耐磨陶瓷在风机叶轮上的应用

作者：李清建

火力发电厂的风机包括引风机、排粉机及给粉机及送风机等，其中引风机及排粉机叶轮由于介质中的硬质颗粒的冲洗，磨损十分严重，严重影响其出力并带来频繁的更新维修，已成为火力发电厂锅炉安全运行的隐患之一。表面堆焊、热喷涂、喷焊及涂抹耐磨胶泥等方法均在叶轮上得到使用，但效果并不明显。现代工程陶瓷具有优异的耐磨性能，陕西中科表面工程有限公司利用耐高温高强度胶粘剂将其应用于引、排风机叶片上以进步其耐磨性，取得了相当成功。 试验在大同一电厂＃5机上进行。该型风机为双进双出结构，叶片为直根式，具体参数如下:外径Φ2200,介质温度170℃,转速960rpm。 双排叶片共计24片，片厚8mm,另用厚为10mm的钢板作为衬板并用螺栓与叶片连接,衬板使用寿命为半年(磨穿)。中盘厚20mm，使用寿命一年(双面共磨损12mm)。整体寿命一年，每年更换。 引风机在近200℃高温、带硬质颗粒的高速冲洗气流作用下工作，要求胶粘剂必须具备耐高温性能，同时具有一定的抗剪强度。自配胶粘剂的抗拉强度（金属-金属）为50MPa(室温)及30MPa(150℃)；抗剪强度为20MPa(室温)及10MPa(150℃)。 经计算，在150℃温度下，当引风机以960rpm转动时，一块100×100×3(mm)的《电力建设》瓷片受到的向心力为113(kgf)，而此时胶粘剂所能提供的抗剪力为15000(kgf)(150℃)，其大小为向心力的132倍。 陶瓷片采用Al2 O3 粉末冷压烧结成型，厚约3mm，硬度HRC69～70，耐磨性为高铬铸铁的6～8倍。 粘贴时将金属表面打磨干净，见金属光泽，并用3%偶联剂酒精溶液处理金属表面，用胶粘剂将陶瓷片粘贴于风机叶片磨损面。其中中盘两侧面全部粘贴3mm瓷片，室温自然固化。24块衬板只粘靠近外圆的半部，瓷片与金属之间加进玻璃纤维作为增韧层并在自制的烘箱保温(150℃×2h)。 风机自1994年5月投运至95年10月份检测，叶轮轮毂两侧面陶瓷完好无损，无任何脱落掉块现象，均匀磨损不到0.1mm，按实际运行时间计算，每年最多磨损0.1mm。磨损量为粘瓷片前的1/30。24块衬板中，运行期间共有三块衬板上的瓷片全部脱落，其余完好无损。经初步分析，以为瓷片脱落是由于烘干加热时烘箱中局部超温(250～300℃)而造成胶层胶化所致。利用中间停炉机会进行修补后继续投进运行,再无脱落现象。 分析不同部位的陶瓷片磨损情况发现，在沿气流活动方向的平面上瓷片磨损均匀不到0.1mm，越靠近叶轮外圆，磨损越严重，均匀磨损0.2mm,明显比中盘轮毂两侧处磨损严重。这是由于越靠近叶轮的外圆周，气流流速愈大，因而磨损就愈严重。 与沿气流方向相比，在沿气流垂直方向上的瓷片磨损最为严重，最多可达1～3mm。实际上这正符合了陶瓷冲洗机理，即气流进射角愈大，磨损愈严重。而且由于接缝处形成的涡流使得沿接缝处金属基体磨损最为严重，甚至可以把金属衬板磨穿，使陶瓷完全悬空,造成部分迎风接缝处瓷片脱落。 对衬板连同瓷片进行抗拉强度测试，结果表明，经过一年运行后，胶粘剂的剩余抗剪强度仍有10MPa(150℃)。而此时的向心力还是1.13Mpa。按10%年老化率计算,五年后胶粘剂的剩余强度为8.6Mpa,仍大大高于向心力。 为了进一步试验胶粘剂的性能，95年5月又对二台同型号引风机进行了粘贴试验，并且撤掉了衬板而直接粘于叶片上，并且在迎风边上采用丁字型瓷片，进一步降低了气流冲洗底部金属的可能性。经连续600天的运行后检查，陶瓷片完好，基体没有脱落现象，均匀磨损不到0.2mm。 假如在迎风边采用U型瓷片并加大垂直于气流方向上瓷片尺寸，同时确保瓷片与瓷片之间过渡无缝隙，则可以更好地解决瓷片易于脱落的题目。 以上文章作者发表于《风机技术》杂志(end)

