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通風設備磨損與防磨技術綜述

2018-04-16 09:44:20 AM

1 前言

通風設備是電廠的主要輔助設備之一,其耗電量約占電廠發電量的1.5%~3.0%,由於鍋爐排放的煙氣或製粉係統氣流中含有一定數量的塵粒,因而普遍存在引通風設備、排粉機磨損問題。其他還有很多場合,使通風設備運行在含有固體顆粒的環境中。固體顆粒隨著氣流進入葉輪,會引起磨損、沉積等問題,進而影響機械性能,縮短壽命,甚至引發重大事故。因此,這類葉輪機械的磨損核沉積是工程界亟待解決的問題。

據有關部門統計,1990~1992年,我國100MW及以上機組中,因電站通風設備故障造成的非計劃停運和非計劃降低出力造成的電量損失,在機組各類部件中,按等效非計劃停運小時占機組總等效非計劃停運小時的百分比大小排列的順序、大小及平均年損失電量分別是:1990年:(1)200MW機組(統計台數101台)鍋爐送通風設備和引通風設備分別排列第6位和第7位,分別占總等效停運小時的5.09%和4.94%;平均每台損失電量8032.89MW•h和7794.61MW•h;(2)300MW機組(統計台數25台)的鍋爐引通風設備排列第5位,占總等效停運小時的4.17%,平均每台年損失電量8948.6MW•h;(3)600MW機組(統計台數2台)鍋爐引通風設備排列第10位,占總等效停運小時的3.17%,平均每台損失電量為35052MW•h。1991年和1992年統計的數據與此類似。由這些統計數據可見,我國大容量電站通風設備故障所造成的電量損失是很大的。通過對這些通風設備故障的分析研究表明,其中50%以上都是由於通風設備的磨損而造成的。

2 通風設備葉輪磨損機理與磨損形式

2.1 磨損機理

磨損現象包含著許多複雜因素,它往往是多重機理綜合作用的結果。塵粒進入葉輪後與壁麵相互作用,在離心流道的進口區域和整個軸向流道內,塵粒基本上是在氣流的夾帶及自身慣性的綜合作用下,以非零攻角在碰撞壁麵,然後又反彈進入流道內,這樣引起的壁麵材料磨損是典型的衝蝕磨損。而在離心流道的出口區域內,塵粒在流道內運動了較長的一段距離,大部分和壁麵發生過多次碰撞,基本上沿著壓力表麵滑動或滾動,並對著壁麵有一定的壓力作用,這樣造成的背麵材料的磨損屬於擦傷式塵粒磨損,塵粒在壓力麵附近區域的集中更加劇了塵粒磨損的危害程度。

2.2 磨損形式

2.2.1 磨粒磨損

凸凹不平的接觸表麵,因相對運動下的銼削效應或界麵間分散的固體顆粒的研磨作用所導致的磨損。它對葉輪磨損的程度影響最大。在通風設備中固體顆粒以一定的速度與零件表麵作相對運動就會引起磨粒磨損。

2.2.2 吸附磨損

研究表明,在其它條件相同時,即使提高加工表麵的加工精度等級和潔淨度,使彼此貼合更好,但其磨損並不降低,反而因界麵貼近,分子吸附作用顯著,加重了界麵的磨損,稱此為吸附磨損。

2.2.3 衝刷磨損

因固體顆粒對金屬表麵的衝刷而引起的表麵擦傷。

2.2.4 疲勞磨損

由於表麵疲勞應力(或溫度或衝擊)引起表麵裂紋或鱗屑脫落所致。

總之,從損壞的葉輪來看,各種形式的葉輪磨損的情況及部位不盡相同。但磨損形式主要為以上幾種且都為局部磨損。磨損的部位主要在葉片的工作麵和靠近後盤處。

3 防磨措施

針對不同的磨損形式,可以將防磨措施分為以下幾種。

3.1 對葉片表麵進行處理

對葉片表麵可以進行滲碳、等離子堆焊、噴塗硬質合金、粘貼陶瓷片處理。

這些方法的共同優點是增加了葉片表麵的硬度,從而在一定程度上提高了葉片的耐磨性,但各種方法均存在各自的缺點。滲碳工藝難度大,實際滲碳時,滲碳層的部位和厚度要由葉片厚度和磨損情況以及滲碳工藝決定;堆焊時葉片變形大,而且反複焊接會導致葉麵產生裂縫,易產生事故;噴塗時塗層的厚度很難確定好;粘貼陶瓷片的效果比較好,但價格高。

3.2 表麵噴塗耐磨塗層

這種方法操作簡單,成本低,但塗層磨損快,一次大約使用3~5個月。

3.3 改進葉片結構

共有將葉片工作麵加工成鋸齒狀、變中空葉片為實心葉片、葉片加焊防磨塊等方法,這些都可以在一定程度上降低葉輪的磨損。

3.4 前置防磨葉柵

在最易磨損處安裝防磨葉柵後,可以阻止粒子向後盤及葉根處流動,從而將粒子的集中磨損轉化為均勻磨損,提高了葉輪的耐磨性,延長了通風設備的使用壽命。

3.5 改善氣動設計

合理選用通風設備進風口形狀,設計時應保證葉輪最小入口相對速度,盡量降低通風設備的轉數,選擇適當的葉輪流道形狀,使葉片進口到出口的弧度的曲率半徑由小漸大,這樣能減少固體顆粒與葉片的撞擊機會。

3.6 使用高效除塵裝置

使通風設備在淨化的氣流中,以降低磨損。

4 結論

雖然目前通風設備防磨方法很多,但大多數是局部的和被動的,一種既經濟又切實可行的防磨方法亟待提出。從氣動設計的角度出發,通過改變粒子軌跡,從根本上降低磨損是通風設備防磨措施的發展方向。