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摘要：本文针对燃气—蒸汽联合循环电厂SCC6-5000F余热锅炉及燃机因三通挡板密封风机倒转导致机组跳机事故的实际案例，对三通挡板密封风机倒转的危害及原因进行了具体的分析，并提出具有针对性的处理措施。
关键词：三通挡板；密封风机倒转；分析；处理
1 密封风机倒转现象
1.1正常运行状态
燃机与余热锅炉之间的三通挡板，设计为2台密封风机就地自动位控制，一备一用。1#密封风机连续运行168h自动切换至2#密封风机，2#密封风机启动后，1#密封风机停止运行，待2#密封风机运转84h再次自动切换至1#密封风机，如此循环往复。当1#密封风机停止运转时，其对应出口逆止翻板回落并将1#密封风机出风口关闭，防止2#密封风机吹入风压室的空气逆流进入1#密封风机内，从而引起风量损失和逆流空气冲动风机叶轮倒转。此外，当任意一台运行中风机跳闸时将自动连锁启动备用风机；当三通挡板密封风差压信号消失时，备用风机也将自动连锁启动；否则，三通挡板在锅炉侧密封风压力消失20秒，处于单循环模式的燃机将保护跳闸。
1.2 故障运行状态
在1#密封风机自动连锁切换至2#密封风机时，1#风机停止运转后其出风口逆止翻板靠重力回落，由于惯性，风机无法立即停止运转，惰走期间尚有出风，而此时2#风机又以很快的速度立即启动并开始吹风，正在回落过程中的1#密封风机出风口逆止翻板，由于2#密封风机气流经出口后扩散角变大，扩散后气流再次将1#密封风机的出口逆止翻板吹到打开位置，气流逆流经1#密封风机叶轮后从风机进风口排出，从而冲动1#密封风机叶轮以较高速度倒转，产生有害振动及较大异响，同时损失密封风量，影响三通挡板密封风的冷却及密封效果。
2 三通挡板密封风机倒转的危害分析
2.1 对风机本体的危害
当风机在较高速度倒转时，若被自动连锁启动，会因扭矩过大而损坏电动机与叶轮转子轴之间的联轴器。风机叶轮通过固定装置同转轴牢固连接，在正向运转下，叶轮转子同转轴越转越紧，反之，则使叶轮松动甚至脱落，产生动静摩擦，严重危害风机运行安全及使用寿命。启动正在倒转的风机时，电动机须克服倒转力矩，然后再做正向运转，此时电动机启动力矩过大，将严重影响电动机的使用寿命甚至烧坏电动机。
2.2 对三通挡板的危害
由气流逆流引起的风机叶轮倒转，必定造成有效密封风量的损失及风差压力的降低，从而减弱密封风对三通挡板的密封和冷却效果，长此以往，将威胁三通挡板的安全运行，甚至导致三通挡板密封片因冷却不足而烧毁。尤其是在倒转情况下启动风机失败时，燃气轮机高温烟气（本机组排气温度为617℃）会在短时间内将无密封风冷却密封的三通挡板烧坏，届时将必须停机维护处理。
2.3 对余热锅炉的危害
当三通挡板位于锅炉侧且密封空气丢失或不足时，燃机高温烟气将会通过三通挡板两侧或低侧流入余热锅炉流通部件，对处于检修或停机状态的锅炉汽水管道等相关部件造成干烧损害，严重时造成安全事故。
2.4 降低机组经济效益
三通挡板密封风机倒转，将会不同程度的降低机组经济效益，增加机组运行风险和维护成本。当燃机单循环模式运行时，三通挡板在锅炉侧密封风压力消失20秒，燃机将逻辑保护跳闸；当燃机高温烟气将无密封风冷却密封的三通挡板烧坏时，必须停机维护处理。由此可见，保证三通挡板密封风机正常运行的必要性和紧迫性，亟待采取相应措施从根本上解决风机倒转这一故障，以降低机组安全运行的风险，提高机组运行经济效益。
3 解决措施
根据密封风机倒转原因的分析，现从人工就地启停风机操作、机械改造和逻辑优化等方面论述三通挡板密封风机倒转问题的解决。
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3.1 运行人员就地起停风机操作
为了让密封风机出风口逆止翻板有足够的时间在无气流扰动状态下关闭，依靠运行人员就地启停密封风机操作来解决其倒转问题，是短时间内在没有其他可靠解决措施时的首选方案。由于PLC就地控制画面中全部为英文界面，要求操作人员必须对操作流程和相关注意事项十分熟练。现以沙特扎瓦尔电厂为例，其具体操作步骤及相关注意事项如下所述。