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收录时间:2011年01月29日 18:16:13 来源:李清建 作者:

???? 　　采热锅炉引风机噪音是目前城市噪声源之一。该噪音的特点是进进采热期以后逐日24小时分3至4段时间供热，严重影响四周居民的休息。通化市某银行现有10吨采热锅炉，配Y5―47NO10C引风机，锅炉烟囱为直径0.9m，高24m，铁制。该烟囱高出四周居民楼5m，锅炉房界外1m处环境夜间本底值39dB(A)，噪声值63.5dB(A)，超出我国城市环境噪声答应标准二类混合区的限值18.5dB(A)。 　　在对该锅炉引风机进行降低噪声处理时，考虑到该地区地面气压较低，不能改变烟囱高度和除尘器，因此增加了辅助降尘措施，解决粉尘超标题目。 　　 　　引风机出气管经一段长金属管联接到湿式除尘器上，先由除尘器除往大颗粒粉尘后再进进降尘隔声间，降尘隔声间采取扩张管和膨胀室相结合的技术措施可降低气体流速，使得小颗粒粉尘随着烟气中水蒸气的冷凝一同自然降落，同时又起抗性消声作用。当低流速的气体进进降噪间进一步膨胀后，再经过阻性材料吸声降噪，通过管道引至烟囱底部的抗性消声器，烟气经烟囱顶部的膨胀管排进大气。 　　 　　根据降噪前后的声压级频率谱图可以看出，降噪前锅炉房对外界产生噪声影响的总声压级为63.5dB(A)，对锅炉引风机采取降噪措施后，该噪声污染的总声压级下降至44.2dB(A),在63～250Hz范围内，声压级下降幅值约8～12dB(A),在315～1600Hz范围内，声压级下降幅值约16～20dB(A)。 　　 　　采取综合降噪措施后，不同部位的声压级丈量分布图显示：降尘间、消声室、消声器都有较大的声衰减效果，烟囱出口处声压级至消声器出口处声压级下降较小，其原因是流场产生再生气流噪声的缘故。上述丈量值经过四个月的采热期后，地面监测点声压级略有上升，从使用降噪系统初期的44.2dB(A),上升至46.7dB(A)。经过对消声间吸声材料的表面除尘处理后，地面监测点声压级为44.4dB(A)。由于风机的出口处噪声较高，仅采取单一的降噪措施并不能满足要求，必须综合治理。如对裸露风管的表面隔声处理可用10cm树脂棉外加玻璃纤维布包扎，锅炉房门窗缝隙处采用毛毡外衬皮革挤压住，降低烟囱出气囗流速等，同时要留意运行设施的维护也是非常重要的。 相关阅读:

