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100MW机组锅炉烟风管道振动和风机积灰振动的消除
发布时间：2013-08-23 08:20 来源：未知
1、设备概况
娘子关发电厂1号炉系哈尔滨锅炉厂制造的HG- 410／100 -8型锅炉，配备2台Y4 - 73 11№25D型引风机，2台G4 - 73 -11№22D型送风机，以及湿式水膜除尘器，管式空气预热器（空预器）。长期以来，送风机进口至空预器进口管道，除尘器出口至引风机出口管道振动剧烈，严重时导致管道撕裂；引风机因叶轮积灰严重导致轴系不平衡振动，平均每3天需降负荷清灰，严重影响机组的安全运行。对此，电厂在送风机进口轴向导流板后安装了叶片整流器，并采取了调节水膜除尘器喷嘴、加固烟道等措施，但收效甚微。2000年，电厂与国电热工研究院（热工院）进行合作，共同探讨解决方法，富通新能源销售生物质锅炉，生物质锅炉主要燃烧木屑颗粒机压制的木屑生物质颗粒燃料。
2、烟风道振动的分类及特征
烟风道的振动是由其内部气流的压力脉动引起的，根据对锅炉烟风道振动处理的经验和电厂烟风道系统发生振动的实况，大致可分为5类：
(1)“卡门”涡流振动 其发生在锅炉烟道及应用管式空预器机组的送风道中，主要特点是振动频率随风量的变化而变化，一般振动频率超过40 Hz，并且伴有强烈噪音。
(2)“中心涡”诱导振动 其发生在轴向档板调节的大型宽叶片离心式风机中。当进口档板开度为30%—60%时振动较大；档板满开或全关时，振动基本消失。根据在利港电厂和郑州热电厂的实测结果显示，其压力脉动幅值可达3 500 Pa，对管道危害较大。其频率为转速的2倍或1.5倍。目前消除该振动的有效方法是加装叶片整流器。
(3)旋转脱流诱导振动 它是由于风机本身特性与管网阻力不匹配引起。当风机运行在小流量区域，气流通过叶片通道时，由于叶片附面层发生分离，不能保证气流平稳流出，产生旋转失速导致压力脉动。该压力脉动的幅值可达5 000 Pa，其频率为风机转速频率的213。
(4)风道局部涡流诱导振动 由于烟风道某些部分设计不合理，导致出现局部涡流，其振动频率一般为风机转速频率，且振幅随负荷的加大而增加。
(5)管道结构刚度不足 由于管道设计不合理所致。
3、娘子关电厂烟风道振动的判断及处理
为正确判断引起烟风道振动的原因，对管道振动进行了频谱测试。
采用速度传感器分别在送风道和烟道进行拾振，通过CF - 250振动仪进行振动频谱分析，共进行了3个工况的测试，测试结果见表1。
由表1可见，送风道振动频率不随风机开度的变化而变化，振动频率为风机转速频率的213，但送风道的振幅随风机档板的开大而增大。送风道振动时，没有伴随强烈的噪音，而且振频不变，故可以首先否定空预器“卡门”涡流引起的振动。
为进一步判断振动原因，进行了送风机热态试验，结果见表2。
由热态试验可知，实际运行点比转速为53，而4-73型风机的最佳运行点比转速为73，故送风机运行点己远远偏离风机高效区的小流量区域，因而易产生旋转失速，导致送风机管道的振动。由此可见，送风机与送风道阻力不匹配是导致送风道振动的主要原因。因此，计划在机组大修期间将其改为热工院设计的5-53型高效送风机。
烟道的振动与风机开度的变化没有关系，振动频率为稳定的转速一倍频，振幅也基本无变化。检查认为烟道布置基本合理，故推断风道的加固质量差是导致烟道振动的主要原因。
4、积灰振动的分析及处理
为彻底解决引风机叶轮积灰振动问题．该厂联合热工院进行了引风机的热态性能测试，结果见表3。
根据测试结果，认为导致叶轮积灰振动的主要原因有：(1)风机为机翼型叶片，叶片头部因翼型弧度大极易导致积灰；(2)风机选型较大，机组满发时，引风机档板开度只有60%，档板门开度小，导致风机进口气流预旋大，从而加剧了叶片积灰。
根据现场情况，决定采用热工院更换直板叶片叶轮的建议，通过改变叶片的流线，降低叶片积灰。
5、改造结果
2000年8月，娘子关发电厂在1号炉大修的过程中，对送、引风机进行了改造，即将送风机改为5 -53型高效送风机，引风机改为4-68型直板叶片风机，同时对烟道的支撑进行了检查。结果发现，因燃煤含硫量高，部分烟道的支撑已经腐蚀断裂，引风机机壳变形严重，这也证实了烟道振动是由于自身的刚性不足引起的推测，因而，对其进行了更换和加固。
2000年10月大修结束至今，该厂未再发生过烟风道振动和引风机积灰振动现象，送风机及引风机电耗下降，保证了机组的安全、经济运行。
