發電機組鍋爐空預器電流波動研究

廣西華磊新材料有限公司發電廠 李冰銘

空預器的電流波動在產生之后將會對整體的運行情況和發電效率造成影響，可能會導致其換熱性能的變化，從而直接影響鍋爐的效率。該現象也可能對電廠鍋爐運行的安全性和穩定性形成危害，所以相關問題在目前收到人們比較廣泛的關注。

1 空預器的特點

空預器是在作用過程中通過利用煙氣余熱加熱燃燒所需空氣的熱交換設備，其在使用過程中通過對煙氣余熱進行利用，從而可以有效地降低排煙溫度，并推動鍋爐熱效率的提升，強化著火和燃燒的過程。現階段，空預器可以分為蓄熱式和傳熱式兩種類型，其中蓄熱式是在應用過程中通過統一受熱面反復不同的經煙氣和空氣，并將自身所積累的熱量傳導至空氣之中。而傳熱式則是讓煙氣和空氣在不同的通道內經過對應的受熱面，在這種方式之下達到熱量傳遞的效果[1]。從整體結構來看，空預器主要分為外殼、轉子和密封三個部分，其中空預器的轉子是其核心結構，轉子的組成包括轉子中心軸、轉子法蘭面、徑向密封片、內部蓄熱單元、軸向密封片等，如圖1所示。

圖1 空預器主要結構

2 空預器電流波動現象及原因

2.1 空預器電流波動現象概述

空預器的電流波動過大會對設備的正常運行過程形成影響，甚至造成安全隱患，同時電流波動現象的表現也較為多樣。以某機組為例，相關機組在運行過程中，空預器的電流處于15～18A 波動的狀態，其空預器在工作之中對應入口煙氣溫度為340℃左右，在降負荷初期，空預器的電流在較短的時間之內達到18A 左右，而隨著負荷降低至180MW 之后，空預器的電流恢復至15A，煙氣溫度也降低至130℃左右。

正常運行情況下，電流為15A，而此后則出現異常，其異常情況表現為空預器入口溫度約300℃，電流波動至18A，設備無法正常運行，并影響到鍋爐的工作。從這一案例中可以了解到，空預器電流波動現象往往具有一定的突然性，且可能造成的后果比較嚴重。在對應設備處于正常運行的狀態下，其電流基本較為平穩，通常可以認為這種情況下的電流波動幅度為±5%，但是如果超過此范圍，則認為是電流波動過大，其主要表現為高于正常電流的基礎上擺動、在正常電流基礎上向上爬升和擺動等情況[2]。

2.2 空預器電流波動原因分析

造成空預器電流波動的原因較為多樣，在進行應對的過程中有必要對各項影響因素進行充分地了解，并在此基礎上采取合理的方式進行排除。常見的原因通常包括初次啟動磨合、殼體變形、傳動裝置故障、密封故障、油膜不佳和超溫運行等情況，這些因素都可能在一定程度上導致空預器出現電流波動現象，相關原因具體介紹如下。

初次啟動磨合。空預器旁路密封在設定的過程中往往會保留3～5mm 左右的磨損量，其主要目的是讓設備達到最佳密封間隙，并會在進行初次運行磨合的階段實現消除。如果在這個階段，相關人員所采取的啟動速度過快，則會導致空預器的轉子膨脹程度超過殼體，從而引發設備各個密封部位的磨損，并導致設備的運行阻力顯著提高，進而產生電流波動現象。從實際情況來看，如果對應的空預器在啟動的階段運行負荷達到70% 以上，其電流波動程度往往會出現偏高2～3A 的水平，并且這種電流波動現象還會隨著設備的負荷提升而出現持續升高。從設備的角度來看，這種情況發生的時候，往往產生比較顯著的摩擦聲。

殼體變形。殼體變形也是導致空預器電流波動的重要原因，從既往的經驗來看，如果相關設備的殼體出現變形的現象，將有可能造成雨水的滲入，或是導致設備的保溫條件變差，這些現象都會引發密封間隙的減小，從而導致殼體與轉子之間形成異常接觸，進而引發電流波動現象，特別因為大量雨水的灌入，相關情況會尤為明顯。而在這種情況出現之后，工作人員往往能夠聽到空預器發出比較顯著的摩擦聲和振動現象[3]。

傳動裝置故障。空預器的減速箱傳動齒輪齒根底部，與相應的圍帶銷之間的間隙一般為22mm左右，傳動齒輪端面與下圍帶扁鋼之間的間隙往往在13mm 左右。如果相關的傳動齒輪齒根底部與圍帶銷嚙合的間隙過小，則會導致設備的受力增大，導致減速箱表現出明顯的振動和噪聲，而如果扁鋼間隙過小，則會導致轉子在受熱膨脹之后整體的摩擦增大。隨著此類情況的出現，減速箱的傳動力矩會顯著變大，從而引發設備的電流波動現象。

密封故障。從空預器的整體結構可以了解到，密封是相關設備比較關鍵的組成部分，如果其出現故障現象往往也會造成設備的電流波動問題。空預器的對應密封片如果出現松動脫落的現象，可能會出現蓄熱片等部件掉落并卡在設備的轉子上等情況，從而引發電流波動。這種情況在具體表現方面，一般表現為轉子每旋轉一圈，就會產生3次點電流波動，且尖峰脈動，整體波動數值缺乏規律可循。此外，如果密封弧板的螺栓出現故障現象，也有可能導致此類問題的產生，或者是出現堵灰等情況后，電流波動問題也可能出現。

