國華公司600 MW機組鍋爐空氣預熱器為某鍋爐制造廠生產的三分倉、容克式空氣預熱器，型號為2-V1(50) -93IM。每臺鍋爐配2臺空氣預熱器，共計劃安裝38臺。該型號空氣預熱器驅動方式為圍帶傳動。空氣預熱器安裝有導向軸承、支承軸承，油循環系統用來冷卻空氣預熱器導向及支承軸承。目前，國華公司共計投產運行34臺該型號空氣預熱器，富通新能源生產銷售生物質鍋爐，生物質鍋爐主要燃燒木屑顆粒機、秸稈顆粒機、秸稈壓塊機壓制的生物質顆粒燃料。
    空氣預熱器基本參數：
    轉子內徑    13 492 mm
    主電機功率    37 kW
    電機額定電流    68A
    電機過流保護電流    86A
    預熱器運行轉速    0. 99 r/min
    入口煙溫    354℃
1、電流擺動情況
    目前國華電力公司600 MW機組該型號空氣預熱器投產運行的有定洲、臺山、太倉、寧海等6廠，這6廠都曾經不同程度地出現電流擺動情況。定洲電廠空氣預熱器電流擺動問題曾經最為嚴重，擺動幅度較大且擺動頻繁，擺動值經常達45A以上，最大電流擺動值達到109A；臺山電廠空氣預熱器電流擺動值達到29 -33 A．擺動頻率為每分鐘至數十分鐘一次不等，最大電流擺動值達到50 A；寧海電廠空氣預熱器運行電流25 A較為正常，但同樣存在電流擺動問題，最大電流擺動值達到50A以上；太倉電廠空氣預熱器運行時間較短，電流較為穩定，一般24A左右，擺動值不超過26 A。
    各廠投產初期運行電流基本穩定，經過一段時間運行后，大部分都出現電流擺動問題。電流擺動的原因各有不同，其中推力瓦支承軸承帶來的影響比較普遍且嚴重，各廠都曾經出現推力瓦燒瓦的問題。
2、電流擺動原因分析
2.1空氣預熱器動、靜部分摩擦
    空氣預熱器支撐鋼梁變形、轉子安裝誤差等都會引起轉子偏斜，造成動、靜部分摩擦。
    定洲電廠2號機組大修，檢查發現2臺空氣預熱器導向軸承處軸端水平偏斜度分別達到2. 02 mm/m和0.65 mm/m．遠大于0.40 mm/m的廠家安裝標準。當轉子水平偏斜度超過一定程度，特別是轉子向煙氣側偏斜時，轉子水平分力很大，再加上煙氣、空氣壓差造成的水平推力和傾覆力矩，使導向軸承和底部徑向定位軸承承受的水平力過大，容易導致軸承的損壞、摩擦力的瞬間增大或周期性增大，也會造成電流的擺動。特別是蓄熱包堵灰、空氣預熱器壓差較大時，受風壓影響更明顯。
    此外，要求空氣預熱器主軸軸承水平度和底部支撐軸承水平度都在嚴格的標準之內，從而保證底部支撐軸承推力瓦和推力盤之間形成良好的接觸面，才會在運行中形成良好的油膜。按廠家要求和國標規定，空氣預熱器主軸軸承的安裝水平度應不大于0. 25 mm/m，下軸承的水平度應在0.4mm/m之內，二者相對水平偏差應不大于0．25mm/m。在定洲電廠大修時，某空氣預熱器下軸承箱水平度實測為0.9 mm/m。如此大的水平偏斜度使底部推力軸瓦的工作狀態偏離設計狀態，遠遠超出其對水平偏斜的自補償能力，形成推力盤與推力瓦局部接觸，難以形成良好油膜。
2.2鍋爐排煙溫度比原設計高