高压变频器在鼓风机中的应用

热电厂通过对高压鼓风机进行变频改造，降低了设备的能源损耗，提高了生产效率，取得了可观的社会和经济效益。鼓风机原运行方式是降压启动、工频运行，其风量大小也是靠调节风门的方法来调节风量。这种控制方式的缺点是电能浪费大、燃料浪费大，调节实时性差，噪音大，工人的劳动强度大，随着发电负荷的大范围内调整，鼓风机风量也因锅炉负荷变化而经常处于一种低效率状态，大量的能量浪费在风道挡板上。近年随着高压变频技术飞速发展，锅炉鼓、引风机变频改造已被广泛采用。通过市场调研，我们引进了九洲电气的PowerSmartTM系列高压变频器，该设备采用先进的电力电子器件IGBT和多电平拓扑电路和PWM调制策略，通过高速数字信号处理器DSP控制，可以将具有固定频率和幅值的3000~10000伏三相交流电源系统进行功率变换后，产生可调频率且电流随负载而定的高压交流系统，从而能够对三相电动机实现连续调速。 　　节能的估算：改造前，鼓风机的电流在30A左右，风机挡板开度在60~70%之间，改造后，鼓风机的电流降低到20A，降低了1/3，挡板开度为100%。运行工况以24小时连续运行,全年运行时间在300天为计算依据,则变频调速时每年的节电量为P=1.732×6×10×0.95×24×300=710812kW?h。按每度电0.48元一度电算，每年可节约电费约为341190元。 　　应用高压变频调速系统产生的其他效果：改善了工艺。投入变频器后除尘风机可以非常平滑稳定的调整风量，运行人员可以自如的调控，除尘风机运行参数得到了改善，提高了效率。 　　延长电机和风机的使用寿命。一般除尘风机均为离心式风机，启动时间长，启动电流大（约6～8倍额定电流），对电机和风机的机械冲击力很大，严重影响其使用寿命。而采用变频调速后，可以实现软起动和软制动，对电机几乎不产生冲击，可大大延长机械的使用寿命。 　　减少阀门机械和风机叶轮的磨损。安装变频调速后，风机经常工作在比原来定速时低150转/分的转速下运行，因此，大大减少了风机叶轮的磨损，减少了风机振动。延长风机的大修周期，节省检修费用和时间。 　　便于实现除尘控制系统自动化。除尘系统的的风量经常需要根据工艺的要求变化，在过去用挡板调节时，存在执行机构的开度与流量的关系曲线的线形问题。往往由于执行机构的磨损量过大，阀门特性发生变化，出现非线形问题，致使调节过程失误，自动控制系统无法正常工作。而变频调速始终保持在线形高精度0.1～0.01HZ的范围内工作，为实现除尘系统的自动化创造优越条件。 　　通过鼓风机技改，我厂提高了生产效率，经济和社会效益都很可观，今后我们将进一步加强技改工作，将我厂建成高技术、高效益的现代化电厂。

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收录时间:2011年01月02日 08:54:02 来源:中国泵阀网 作者:

前，国家能源局启动了江苏省4个海上风电项目的招标工作，这也让不少企业看到海上风电市场蕴含的巨大商机。华能、中广核、神华等电力巨头都已购买了标书，而各地政府、大小设备制造商、配套商等也都积极跃身其中。这个被业界期待已久的招标项目，被看成是我国风电产业启动的第一声发令枪。 

 

 

更大的发展空间 

 

虽然首轮招标的“谜底”还需等待，但海上风电却已经在我国正式“上岗”了——7月6日，作为上海世博会的重头戏之一，上海东海大桥风电场全部风机并网发电。这个我国乃至亚洲首座大型海上风电场的横空出世，被看成了我国海上风电热的一个缩影。现在，海上风电正在成为中国风电领域的新宠。 

 

“中国新能源产业发展看风能，风能发展前景在海上，海上风能将成为中国风能未来发展方向和制高点。”对我国海上风电目前的地位，中国风能协会的一位专家如此评价。这位专家表示，相比陆上风电，海上风电具有风能资源非常稳定、不占用土地资源、对环境影响很小等优点。同时，我国海上风资源储量非常丰富。根据最新风能资源评价，全国陆地可利用风能资源3亿千瓦，加上近岸海域可利用风能资源，共计约10亿千瓦，发展潜力巨大。今年年初，据国家气象局完成的我国首次风能资源详查和评价，测得我国5米到25米水深线以内近海区域、海平面以上50米高度可装机容量约两亿千瓦。 

 

