1000MW火电机组引风机失速处理与并列运行优化

缪智平1梁卓越1王羽1罗立权1温翔宇1赵

（1.国电浙江北仑第一发电有限公司浙江宁波315800；2.国电内蒙古东胜热电有限公司内蒙古鄂尔多斯017000）

摘要：针对1000MW超超临界燃煤火力发电机组，分析三台引风机并列运行的控制逻辑和引风机失速的机理，提出处理引风机失速的应急措施，优化三台引风机并列运行的安全稳定性。结果表明，引风机运行方式由原来两台汽动引风机并列运行，电动引风机备用，改为三台引风机并列运行。汽动引风机由再热蒸汽驱动，转速调节滞后；电动引风机由电动机驱动，转速响应快。三台引风机有可能转速不一致，导致转速低的引风机被闷住，出现出力不足或失速等异常工况。影响静叶调节型引风机冲角和失速的因素包括转速和烟气流量。冲角和失速概率随流量降低而增大，随引风机转速增加而增大。引风机失速可等效为烟道阻力增大，失速现象越严重，等效烟道阻力越大。使失速引风机恢复正常的方法包括降低其转速，降低其失速临界流量；降低其烟道阻力和引风机前后差压，增加其烟气流量。

关键词：燃煤火力发电机组；汽动引风机；引风机失速；三台引风机并列运行；引风机叶片冲角

1.引言

随着燃煤火力发电站深度减排的改造，锅炉引风机系统有了较大的改变[1-3]。不仅引风机更换为新型号，运行方式也有了很大的变化，正常运行时每台机组将保持三台引风机并列运行[2-4]。三台引风机中两台由背压机驱动，一台由变频电机驱动，特性不一致[3-5]。因此，有必要对新运行方式下的引风机操作进行分析，研究引风机并列运行的特点，优化运行。

本研究拟针对1000MW超超临界燃煤火力发电机组，分析三台引风机并列运行的控制逻辑和引风机失速的机理，提出处理引风机失速的应急措施，优化三台引风机并列运行的安全稳定性。本文的分析有助于了解引风机失速的过程、规律，以及事故处理方法和机理，优化三台引风机并列运行的方法，提高机组运行安全性和经济性。

2.引风机系统

以北仑电厂1000MW超超临界湿冷燃煤火力发电机组为例进行分析。在深度减排改造中，引风机A、B、C更换为新型号的风机，引风机A、B、C增装进口旁路挡板。汽动引风机A、B出口挡板换型。电动引风机C由电动工频改为电动变频，进、出口挡板换型。

引风机运行方式由原来正常运行时两台汽动引风机并列运行，电动引风机备用，改为现在正常运行时三台引风机并列运行。锅炉负压由引风机转速控制，三台引风机的转速保持同步调整。

3.引风机失速的过程分析

汽动引风机由背压机驱动，汽源是低温再热器出口蒸汽。当再热蒸汽压力变化速度过快，造成背压机调节滞后，引风机实际转速与转速指令偏差大，转速响应慢，汽动引风机出力不足。电动引风机由电动机驱动，转速响应快。三台引风机有可能转速不一致，导致转速低的引风机被闷住，出现出力不足或失速等异常工况。

以一次电动引风机C失速的事故案例进行分析。主机调门剧烈波动，高旁开启。查看历史趋势，当时再热汽压力曾经突然下降，汽动引风机转速也随之降低，引风机出力下降。然后锅炉压力升高，三台引风机转速指令快速上升。电动引风机快速响应，实际转速与指令同步上升。但汽动引风机调节慢，转速继续下降一段时间后才回升。

当锅炉炉膛压力下降，引风机转速指令下降，电动引风机转速随之下降，但汽动引风机出力恢复，汽动引风机转速继续升高超过了指令。当汽动引风机转速大于电动引风机50r/min时，电动引风机出现失速报警。

4.引风机失速的事故处理

由于引风机采用进口静叶的调节方式，引风机的并入和撤出对系统的扰动较大。引风机失速时，机组负荷550MW，总风量1936t/h，三台引风机运行，转速自动控制。引风机进出口挡板全开，进口旁路挡板全关。电动引风机C失速的参数如表1所示。