3.1.1 操作步骤
①确认风机倒转后，把三通挡板控制开关切换至“LOCAL”位置，通过PLC控制面板停止2#风机运行，待扰动气流减小后1#风机出风口逆止翻板将自动回落关闭。②当就地听到密封风机出风口处有“铛”声时，应为1#密封风机逆止翻板的回落关闭声，此时应立即启动2#密封风机，恢复系统运行。③燃机单循环模式下，若发生锅炉侧密封风门联锁关闭，应立即启动风机，并立即长按密封风门开启按钮，直至OPEN灯亮，以防止触发燃机逻辑保护跳闸。④检查确认正常后，将三通挡板控制开关切换至“AUTO”位置。
3.2 机械改造
3.2.1 密封风机出风口逆止翻板加配重
通过密封风机倒转原因分析已知，1#密封风机出风口逆止翻板受2#密封风机气流扰动无法正常回落关闭是1#密封风机倒转的根本原因。因此，在1#密封风机出风口逆止翻板上适当增加配重，使翻板重力加大，从而克服2#密封风机气流对1#密封风机出风口逆止翻板的扰动。通过密封风机的多起倒转故障统计分析，大部分机组多数情况下可自动切换成功，少数情况下会自动切换失败而发生倒转，经对比分析和实际试验得出结论：只需对逆止翻板增加少许重量即可使挡板克服气流扰动而回落关闭。经现场对发生倒转最频繁的密封风机改造试验和运行实践检验，在密封风机出风口逆止翻板最外侧边缘处点焊一个10克的小螺母后，风机倒转故障便不在发生。该解决措施简便可行、成效显著，且对密封风压、风量、逆止翻板启闭和风机电动机启动及运行相关参数等重要机械特征无任何影响。
3.2.2 增加逆止翻板拉绳
在1#密封风机出风口逆止翻板上增加钢丝拉绳，当密封风机发生倒转时，靠人力牵拉将其关闭。增加拉绳时需对逆止翻板加垫片保护，防止长时间操作钢丝将逆止翻板拉裂，钢丝绳穿越密封风机出风口管壁处亦需增加小套管，防止磨损变大，致使风量损失。此改造方法虽相对简单，但需要加强巡检及时发现倒转现象，且需要人力操作，无法实现自动化。
3.2.3 增加助力杆
在1#密封风机逆止翻板后侧的风压箱壁板上开Φ8mm小孔，并在壁板开孔处外侧增设内螺纹套管，套管中心与开孔中心重合，同时套管加拧对应规格螺杆防止风压损失。当密封风机倒转时，拧开螺杆后用悬挂在附近的助力杆将逆止翻板推回关闭位置，抽回助力杆后再将螺杆重新拧紧。此改造方法也相对简单，但同样存在密封风机倒转发现不及时的风险，需要加强巡检，同时依靠人力操作，无法实现自动化。
3.3 逻辑优化
通过优化逻辑编辑程序，在1#密封风机切换至2#时，待1#密封风机停机后延时5～15s再启动2#密封风机，保证逆止翻板有足够的时间回落关闭。此方法简便可行、经济有效，既不需要对机械设备进行任何改造，也无需额外人力操作，在条件允许的情况下推荐优先选用此方法，但设置启动延时时需要注意，延时不得超过逻辑保护时间。
4 结语
综合经济性、实用性、风险性及可操作性，最终优选“出风口逆止翻板增加配重”的方案，以最低的成本、最少的改造工作量、最小的运行风险，从根本上解决了三通挡板密封风机倒转问题。目前，该方案已成功应用于实际生产运行中，经受了生产运行的实践检验,成效显著，对以后类似问题的分析处理也具有一定的参考价值。
参考文献
[1]王金伟，吴海峰，沙特扎瓦尔联合循环电站余热锅炉运行规程，2016。
[2]王淼，风机运行中常见故障原因分析及其处理[J]黑龙江科技信息，2011。
[3]熊少军，宋馨，樊长明，两套GUD 1S.V94.3A燃气-蒸汽联合循环机组热力参数对比分析, 经济策论。
【作者简介】刘业涛，男，青岛华丰伟业电力科技工程有限公司，工程师。李生亮，男，青岛华丰伟业电力科技工程有限公司，工程师。
论文作者:刘业涛,李生亮
论文发表刊物:《电力设备》2018年第21期
论文发表时间:2018/12/12
标签：风机论文; 挡板论文; 叶轮论文; 出风口论文; 锅炉论文; 风压论文; 气流论文; 《电力设备》2018年第21期论文;