摘要:回转式空气预热器是火力发电厂锅炉系统最重要的一个组成部分，当空预器驱动电机故障或驱动电机轴承抱死时，回转式空预器失去动力，机组将限负荷甚至被迫停炉。本文介绍了陡河发电厂200MW机组空预器电机轴承抱死故障情况，我们通过摸索，成功的实现了空预器驱动电机在线更换，从而有效的保障机组的安全运行，提高了企业经济效益。
【关键词】回转式空气预热器、驱动电机、故障、在线、更换
1概述
陡河发电厂8号机组为200MW燃煤发电机组，锅炉为哈尔滨锅炉厂制造的670t/h单汽包、超高压、自然循环锅炉。锅炉燃烧室四角布置了四组低氮直流煤粉燃烧器，制粉系统采用钢球磨煤机中间储仓式热风送粉制粉系统。锅炉原设计为管式空预器，2013年配合脱硝系统改造，更换为2台再生式二分仓回转式空气预热器，空气侧出口安装有调节挡板，而烟气侧入口未安装隔离挡板。空预器自投产以来，多次发生驱动电机故障问题，严重影响机组安全及经济运行。
2空预器电机运行情况及故障实例
空预器为中心驱动，两台驱动电机与初级减速箱法兰连接，终级减速箱通过输出轴直接套装在驱动轴上。由于设备结构原因，正常运行时一台电机运行，另一台备用电机跟随旋转。这种设计方式在表面看来是为互为备用，但当一台电机出现轴承卡死时，势必会造成另一台电机无法旋转，导致空预器停止运行，机组被迫降出力运行甚至停机。
某日17时，运行值班人员检查发现8号炉甲空预器#1电机声音异常，随即检修人员到现场检查，确认#1电机后侧轴承存在问题。大约10分钟后，#1电机变频器过流报警，#1电机掉闸，#2电机联锁启动，约30秒后，#2电机变频器也过流报警，#2电机同时掉闸，甲空预器停止运行，现场手动盘车不动。运行值班人员紧急将机组负荷由190MW降至15MW，分析判断两台电机同时掉闸原因为甲空预器#1电机轴承抱死，由于两台电机同轴运行，导致#2电机启动后掉闸，随后组织对甲空预器#1电机进行拆除，18时35分，拆除工作结束，#2电机投入运行，机组恢复正常运行。
后对甲空预器#1电机进行解体检查，确认#1电机轴承抱死。
3空预器驱动电机在线更换方案研究及应用
为避免锅炉空预器电机故障限机组出力运行甚至被迫停机事件的发生，经研究讨论，决定对检查发现空预器电机工作不正常的情况，采用空预器电机在线更换方案，以提高机组运行安全性和经济性。目前，国内大多数锅炉空预器烟气侧均安装隔离挡板，当空预器电机故障时可将空预器隔离消缺，对于空预器烟气侧未安装隔离挡板的机组，运行中更换空预器驱动电机还未有成功案例记录。对锅炉空预器驱动电机采取在线更换方案属首次尝试，空预器电机在线更换时，由于空预器烟气侧不隔离，存在以下安全隐患：
（1）空预器换热原件得不到冷却，温度升高膨胀，动静间隙减小，引起卡涩，再次启动时发生空预器电流摆动甚至跳闸；
（2）空预器出口烟温大幅度迅速升高，控制不当烟气温度过高，影响电袋除尘器的正常工作，甚至烧损布袋除尘器；
（3）空预器空气侧过度冷却，换热元件空气侧与烟气侧温差过大，转子变形。
为此，空预器驱动电机在线更换前专门成立了攻关小组，针对空预器驱动电机在线更换方案的可行性、设备安全性进行了充分分析和论证，并进行空预器不同负荷下的停运试验，观察空预器金属温度变化及空预器动静间隙减小引起的卡涩情况。经过反复试验，采集大量现场试验数据，得出结论：空预器在机组60%额定负荷运行条件下，空预器电机停运120秒，金属温度变化、动静间隙变化都在允许范围内，不会发生因空预器短时停运导致无法再次启动问题发生，为实施空预器电机在线更换提供可靠的基础数据。
方案实施前的准备工作：为保证在120秒的时间内完成空预器的电机更换，设备部专业人员及检修维护人员共同研究，制作了提高工作效率的专用工具，并在一台停运机组进行了反复演练，拆卸及电机安装均能在100秒之内完成，为空预器在线更换提高了安全保障。