    空氣預熱器的密封間隙是按照設計排煙溫度設置的。鍋爐實際排煙溫度比設計值高出很多，此時其變形量比設計值要高，造成密封裝置內的摩擦。這時，軸向密封內的摩擦會帶來電流的輕微有規律地擺動，但不會形成很嚴重的電流擺動。
2.3傳動裝置方面的原因
    鍋爐排煙溫度大于設計值或空氣預熱器的安裝誤差都可能造成圍帶銷與傳動齒輪齒根有頂觸或根切現象，這種現象是隨鍋爐負荷升降而變化。
    空氣預熱器減速箱傳動齒輪齒根底部與圍帶銷按照安裝要求應為22 mm，傳動齒輪端面與下圍帶扁鋼間隙為13 mm。如果傳動齒輪齒根底部與圍帶銷嚙合間隙過小，造成傳動齒輪齒根受力較大，則會出現減速箱整體振動和噪音較大。如果傳動齒輪端面與下圍帶扁鋼間隙過小，就會造成空氣預熱器轉子受熱膨脹后下圍帶扁鋼與傳動齒輪摩擦。這兩種情況都會使減速箱的傳動力矩增大，導致空氣預熱器電流擺動。
2.4底部推力瓦油膜形成不好
    旋轉的推力盤鏡板與推力瓦面之間形成的一層壓力油隔離層稱為油膜。油膜厚度與推力盤、推力瓦間的相對運動速度、油的粘度、瓦面平均比壓等因素有關。
    一般推力軸承油膜厚度在0. 03—0.07 mm，作為低速、重載推力瓦，油膜厚度更偏薄。依照推力瓦的設計要求，空氣預熱器理想轉速應達到5r/min以上，而從換熱角度考慮一般都采取較低的轉速。該空氣預熱器轉速為0.99 r/min，這樣就造成推力瓦和推力盤之間油膜建立不好。特別是在啟動階段，推力瓦更是在比較惡劣的條件下工作，推力瓦與推力盤間若不能良好地形成油膜，推力瓦就會經常處在“邊界潤滑”狀態，嚴重時會造成燒瓦。燒瓦后金屬直接接觸，處于干摩擦和邊界摩擦之間，邊界摩擦的摩擦系數f=0.1～0.3；而良好的油膜為液體摩擦，其摩擦系數f=0.001 -0.01。推力瓦由油膜潤滑突變到邊界摩擦時，摩擦力瞬間能增大幾十倍，可以明顯影響到電流的擺動。
    為了能夠滿足推力瓦在低速，特別是啟動初期的油膜潤滑，一般都采取刮瓦的方法，目的是通過刮瓦在瓦面上形成眾多的“油囊”，瓦面刮研對于形成良好的油囊很重要。現在烏金瓦瓦面按照廠家的要求都不進行瓦面刮研，廠家的理由是機械加工瓦面能夠滿足形成油膜的要求，但實際情況并不理想。有數據說明，手工刮研還是可以收到一定效果的。
    同時，增加烏金瓦進油側的進油角，有利于潤滑油進入鏡板與推力瓦面之間形成油膜。通過檢查發現，該型空氣預熱器下軸瓦6塊推力瓦均沒有進油槽，推力瓦進油側邊緣已磨損，沒有足夠量的潤滑油進入推力瓦和推力盤之間形成油膜，使推力瓦與推力盤鏡板間的油膜過薄，處在即將破壞的臨界狀態，容易使推力瓦處于半潤滑狀態，甚至間斷性的干摩擦。
    圖3(a)是太倉電廠空氣預熱器推力瓦刮研前的照片，中間部位已經有磨損，周邊部位可見未進行過手工刮研；圖3(b)是太倉電廠空氣預熱器推力瓦刮研后的照片，刮研標準要求瓦面整體接觸達到80%．瓦面接觸點1～2點/cm2。
2.5潤滑油原因
    潤滑油粘度偏低或由于溫度高造成的油粘度降低，在重載負荷下容易使油膜形成不好或不能形成油膜。
    根據潤滑原理，流體動力潤滑的必要條件：(1)流體必須有粘度，供應充分；(2)兩表面必須有相對速度，油從大口進，小口出；(3)相對滑動兩表面必須呈現收斂的楔形油隙（見圖4）。
