计，在运行过程中多次出现不明原因跳闸情况，经检查发现其回路中存在问题如图2所示。

①图2中方框1，主、辅电机一次回路中接触器的主触点CA、CB位于电源开关ZKA1、ZKB1下口，变频器输入侧的上口，这样设计的缺陷就是若电机事故跳闸停止后，变频器也会立即失电，变频器失电后，运行和检修人员无法查看内部报警以及参数，影响故障判断。

②图2中方框2，控制柜的柜顶冷却风扇回路，是由主、辅电机接触器的辅助常开触点CA、CB，串联风扇启动按钮FK来启动风扇的。由于运行时间较长，以及环境恶劣，CA、CB触点接触不良，经常会导致柜顶风扇停转，影响柜内元器件散热，加速设备老化，并且影响变频器正常工作和使用寿命，甚至造成变频器的损坏。

③图2中方框3，主电机变频器得电控制回路中，CA接触器线圈串联着两个常闭接点，一个是CB的常闭接点，也就是辅电机的闭锁接点，即主电机与辅电机相互闭锁，不能同时启动，一个是热偶RJA的常闭接点。这两个常闭接点，只要有一个接触不良的，就会导致主电机控制回路失电，CA线圈释放，主电机跳闸，若此时没有正常联起辅电机，就可能造成锅炉灭火严重后果;若成功切换至辅电机，由于主电机接触器CA辅助常闭触点串接在辅电机变频器得电控制回路中，则无法更换主电机接触器CA，强行更换会导致辅电机跳闸，可见，此回路设计不合理，并且非常不利于检修人员维护操作。

2.3 电机方面

空预器电机的位置在锅炉房6.3m平台，处于空预器支撑轴承旁，由于空预器的结构导致其漏风率较大，所以电机运行环境处粉尘较大，粉尘主要对电机轴上两头的轴承有影响，轴承坏后引起定子与转子相磨发热，尽而烧坏线圈，最便捷的方法是对电机进行定期加油，而由于其机械结构的限制，即主辅电机转子连接与同一齿轮处，导致其中一台电机运行时，另一台电机无法停运加油维护，只能随即组检修时检查维护，大大减少了电机的寿命，以及降低了运行可靠性。

综上所述，为保证机组运行可靠性，以及设备运转稳定性，某厂利用机组检修期间，针对以上问题，对空预器的回路和电机进行改造。

3  改造具体内容

3.1 位置方面

针对环境恶劣以及散热情况差的改造：将空预器控制柜进行移位，由锅炉房6.3m平台，空预器支撑轴承侧，移至锅炉房12m平台，如图1。12m平台较为宽敞，通风良好，积灰情况得到改善，只要定期巡检、清扫，可以保证控制柜的良好运行环境;除此之外，散热情况也得到改善，有利于变频器的可靠运行。

3.2 回路方面

针对控制回路中的问题，逐一改进，如图3所示。

①图3中方框1，将主、辅电机一次回路中接触器的主触点CA、CB从电源开关ZKA1、ZKB1下口，变频器输入侧的上口，移动至变频器输出侧和电机之间，保证变频器在电机事故跳闸停止后，依然带电，可以保证故障报警信息不丢失，辅助运行和检修人员查看内部故障记录以及参数，及时准确处理缺陷，缩短消缺时间。②图3中方框2，控制柜的柜頂冷却风扇回路进行精简，取消主、辅电机接触器的辅助常开触点CA、CB，以及串联风扇启动按钮FK;更换为空开ZKF直接启动，有效防止因为CA、CB触点接触不良，导致柜顶风扇停转，保证柜内元器件散热，保证变频器可靠运行，延长其使用寿命。③图3中方框3，主电机变频器得电控制回路中，由原先CB的常闭接点串联热偶RJA的常闭接点，改为CB的常闭接点，并联一个可滑动的连片LP1。首先取消热偶RJA的常闭接点，减少由于接点不可靠造成回路断开的风险，投入变频器的过载保护，用来取代热偶的功能，防止电机过流。增加一个可滑动的连片LP1，正常运行时在断开位置，当辅电机接触器CB故障需要更换时，为防止主电机CB常闭接点断开，可将LP1滑至接通位置，更换接触器CB并测量其常闭接点可靠后，将LP1断开，恢复正常运行。保证在不停电的状态下，完成检修工作，减少了机组非停的风险。

3.3 电机方面

将原来使用的普通电机更换为轴承室具有加油孔的电机，这样可以在电机运行中根据电机运行工况定期补充或者更换润滑脂，从而提高了电机使用寿命以达到保证机组可靠运行的效果。

4  维护措施

改造后，针对运行中的空预器控制柜制定了维护措施，如下：①定期巡检，巡检内容包括：柜内风扇、变频本体风扇是否运转良好;元器件测温，温度是否偏高;LP1连片是否在正确位置;柜内是否积灰严重;电机是否有异响、发热;电机各部件温升是否超标;电机的散热、通风是否良好;电机的积灰是否严重等等。巡检结果记录成表格，便于日后查看。②定期清扫，清扫范围包括：两台空预器控制柜柜体外部，柜内变频器以及各元器件，电机处，清扫时要缓慢进行，并使用绝缘工器具，防止灰尘造成的短路。

5  结论

通过本次改造，空预器电气回路的可靠性得到提高，解决了空预器不明原因跳闸的问题，保证了主设备的正常运转，并且提高了维护的效率，缩短消缺时间，为机组可靠运行提供有利的保障。

致谢：在论文完成之际，特别感谢领导和同事对我的帮助，在选题和资料收集方面，感谢他们给我了宝贵的意见。由于我的学术水平有限，论文中难免有不足之处，恳请大家批评和指正。

参考文献：

[1]东方锅炉（集团）股份有限公司.回转式空气预热器说明书.

[2]卢常飞，董猛.垃圾焚烧CFB锅炉空预器一次风高温管腐蚀原因分析[J].价值工程，2019，38（25）：239-241.

[3]刘武.基于DCS的空预器吹灰顺序控制系统改造[J].价值工程，2016，35（03）：100-103.