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方案实施前发电部专业人员制定了详细的空预器电机在线更换技术措施，从人员的组织、安全措施的落实、安全保障方面都做了精心准备。实施过程中，各生产部门密切配合，严格按照技术措施执行，在确保安全的前提下，维持机组负荷120MW，运行人员短时停止空预器运行，密切监视排烟温度在合理范围内，检修人员按照事先演练程序操作，顺利完成了空预器更换工作。各专业技术人员现场值班，有效地保证了空预器电机在线更换工作的顺利进行。
从空预器电机在线更换整个过程来看，空预器出口烟温能控制在合理范围内，空预器再次启动后未发生空预器卡涩、电流波动现象，辅控监测电袋除尘器运行正常，未发生影响机组安全运行的问题。
此次空预器电机在线更换的成功实施，为机组安全稳定、经济运行打下了坚实基础。
4空预器电机在线更换过程中需要注意的问题
4.1严格空预器短时停运时间控制不超过两分钟。在线更换过程中密切监视空预器出口烟温，严格控制温度不超过140℃，若空预器出口达到140℃，立即启动空预器运行，待烟温降至正常温度后再次进行。
4.2参加电机更换检修人员提前进行预演，确保电机拆除或安装过程在120秒内完成。
5空预器驱动电机在线更换经济效益分析
空预器驱动电机采用在线更换方案，具有极大的经济效益及社会效益。
空预器驱动电机实现不停机在线更换，避免了机组停运对用户停电影响，减少了企业供电损失，提高了企业经济效益；避免了启停机过程中大量的燃油消耗；避免了机组启停中大量的厂用电消耗；避免了机组启停过程中大量的汽水消耗。
5.1若空预器驱动电机不能实现在线更换，必须停机进行时，将影响机组对外供电。影响供电时间为：机组停机时间+缺陷处理时间+机组再次启动时间，根据机组运行经验，停机时间一般为3-4小时，消缺时间预计2小时，机组启动时间热态也要5-6小时。故空预器驱动电机若不能实现在线更换，将影响机组对外供电至少10个小时。
以我厂200MW机组为例，按机组负荷80%计算，将影响对外供电：
200000×0.8×10=1600000kWh
按上网电价每度0.417元计算，损失电费0.417×1600000＝66.72万元。
5.2若空预器驱动电机不能实现在线更换，必须停机进行，将产生大量的燃油消耗。根据机组运行经验，停机用油大约为3-4吨，机组启动用油热态大约为10-15吨，故空预器驱动电机若不能实现在线更换，将产生15吨左右的燃油消耗。
目前燃油采购价格在6000元/吨左右，燃油成本：15×6000=9万元
5.3若空预器驱动电机不能实现在线更换，必须停机进行，将产生大量的厂用电消耗。以我厂200MW机组为例：机组启停机过程中主要运行辅机设备为每台吸风机2900kW、每台送风机1250 kW、每台磨煤机1100 kW、每台排粉机850 kW、给水泵3200 kW、凝结水泵300 kW，合计13750 kW。机组启停阶段发电量未达正常负荷，主要辅机也要全部运行将增加大量厂用电消耗。
5.4若空预器驱动电机不能实现在线更换，必须停机进行，将产生大量的汽水消耗。机组启停机阶段机组疏放水、启动放水、排污会损失大量除盐水。
6结论
电站锅炉回转式空预器工作环境恶劣,空气预热器驱动电机不可避免发生轴承磨损、抱死等问题,影响着锅炉设备的安全稳定运行,给电厂的安全性和经济性造成不利影响。陡河发电厂8号机组在不停炉情况下,对空预器驱动电机实现在线不隔离更换，积累了成功经验,对采取同样空气预设计方案或空预器烟气挡板失效的电厂具有启发和借鉴意义。
论文作者:李志耀
论文发表刊物:《电力设备》2018年第15期
论文发表时间:2018/8/20
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