火力发电厂引风机失速与喘振的对策

在火力发电厂中引风机是重要的辅机，担负着把燃烧生成的烟气及飞灰排出炉外的任务，同时还克服空气流经各个部件和烟气流经各受热面的流动阻力。因此，引风机对火力发电厂的安全性和经济性起着重要的作用，它与主机的合理配合才能使整个机组正常运转。目前在600MW 以上的火电机组中广泛采用轴流式风机作引风机，可帮助煤炭有效燃烧，提高发电效率，但其在运行时容易出现失速和喘振问题，影响生产效率，而且引起失速的因素是多方面，如安装、风机质量、使用科学程度等这些都会引起风机失速。

1 某火力发电厂2号机组引风机投运情况

某火力发电厂在二期建设工程中需要设计引风机，该风机组设计为两台轴流式风机并列运行，风机的TB 工况与B-MCR 工况分别为：风机入口体积流量（m3/s）637.7、537，风机入口质量流量（kg/s）505.346、441.47，风机入口温度（℃）115、105，入口烟气密度（kg/m3）0.8129、0.8438，风机入口全压（Pa）-6000、-5000，风机入口静压（Pa）-6158.5、-5116.6，风机出口全压（Pa）4861、4051，风机出口静压（Pa）4689.8、3923.5，风机全压升（Pa）10919.1、9094.3，风机静压升（Pa）10848.3、9040.1，风机出口风温（℃）140.5、127.4，风机全压效率（%）87.42、87.41，风机轴功率（kW）7647、5400，风机转速（r/min）996、996。

2号机组两台引风机安装完成后，进行风机调试阶段工作时引风机多次出现失速和喘振情况。两台引风机在运行过程中，A 引风机的动叶开度为25%，B 引风机的动叶开度为28%，两组引风机的动叶执行控制方式主要采用的是自动控制模式。在调试过程中，对B 引风机执行动力控制时出现了B 引风机失速情况，随后引起A 引风机出现了出力受阻情况。由于两个引风机动力控制处于自动控制状态，B 引风机出现失速引起A 引风机出力受限，为了实现A引风机有效出力需增加引风机动叶角度。通过调整，A 引风机动叶开度增加到66%，B 引风机动叶开度逐渐减小，经过风机控制人员干预后对B 引风机停止运行一次。

从上述情况分析，出现问题B 引风机虽是主要诱因，但还存在其它因素的影响，这种因素可能存在于引风机的叶片本身，引风机叶片本身如果有设计缺陷也会引起风机的失速和喘振。同时在本次检查中还发现风机安装的喘振探头在本次事故中没有发挥作用，其作用本应是当引风机运行到喘振区间时探头会发出警报，同时会干预引风机的自动控制系统，并将发生喘振的引风机动叶调整到25度。本次故障发生后，主要采用的措施是对B 引风机开展检查工作并对不合理部位进行调整；然后是对喘振探头开展检修工作，再次验证喘振探头功能，然后投入正常运行。

2018年5月2 号机组的A 引风机出现了一次喘振和失速情况，但该次出现时间较短，且出现该种现象时引风机的喘振探头工作正常，所以引风机能够很快恢复正常运转。在该年的大型检修期间对两台引风机都开展了全面的维修检查工作，发现两个引风机动叶角度都有偏差，而且最大偏差已达到3度；还发现两个引风机叶片的径向间隙也出现超差问题。这些在检修中找出的问题都采取了相应的方法进行逐一解决，使引风机正常运行。

2 引风机失速发生时的检查

引风机设备的检查。可从引起风机失速和喘振的四个方面开展检修：引风机出现失速和喘振现象和两台引风机动叶角度不一致有关系，需着重对该方面问题开展检查；一台引风机自身的前后两级动叶角度不一致，该种情况下会引起风机出现失速和喘振现象，需注重检查；一台引风机中的动叶，在每一级中如出现动叶角度不一致问题也会引起失速和喘振问题；引风机在长期运行过程中如叶片出现结垢，也会引起风机失速和喘振[1]。