海上风能的广阔前景让面临可再生能源配额压力的电力巨头展开了激烈争夺。由于东部沿海特别是江苏等沿海滩涂及近海具有开发风电非常好的条件，各大电力企业“跑马圈海”，中电投、国电、华电、中广核、大唐、华润电力、江苏国信集团、德国索拉CCE纷纷介入。“海上风电目前受到追捧的一个重要原因是有市场。”中航重机股份有限公司运营管控部部长赵松说，“首先，海上风电以东南沿海为主，这些地区大多属于国内经济比较发达的地区，用电需求也很大，因此电力市场非常巨大。其次，海上风电的发电量也比较大，毕竟海上的风力资源比陆地更为丰富，这也使得海上风电项目的装机容量较陆上风电要大。”

 

更新的技术难题

 

随着中国海上风电特许权招标工作的启动，业界认为2010年将成为中国海上风电的发展元年。虽然前景美妙，但我国海上风电面临的困难也不少。在很多业内人士看来，海上风电犹如一个“早产的婴儿”，在还没有“发育完全”的情况下就匆匆面世，很多方面都潜藏着巨大的风险。 

 

这其中，海上风电新的技术难题就是当前亟待解决的问题之一。“相较于陆上风电，海上风电的使用环境大不相同，这就对风电设备等提出了不同的要求，从技术的角度来说，这种要求要更苛刻一些。从另一种角度来看，其实相当于设置了新的技术门槛。”赵松说，“海上风电的主要特点是装机容量更大、风机更大以及抗腐蚀等。”今年6月份，世界银行还专门出版报告，认为由于海洋环境远比陆地复杂，解决海上风电的任何小问题都要付出很大代价。 
目前中国国产风机的性能尚不尽如人意，而进口风机采用的设计标准多是按北欧的风场条件制定的，完全依赖进口不现实也不可持续。中国能源网首席信息官韩晓平接受采访时认为，虽然目前海上风电发展前景很好，但其开发难度要远大于陆上风电。海上风力发电技术落后陆上风力发电近10年，成本也要高2～3倍。同时，海上风电相比太阳能产业技术门槛较高，在电网配套方面，接纳大容量风电的技术还没有突破，与常规电源的利益分摊矛盾尚未解决。因此，目前进行大规模产业化建设还很困难。 

 

中国风能协会的有关专家告诉记者，与陆上风电发展相似，技术从一开始就是制约海上风电发展的因素之一。首先，海上风电场建设前期工作非常复杂，需要在海上竖立70米甚至100米的测风塔，并对海底地形及其运动、工程地质等基本情况进行实地观测。更关键的是，海上风电机组的单机容量更大，对风电机组防腐蚀等要求更为严格，一点瑕疵都将造成机组的停转。其次，环境是另一个不得不面对的问题。2006年，台风“桑美”登陆时，台风中心正面袭击苍南风电场，导致28台风机倒了20台，对风电场几乎造成毁灭性打击。如果说南方台风成为风电场安全的“第一杀手”的话，那么在北方，每年冬季海面上的浮冰将会是风机安全的最大威胁。“后期的维护也很重要，海上的风中是含盐的，所以腐蚀性很强，这对海上风电设备的抗腐蚀提出了新的要求，也为后期的维护提出了新的要求，所以必须有相应的方案来解决这些问题，其中最重要的是，新的环境对设备的质量要求更高了。”赵松说。

 

更高的质量要求 

 

近年，在政策大力支持下，通过技术引进，我国基本掌握了兆瓦级风电机组制造技术，初步形成了叶片、齿轮箱、发电机和控制系统等主要部件的风电设备产业链。但是由于大多数风电企业重制造、轻创新、重引进、轻吸收，使风电的关键设备及核心技术受制于国外，风电技术自主创新能力成为软肋，设备质量特别是关键部件的质量亟待提高。再加上我国风电产业急速发展，大量风机匆忙上马，设备从研发到实际运行的时间大大缩短，这样由于研发技术准备不足而导致风机在运行中出现了一系列问题。 

 

