火电厂轴流式引风机动叶卡涩异常原因分析及运行控制措施

摘要：引风机动叶卡涩是火电厂锅炉运行中常见的设备异常问题，可能导致炉膛负压波动、风机抢风甚至机组非计划停运。本文以某电厂引风机动叶卡涩事件为例，结合设备运行参数及现场检查结果，系统分析动叶卡涩的机械磨损、积灰粘连、润滑失效及控制逻辑缺陷等多重成因，并提出涵盖运行监控优化、设备维护强化、应急处置能力提升及技术改进的综合性控制措施。通过实施验证，机组故障率下降42%，动叶调节稳定性显著提升，为同类问题提供了可借鉴的解决方案。

关键词：引风机；动叶卡涩；积灰磨损；运行优化；振动监测

0 概述

引风机作为锅炉风烟系统的核心设备，其动叶调节能力直接影响炉膛负压稳定性与燃烧效率。近年来，随着火电机组深度调峰需求增加，引风机动叶频繁调节导致的机械磨损与积灰问题愈发突出。据统计，国内亚临界机组因动叶卡涩引发的非计划停运占比达12%～15%。某电厂单侧引风机多次出现指令与反馈偏差超限、自动切手动事件，暴露出设备可靠性不足与运行管理漏洞。本文基于故障案例，通过现场实践，提出系统性解决方案，旨在为行业提供技术参考。

1 案例简介

2.1 设备概况

某电厂配备两台双级动叶可调轴流式引风机（型号：HU25246-222G），设计风量942000m³/h，全压11.9kPa，电机功率4400kW。动叶调节机构采用液压伺服系统，通过DCS实现自动控制，反馈信号精度要求±1%。

2.2 故障现象

异常发生时，该引风机动叶指令49.45%，反馈仅39.45%，偏差达10%触发自动切手动。现场检查发现：电动头无报警信号，但执行机构盘动阻力较大；动叶根部积灰厚度约3mm，叶片表面存在磨损痕迹；润滑油箱油位正常，但油质浑浊，黏度下降15%。经手动盘动后动叶恢复调节功能，但后续仍偶发卡涩，存在抢风及MFT风险。

2 原因分析

2.1 机械磨损与积灰粘连

主要原因有：（1）传动部件磨损。动叶连杆销轴与轴承长期受交变应力作用，间隙扩大至0.5mm（标准≤0.2mm），导致传动迟滞。齿轮箱啮合面因润滑不良出现点蚀，扭矩传递效率下降20%。（2）积灰沉积机制；烟气中飞灰（SiO₂、Al₂O₃含量＞60%）在叶片根部低温区（＜150℃）凝结，形成硬质积灰层。动叶长期停留于39%开度时，局部流速降低，积灰速率加快至0.2mm/100h（正常工况0.05mm/100h）。

2.2 润滑系统失效

主要原因有：（1）油品劣化。润滑油酸值（KOH）升至1.8mg/g（标准≤0.5mg/g），氧化产物形成胶质堵塞滤网，油路流量下降30%。（2）油温控制不足。夏季环境温度升高时，油温达55℃（要求≤45℃），黏度下降加剧磨损。

2.3 控制逻辑缺陷

主要原因有：（1）反馈信号漂移。电位器式传感器受振动影响，线性度偏差达±2.5%，导致DCS误判动叶位置。（2）保护阈值单一。仅设置3%偏差报警，未分级响应，无法提前预警渐进性故障。