风道设计的相关参数检查。引风机失速和喘振情况和风机设计的参数可能有关系，因此还需对设计的引风机参数开展检查，其主要有两个方面：引风机的参数设计中，如出现两侧风机对应风道阻力不相同情况下会引起引风机的失速和喘振问题；引风机参数设计过程中，风机的进口阻力设计太大会引起引风机的失速和喘振[2]。

引风机执行机构设备检查。引风机中执行机构设备出现问题也会影响风机失速和喘振问题，可从两个方面开展检查：执行机构动作角度和风机内部动叶执行角度不一致情况下会引起风机的失速和喘振现象；执行机构信号出现晃动会引起风机失速和喘振现象，执行机构动作太快也会引起风机的失速和喘振[3]。

逻辑回路检查和测量系统检查。引风机系统中如逻辑回路或测量系统出现问题会引起风机的失速和喘振，具体包括两方面：喘振探头主要作用是控制风机失速和喘振情况，因此在发生风机失速和喘振时首先需检查喘振探头是否安装正确；风机出现喘振和报警系统是否有效运转有关系，因此还需对报警系统开展检查工作。

3 引风机失速的防治措施

引风机出现失速现象可能是多方因素造成，如在引风机的选型出现问题、制作质量不过关、安装不科学、调试不科学、运行不科学等方面的因素都会引起引风机出现失速，为保证引风机能够正常运行需要严格保证以上各项工序质量。

3.1 引风机的选型和设计

引风机的选型非常重要，一般火力发电厂在选择引风机时会交由设计单位选型设计。设计单位在选型设计时需火力发电厂提供使用参数，在提供参数时除燃煤所需要风量外，还需考虑由于煤炭种类改变带来的参数因素、介质温度变化带来的参数影响、管道变化带来的影响和风机特性变化带来的影响。其实影响因素还有许多，因此在选择引风机型号时引风机风量增加需有一定裕度。同时在提供设计单位风机使用参数时，需考虑因计算因素导致阻力计算时出现误差，而且这种误差是客观存在，所以还需考虑引风机压力裕度。

3.2 风烟道阻力的影响

在电厂实际运行中，当风烟系统按设计进行安装试运后风烟系统的管道特性已确定，但风烟系统的管道阻力是会随机组的运行受多种因素影响而发生变化，进而影响引风机的正常运行导致出现失速和喘振。

具体有：空气预热器、脱硝塔发生堵塞或严重积灰造成烟道阻力增大，使引风机运行在不稳定工况区。随着环保超低排放要求脱硝系统的运行出力增大，产生的硫酸氢铵增多导致空气预热器堵塞现象普遍存在。因此采取有效措施控制脱硝塔氨气逃逸率、合理安排吹灰频次，确保烟风道畅通，减小风烟道阻力，防止引风机出现失速和喘振；烟风门、挡板卡涩或操作不当误关造成烟道阻力增大。检修人员应加强定检定修，及时发现和处理卡涩或指示与开度不一致的烟风门、挡板，运行人员要保证操作质量；锅炉本体或尾部烟道漏风严重会使烟气体积相应增大、烟气流动速度变快，炉膛内部温度就会随着降低，导致燃料燃烧不完全不充分，使烟道尾部的受热面发生堵灰，从而导致风烟道的阻力增大，风机的运行工况点进入非稳定的工作区域，发生失速的现象。因此检修计划中要专门安排对风烟系统磨损和堵塞排查和处理工作，有条件的要进行风烟系统的风压试验，确保风烟道的阻力特性不变；锅炉负荷变化幅度大或煤种偏离。在低负荷运行下当锅炉负荷发生较大的幅度波动时、或实际入炉煤种偏离设计煤种，尤其是在煤种当中的灰分或硫分超量时，燃烧产生的烟气中就会产生大量铁离子和硫酸盐，使烟道系统中的空气预热器、脱硝塔等结渣堵灰造成风烟道的阻力增大，如长时间没有进行解决就会破坏风烟道的阻力特性曲线，造成引风机失速的现象。