5.引风机失速的机理分析

引风机处于正常工况时，冲角很小，气流绕过叶片保持流线状态。冲角定义为气流方向与叶片叶弦的夹角。当冲角超过某一临界值时，叶片背面流动恶化，边界层受到破坏，在叶片背面尾端出现涡流区，即“失速”现象。冲角大于临界值越多，失速现象越严重，流体的流动阻力越大，使叶片附近流道阻塞，同时风机风压也随之迅速降低。

风机的叶片在加工及安装的过程中，叶片的形状和安装角不可能完全保持一致。当运行工况变化，使流动方向发生偏离时，各个叶片进口处的冲角可能不一致。如果某一叶片的冲角达到临界值，就首先在该叶片上发生失速，而不会所有叶片都同时发生失速，未失速的叶片仍能保持一定的出力。当风机刚启动或负荷很低时，风机失速的可能性非常小。

影响静叶调节型引风机冲角和失速的因素包括转速和烟气流量。冲角和失速概率随流量降低而增大，随引风机转速增加而增大。引风机失速可以等效为烟道阻力增大，失速现象越严重，等效烟道阻力越大。

三台引风机并列运行，转速相同时，一旦一台引风机失速，烟道阻力变大，出口压力降低，进一步会降低烟气流量，使失速现象加剧，形成正反馈，最终完全失速，并一直保持失速状态。使失速引风机恢复正常的方法包括降低其转速，降低其失速临界流量；降低其烟道阻力和引风机前后差压，增加其烟气流量。

6.结论

针对1000MW超超临界燃煤火力发电机组，分析三台引风机并列运行的控制逻辑和引风机失速的规律，提出处理引风机失速的应急措施，优化三台引风机并列运行的安全稳定性。结果表明：

（1）引风机运行方式由原来正常运行时两台汽动引风机并列运行，电动引风机备用，改为现在正常运行时三台引风机并列运行。锅炉负压由引风机转速控制，三台引风机的转速保持同步调整。

（2）汽动引风机由再热蒸汽驱动，转速调节滞后；电动引风机由电动机驱动，转速响应快。三台引风机有可能转速不一致，导致转速低的引风机被闷住，出现出力不足或失速等异常工况。

（3）由于引风机采用进口静叶的调节方式，引风机的并入和撤出对系统的扰动较大。引风机失速时，控制引风机进口旁路挡板，扩大烟气流量，增大烟气阻力，提升引风机出口压力和电流，逐渐增加失速引风机的出力。将失速引风机进口完全切至旁路，手动降低失速引风机转速，电机电流、烟气流量、出口压力降低。缓慢提高失速引风机转速，使其和其余引风机转速一致，投入转速自动，电流明显变大，缓慢全开进口挡板，全关进口旁路挡板，失速引风机逐步并回风烟系统。

（4）影响静叶调节型引风机冲角和失速的因素包括转速和烟气流量。冲角和失速概率随流量降低而增大，随引风机转速增加而增大。引风机失速可以等效为烟道阻力增大，失速现象越严重，等效烟道阻力越大。使失速引风机恢复正常的方法包括降低其转速，降低其失速临界流量；降低其烟道阻力和引风机前后差压，增加其烟气流量。

参考文献

[1]张二祥，祁小红，兰俊生，马俊峰，陈鑫峰，赵俊杰.330MW锅炉引风机调节特性与燃烧配风研究[J].电力设备，2017，（26）：205，208.

[2]包海斌，陆海涛，张营日，刘德刚，瞿炜峰，赵俊杰.超低排放改造和风道优化对引风机功耗的影响[J].电力设备，2017，（4）：269-270.

[3]胡伟，胡剑刚，吴豪，周健，赵俊杰.火电厂引风机振动大的诊断分析与运行优化[J].防护工程，2017，（21），215.

[4]王洋，贺筝，刘静然，毛杰誉，赵俊杰.1000MW超超临界汽轮机轴承振动高分析与运行优化[J].电力设备，2016，（22）：203，205.

[5]温翔宇，陈笔，徐志兵，李洪山，赵俊杰.1000MW超超临界火力发电机组深度节能技术分析[J].工程技术，2016，（7）：191-192.