油膜不佳。油磨不佳現象引發的電流波動常見于支撐軸采取軸瓦結構的空預器，在相關空預器的旋轉推力盤鏡板和推力瓦面之間，存在一層具有一定壓力的油隔離層，其厚度與設備的運行速度、本身的黏度等之間存在密切的關聯，而其一般厚度在0.03～0.07mm 之間，如果相關設備的旋轉速度沒有達到油膜形成的最佳速度，則會導致油膜不佳現象，造成推力瓦處于邊界潤滑的狀態，增大摩擦力，進而會使得電流出現極為明顯的波動現象。

超溫運行。空預器的密封間隙是按照對應設備的具體設計排氣溫度來進行設置的，但鍋爐在運行過程中其實際的排煙溫度往往是高于設計值的，這種情況會導致空預器出現超溫運行的現象，并導致徑向密封與扇形板之間產生較大的摩擦，而摩擦情況若較嚴重，則會引發設備的電流波動現象。在具體表現方面，其通常為緩慢增加和規律波動，如果前往現場進行檢查，一般還可以聽見金屬摩擦的聲音，因此是比較容易被診斷出[4]，見表1。

表1 空預器電流波動特征及原因

3 空預器電流波動處置措施

由于電流波動現象對于空預器的正常運行，乃至于對電廠的整體生產而言都會產生比較嚴重的負面影響，因此，要及時采取措施對相關問題進行排除，以避免出現生產事故，這是現階段工作之中需要重點關注的問題。在明確空預器電流波動現象產生的具體原因，以及其所具有的特征之后，則可以進行有針對性地排除，具體措施如下。

第一，針對初次啟動磨合導致的電流波動的排除。從上述的分析之中可以了解到，如果在初次啟動磨合的階段之中，設備的負荷超過70%以上，則可能導致轉子膨脹快于殼體的現象，從而增加運行阻力，引發電流的波動。有鑒于此，相關單位在進行除此啟動磨合的時候，應當采取緩慢提升負荷的措施，來保證轉子和殼體的膨脹速度相對均衡，進而達到避免電流波動過大問題的目的。同時，在初次運行過程中，每次負荷提升的時間不應當少于8h，為設備適應對應工況提供充足的時間，最終起到防止運行過程中摩擦過于強烈以至于電流偏大的情況。

第二，針對殼體變形導致的電流波動的排除。導致殼體變形的原因較為多樣，尤其是天氣因素，將有可能造成殼體與轉子之間形成異常接觸。為了避免這一系列問題，相關單位和人員在工作中應當對設備的殼體情況進行仔細檢查，明確其是否存在殼體變形的情況。而針對天氣導致的空預器殼體變形問題，則需要進行良好的防護和保溫，從而規避天氣因素所帶來的影響。

第三，針對傳動裝置造成的電流波動排除。傳動裝置故障引發的電流波動現象在防范和排除過程中，需要對于空預器的各項設計值進行系統性把握，在安裝過程中盡可能避免出現安裝誤差，從而防范圍帶銷與傳動齒輪齒根之間出現嚙合間隙較小的現象。通過這種方式能夠顯著地減小齒輪齒根受力程度，并能夠減小傳動力矩，從而避免出現電流波動問題。同時相關人員在日常工作之中也應當對設備運行階段可能出現的齒輪磨損、異響等情況保持關注，如果出現這些問題，則應當及時對減速箱進行檢查。

第四，密封故障導致的電流波動排除。密封故障導致的電流波動現象通常表現為波動幅值無規律的現象，造成密封故障產生的原因較為多樣，同時表現也各有一定程度的不同。在進行相關故障排除的過程中，相關人員需要對設備運行過程中存在的異響進行分析，并結合電流波動的情況明確其故障發生的具體原因。在此基礎上，可以依托專業人員，利用停爐消缺的機會對設備進行細致檢查，如果發現密封弧板、固定螺栓等故障則要及時進行更換和重新加固，在這種方式之下可以確保對應問題得到比較良好地解決，最終促進設備整體運行狀況的正常。

第五，超溫運行導致的電流波動。超溫運行的現象通常是因為鍋爐實際排煙溫度超過設備的設計值，從而導致設備部件之間的摩擦現象，這種情況也會產生比較顯著的電流波動問題。在進行處理時，相關人員應當控制鍋爐排煙溫度與設計問題之間的差值，盡可能確保其差值在30℃以內，這種情況下將能夠確保設備的變形量在1～2mm，從而將不會對整體的電流情況形成過大的影響，當然，如果在運行過程中設備的變形量和溫度控制可以維持在這一范圍內，則無須進行對應的處理。而如果相關情況過于嚴重，則需要聯系廠家對密封間隙進行重新計算。

第六，針對油膜形成不佳導致的電流波動排除。為了對這一故障進行排除，相關單位在工作中可以針對設備的烏金瓦面采取手工刮研的措施，來保證推力盤與瓦面之間形成比較充分的潤滑，達到防范摩擦問題造成的電流波動的目的。如果空預器電流繼續波動或擴大，需要立刻派人到現場進行詳細檢查。檢查備用電機是否良好，以及波動原因是否是空預器本體問題。可能需要更換損壞的部件或調整空預器的位置以減少摩擦。

4 結語

綜上所述，空預器電流波動現象在當前的火電廠生產過程中是一種比較常見的問題，相關情況產生之后將會對設備安全和正常的生產形成比較大的影響，因此，應當對其形成高度的關注。導致空預器電流波動的原因較為多樣，在工作之中可以通過對設備的殼體、傳動軸等進行關注，并采取合理的措施進行排除。同時在一些情況下，可以利用停爐機會對空預器進行全面的檢查和維護，包括調整密封間隙、檢查支撐軸承等。這可以確保空預器在重新啟動后能夠正常運行。