    國華600 MW機組鍋爐空氣預熱器普遍采用帶有可傾推力瓦的支撐軸承，推力瓦與平衡盤之間形成收斂的楔形油隙：進油側間隙為40～47um，出油側間隙為20～25um，推力瓦依靠楔效應承載機理，以保證形成油膜來潤滑推力瓦塊。如果潤滑油內含有大于25um的顆粒狀雜質，就可能造成顆粒進入推力瓦與平衡盤之間，導致推力瓦與平衡盤發生摩擦，并引起電流擺動。當小顆粒被潤滑油帶出推力瓦與平衡盤之間后，電流就逐漸趨于正常。由此看出，油楔潤滑對潤滑油油質要求很高。制造廠在設計時鑒于國內潤滑油的實際情況和油粘度的考慮，空氣預熱器油站濾網標準為40um，也就是說，小于40um、大于25um的顆粒還會進入推力瓦與平衡盤之間的間隙，容易導致推力瓦與平衡盤發生摩擦，并破壞兩者之間形成的油膜。
    定洲電廠某預熱器曾發生無規律地擺動，通過對下軸承實施潤滑油的置換后（加新油、排出舊油）．電流擺動明顯好轉。在后來的檢修中對油腔檢查發現底部有很多沉淀的顆粒和金屬屑。
3、處理措施
    (1)檢查轉子水平度，在偏差允許的范圍內向風側偏斜
    空氣預熱器轉子水平以軸頭為測量基準面，主軸軸承的水平度應不大于0. 25 mm/m，并建議盡量向風側偏斜，以減少煙風壓差帶來的傾覆力矩的影響。同時要求空氣預熱器上、下軸承箱的水平度應在0.4 mm/m之內，二者與主軸軸承的相對水平偏差應不大于0. 25 mm/m。定洲電廠大修時發現某預熱器下軸承箱和主軸軸承的水平偏差嚴重超標，經處理后，空氣預熱器電流擺動問題得以消除。
    (2)檢查轉子“T”型鋼、圍帶的圓跳度、橢圓度
    消除轉子“T”型鋼和圍帶的變形部位，不僅可以避免動、靜摩擦，而且消除了回轉部件上凸的最高點，密封間隙能夠設置得相對小一些，對空氣預熱器漏風的減少也有好處。
    (3)檢查空氣預熱器減速箱驅動大齒輪和圍帶銷的間隙
    如果鍋爐實際排煙溫度遠遠高于鍋爐設計排煙溫度，建議將驅動大齒輪與圍帶銷的間隙重新進行校核計算和調整。
    (4)定期檢查潤滑油，檢查推力瓦，必要時手工刮研瓦面
    從國華公司幾個電廠的情況看，空氣預熱器發生電流擺動大多與推力瓦有關。數次推力瓦面磨損經過處理后，電流擺動情況普遍明顯好轉。在運行中無法停機的情況下，更換潤滑油保持油質的良好，也可以提高油膜形成的質量，降低電流擺動的幅度。
    (5)下軸承更換為滾珠軸承
    目前制造廠已經將最近生產的空氣預熱器下軸承改為滾珠軸承。滾珠軸承不僅可以避免油膜的難題，對油質的要求相對較低，而且可以適應較大的轉子偏斜角度。出于安全的考慮，選型時要注意預留較大的軸承承載余量，檢修時避免電流通過軸承造成電蝕損壞。
4、結  語
    根據空氣預熱器運行情況看，電流擺動現象普遍存在，嚴重時對機組運行造成威脅。但只要從基建安裝、檢修、定期維護等環節上工作做細，從嚴要求，對推力瓦進行徹底刮研，對潤滑油油質加強監督，電流擺動問題完全可以得到控制。


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