影响风烟道阻力的因素有很多，造成引风机失速和喘振后，通过限制机组负荷、降低锅炉送引风量、迅速关小失速引风机动叶等方式避免引风机进去失速区或尽快回到稳定工况区运行，这些都是应急的处理方法。只有确保风烟道畅通、减小风烟道阻力才能真正起到预防风机失速和喘振的作用。如运行中保证空气预热器蓄热片积灰能够及时清除，空气预热器风、烟侧前后压差控制在设计值范围内；根据环境温度与煤含硫量的变化及时投入热风再循环或暖风器，避免空气预热器冷端腐蚀造成风阻增大；正常运行中尽量保持两台引风机的出力相平衡等。

3.3 运行控制

在一定的烟气流通流量下，管路阻力越大引风机出口风压越高引风机运行越接近于不稳定工况区；在系统阻力情况不变的情况下，引风机出力越小引风机运行点越接近不稳定工况区。如果是在低负荷区域出现失速，如引风机启动之初存在较大的初始工作阻力而风机叶片开度尚未打开、通风流量偏低，此时宜迅速增加风机叶片开度增加通风流量以脱离失速区，此种情况常见于火力发电厂的湿法烟气脱硫系统。如果是在高负荷区域出现失速，此时宜适当降低引风机开度以脱离失速区。

两台引风机并列运行工况下更易出现风机失速的情况，尤其是两台引风机的出力差别较大时，此时出力较大的引风机已在引风机出入口形成较大的压升，此压升将同时作用于出力较小的引风机两端，由此使该台出力较小的风机处在了高压升、低流量的工况下从而易形成引风机的失速。一旦发生并列引风机失速应迅速关小失速风机的动叶，相应关小未失速风机的导叶开度，使并列运行的两台引风机动叶开度、电流相接近，是使引风机快速脱离失速区域的解决办法。

3.4 引风机失速的监测控制

除在正常运行中注意使引风机避免长时间处在失速区运行外，对引风机的失速进行监测和预警非常必要。当前常用方法是采用风压探针测定风机某一部位的风压情况，由压力开关最终生成失速信号，根据所测风压的变化来判断引风机是否出现失速。而风压的取压点测点位置、风压的失速判断值等，则因风机生产厂家、设备类型等有所不同。由失速信号所关联的相关联锁保护，目前各家风机制造厂家所做的设定是延时数秒(常见有15秒、30秒)后停机保护动作，国外有制造厂家另外还有在失速信号出现后立即减小导叶开度至安全区的设定。

在实际的调试及运行过程中，上述逻辑所存在的缺陷曾导致机组烟风系统巨大扰动。某600MW机组在满负荷运行过程中，脱硫增压风机失速信号出现动作(持续时间不到5秒)，导致增压风机叶片开度强制减少，从而使引风机出口压力迅速窜升，引风机进入失速区，锅炉炉膛负升至1000Pa 以上险些触发MFT。除联锁保护的逻辑设定存在一定盲区之外，感压元件的不稳定性也会引发此类意外。失速信号感压元件通常安装于引风机本体上，在引风机振动等外因的干扰下易出现动作值漂移，出现误动的可靠性较大，也易造成不必要的引风机保护动作。

对上述联锁保护进行调整可通过两种方法进行：在既有失速信号仅有单个信号监测的情况下，宜将其后续联锁取消，调整为仅有报警作用；提高失速信号的可靠性，如设三个失速信号进行三取二的判断，在确认失速信号动作后触发联锁动作，同时原有的联锁也要进行调整以避免出现引风机出口憋压的情况。除完成引风机常规调试项目外，必须对引风机制造厂提供的理论失速曲线按现场条件进行修正，进而标定特定环境下风机真实的理论失速曲线及实际操作控制曲线。

出现引风机的失速现象和设计、制造、安装、运行工况和方式等都有密切关系。因此控制引风机失速问题需严格控制设计参数，控制生产程序和安装程序，合理安排引风机的运行工况和方式，加强风烟系统的定检定修工作，做好以上控制工作可有效防止引风机失速问题的出现，确保机组的安全稳定运行，提高机组的运行经济效益。