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離心風(fēng)機是電廠(chǎng)的主要輔助設備之一,其耗電量約占電廠(chǎng)發(fā)電量的1.5%~3.0%,由于鍋爐排放的煙氣或制粉系統氣流中含有一定數量的塵粒,因而普遍存在引風(fēng)機、排粉機磨損問(wèn)題。其他還有很多場(chǎng)合,使風(fēng)機運行在含有固體顆粒的環(huán)境中。固體顆粒隨著(zhù)氣流進(jìn)入葉輪,會(huì )引起磨損、沉積等問(wèn)題,進(jìn)而影響機械性能,縮短壽命,甚至引發(fā)重大事故。因此,這類(lèi)葉輪機械的磨損核沉積是工程界亟待解決的問(wèn)題。
據有關(guān)部門(mén)統計,1990~1992年,我國100MW及以上機組中,因電站風(fēng)機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(lèi)部件中,按等效非計劃停運小時(shí)占機組總等效非計劃停運小時(shí)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(統計臺數101臺)鍋爐送風(fēng)機和引風(fēng)機分別排列第6位和第7位,分別占總等效停運小時(shí)的5.09%和4.94%;平均每臺損失電量8032.89MW·h和7794.61MW·h;(2)300MW機組(統計臺數25臺)的鍋爐引風(fēng)機排列第5位,占總等效停運小時(shí)的4.17%,平均每臺年損失電量8948.6MW·h;(3)600MW機組(統計臺數2臺)鍋爐引風(fēng)機排列第10位,占總等效停運小時(shí)的3.17%,平均每臺損失電量為35052MW·h。1991年和1992年統計的數據與此類(lèi)似。由這些統計數據可見(jiàn),我國大容量電站風(fēng)機故障所造成的電量損失是很大的。通過(guò)對這些風(fēng)機故障的分析研究表明,其中50%以上都是由于風(fēng)機的磨損而造成的。??
2 離心風(fēng)機葉輪磨損機理與磨損形式
2.1 磨損機理
磨損現象包含著(zhù)許多復雜因素,它往往是多重機理綜合作用的結果。塵粒進(jìn)入葉輪后與壁面相互作用,在離心流道的進(jìn)口區域和整個(gè)軸向流道內,塵?;旧鲜窃跉饬鞯膴A帶及自身慣性的綜合作用下,以非零攻角在碰撞壁面,然后又反彈進(jìn)入流道內,這樣引起的壁面材料磨損是典型的沖蝕磨損。而在離心流道的出口區域內,塵粒在流道內運動(dòng)了較長(cháng)的一段距離,大部分和壁面發(fā)生過(guò)多次碰撞,基本上沿著(zhù)壓力表面滑動(dòng)或滾動(dòng),并對著(zhù)壁面有一定的壓力作用,這樣造成的背面材料的磨損屬于擦傷式塵粒磨損,塵粒在壓力面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
凸凹不平的接觸表面,因相對運動(dòng)下的銼削效應或界面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大。在風(fēng)機中固體顆粒以一定的速度與零件表面作相對運動(dòng)就會(huì )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(shí),即使提高加工表面的加工精度等級和潔凈度,使彼此貼合更好,但其磨損并不降低,反而因界面貼近,分子吸附作用顯著(zhù),加重了界面的磨損,稱(chēng)此為吸附磨損。
2.2.3 沖刷磨損
因固體顆粒對金屬表面的沖刷而引起的表面擦傷。
2.2.4 疲勞磨損
由于表面疲勞應力(或溫度或沖擊)引起表面裂紋或鱗屑脫落所致。
總之,從損壞的葉輪來(lái)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面和靠近后盤(pán)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 對葉片表面進(jìn)行處理
對葉片表面可以進(jìn)行滲碳、等離子堆焊、噴涂硬質(zhì)合金、粘貼陶瓷片處理。
這些方法的共同優(yōu)點(diǎn)是增加了葉片表面的硬度,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(diǎn)。滲碳工藝難度大,實(shí)際滲碳時(shí),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(shí)葉片變形大,而且反復焊接會(huì )導致葉面產(chǎn)生裂縫,易產(chǎn)生事故;噴涂時(shí)涂層的厚度很難確定好;粘貼陶瓷片的效果比較好,但價(jià)格高。
3.2 表面噴涂耐磨涂層
這種方法操作簡(jiǎn)單,成本低,但涂層磨損快,一次大約使用3~5個(gè)月。
3.3 改進(jìn)葉片結構
共有將葉片工作面加工成鋸齒狀、變中空葉片為實(shí)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
在易磨損處安裝防磨葉柵后,可以阻止粒子向后盤(pán)及葉根處流動(dòng),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(cháng)了風(fēng)機的使用壽命。
3.5 改善氣動(dòng)設計
合理選用風(fēng)機進(jìn)風(fēng)口形狀,設計時(shí)應保證葉輪小入口相對速度,盡量降低通風(fēng)機的轉數,選擇適當的葉輪流道形狀,使葉片進(jìn)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(huì )。
3.6 使用除塵裝置
使風(fēng)機在凈化的氣流中,以降低磨損。
4 結論
雖然目前風(fēng)機防磨方法很多,但大多數是局部的和被動(dòng)的,一種既經(jīng)濟又切實(shí)可行的防磨方法亟待提出。從氣動(dòng)設計的角度出發(fā),通過(guò)改變粒子軌跡,從根本上降低磨損是風(fēng)機防磨措施的發(fā)展方向。
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