3 控制措施

3.1参数分级预警与动态调节

控制措施有：（1）分级预警机制。基于动叶指令与反馈偏差的严重程度，将预警分为三级。一级预警（偏差3%～5%）触发DCS声光报警，运行人员需立即检查风机电流、振动及油温参数，并通过调整对侧引风机动叶开度（幅度≤2%），将电流偏差控制在±5A范围内。同时，限制机组负荷波动（升降速率≤3MW/min），避免扰动加剧动叶卡涩；二级预警（偏差5%～10%）自动闭锁机组升/降负荷指令，启动应急预案。运行人员需就地检查执行机构阻力、积灰情况及润滑油状态，若发现异常，立即切换至手动模式，并按照风机动叶就地操作步骤进行盘动复位；三级预警（偏差＞10%）联锁保护动作，自动打跳2A引风机，并按FEA顺序停运部分制粉系统（保留至少3套运行），降负荷至160MW。在此过程中，需实时监测空预器排烟温度（控制≤150℃）及炉膛负压（-50～+50Pa），并启动等离子稳燃系统，防止燃烧恶化。（2）动态平衡算法优化。在DCS中嵌入模糊PID控制模块，以两台引风机电流差为反馈量，实时修正动叶开度指令。例如，当电流差ΔI≥8A时，PID输出系数Kp自动提升20%，加快调节响应速度；当ΔI≤3A时，切换至积分主导模式（Ki=0.8），减少超调。实践表明，该算法可将电流偏差稳定在±3A内，抢风概率降低65%。

3.2运行参数精细化监控

控制措施有：（1）增设动叶开度历史曲线与实时趋势对比功能，要求每15分钟记录一次指令、反馈、电流及振动数据，并生成日报表。对连续2小时开度波动＜1%的工况，系统自动提示“动叶活动不足”，强制运行人员执行每班活动试验。（2）引入炉膛负压与氧量耦合分析模型，当负压波动幅度＞100Pa/min时，自动限制引风机动叶调节速率（≤1%/s），避免因快速动作导致机械冲击。

3.3 设备维护强化

控制措施有：（1）润滑系统升级与油品管理。基于润滑油选型与冷却改造，原矿物基润滑油（L-HM46）更换为合成酯型高温润滑油（L-HV68），其黏度指数从95提升至160，闪点从200℃提高至240℃，可在55℃环境下保持稳定润滑性能。同时，在油箱外部加装板式油冷器（换热面积2m²），通过循环水（流量5m³/h，温度≤30℃）将油温控制在40℃±2℃范围内。强化在线油质监测，安装颗粒计数器（ISO 4406标准）与水分传感器（精度±3%RH），实时监测油液中颗粒物尺寸（≥4μm、≥6μm、≥14μm）及含水量（限值≤0.03%）。当颗粒污染度达NAS 9级或水分超限时，系统自动启动旁路过滤装置，并报警提示换油。维护周期从3个月延长至6个月，年换油成本减少12万元。（2）积灰清理与抗粘附涂层。通过高压蒸汽吹扫工艺，利用停机检修期间，使用1.5MPa、250℃的过热蒸汽，配合旋转喷头（转速30r/min）对动叶根部进行360°吹扫，吹扫时间≥20min/叶片。吹扫后采用内窥镜检测，确保积灰厚度≤0.5mm；采用表面涂层技术，在动叶表面喷涂50μm厚碳化钨（WC-12Co）涂层，经显微硬度测试（HV0.3=1250）与高温氧化实验（600℃/100h增重＜1mg/cm²），证实其抗飞灰磨损性能较原涂层提升3倍。同时，涂层表面粗糙度Ra从3.2μm降至0.8μm，减少灰粒附着率40%。

4 结语

引风机动叶卡涩是机械磨损、积灰粘连与控制逻辑缺陷共同作用的结果，需采取“监测-维护-技改”一体化措施。优化后的分级预警与动态平衡策略可有效降低抢风风险，振动监测与涂层技术为行业提供了新思路。未来研究方向包括开发耐高温抗积灰复合材料、探索基于数字孪生的故障仿真平台。

参考文献：

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[2] GB/T 19073-2018：风力发电机组齿轮箱技术条件[S]. 北京： 中国标准出版社， 2018.

[3] 刘振华， 王建国：火电厂引风机动叶卡涩故障分析与处理[J]. 电力安全技术， 2020， 22（6）： 34-38.

陈熙（1988.08-），国能（泉州）热电有限公司，工程师，长年从事热电领域生产运行工作，联系电话15160751269，邮箱877798320@qq.com，福建省泉州市泉港区南埔镇柯厝村，邮编362804。