据了解，虽然目前我国已经实现1兆瓦风机的国产化，并拥有自有技术，但如果大规模开发海上风电，我国3兆瓦甚至更大容量的风机技术与国外还存在一定的差距。“其实整个海上风电在国外也是近两年才稍微多一些，但技术也不能说已经很成熟。”赵松说，“即使是目前海上风电比较领先的荷兰，也主要是在近海。我国的风电设备质量、技术与国外相比还有差距，特别是在电器、基础材料方面，海上风电的质量要求更高，而我们恰恰在这些方面存在不小的差距。”业内人士指出，越是大型的风机，质量问题越重要，因为风机叶片大，齿轮箱重，负荷也比较大。 
:“设备可靠性问题将是影响我国风电发展的巨大隐忧。我国的风电设备制造企业必须注重风电的整机优化和主辅匹配，在提高设备可靠性上要下大工夫。”中国风能协会的专家表示，“我国海上风电既要着眼于容量，又要向提高设备质量、性能、水平等方向努力。”中国可再生能源学会风能专业委员会副理事长施鹏飞接受媒体采访时指出，迄今我国真正并网的海上风电场仅有上海东海大桥一处，近期才全部安装完成，实际运营不过一年，尚未经历过恶劣气候的考验，没有应用中的不断改善，还远不成熟，并且国际上考核风电场的重要指标是20年效益。因此，算上到华东沿海的输配电费用，风电成本究竟是海上高、还是陆上高？这都需要冷静客观的测算和思考。 

 

海上风机也不是越大越好，发电的效率、技术的稳定性是第一位的。中国风能协会的专家指出，风电作为新兴产业，必然会存在一些问题，但这是产业本身发展过程当中的问题，是前进道路中的矛盾，风电产业还需要几年时间才能进入到成熟期。对于海上风电，既要对其前景持乐观态度，又要对其困难有充分认识，坚持质量第一的原则，让海上风电在未来发挥更大的作用。

  到“十二五”末期，按照每年1000万千瓦以上的新增装机速度计算，我国风电装机将达到9000万~1亿千瓦，到2020年中国风电装机也将达到1.5亿千瓦。如果在两年前，肯定有不少的民间资本为此踌躇满志，而今天，很多当年迎风而上的民企或许只能望风而叹。
　　《每日经济新闻》记者在调查中国风电市场时获悉，最近半年，风机价格竞争已呈疯狂态势。很多民营企业已不赚钱了，甚至采取少亏钱的模式才能维持生存。
　　风机市场竞争惨烈
　　“在未来的2到3年内，国内现有的80多家风电设备企业可以存活15家就很不错了，其中绝大部分民营企业不是被兼并就被淘汰。我所说的15家还是非常乐观的估计，还有人甚至预测只有不到10家企业可以活下来”，风脉可再生能源技术有限责任公司总经理叶毅博士说这话时，语气非常肯定和平静。
　　对于目前国内风机市场的描述，叶毅用了一个词：惨烈。他告诉《每日经济新闻》记者：“目前，无论是机型还是价格的竞争都已经是白热化，大家杀价杀得非常厉害。尤其是最近这半年，已呈现疯狂态势。本来利润已经非常薄，很多民营企业已经不赚钱了，甚至采取少亏钱的模式才能维持生存。”
　　据统计，目前风电整机平均价格与2009年同期相比已下降将近1000元/千瓦，多位业内人士接受《每日经济新闻》记者采访时都表示，中国风电装备业现在是“一天一个样”，整个行业“洗牌在即”。
　　全国风电场近1/3机组闲置
　　有统计显示，自2006年《可再生能源法》颁布之后，中国风电产业的商业化市场就开始进入爆发式增长时期，一直到2009年，中国风电产业都是以每年超过100%的速度迅猛扩展。而2010年全国范围内正在上马的新风电项目约有378个。
　　“国外风电行业也经历过快速发展的过程，但绝对没有国内这么疯狂，没有出现过这么多企业同时一哄而上的局面。”叶毅对《每日经济新闻》介绍称，“三年前还是卖方市场，大家都觉得是个暴利行业。转折就出现在2008年底，从那时开始就瞬间转入买方市场。”
　　而一位风电企业的业内人士向《每日经济新闻》介绍，现在全国只要是稍微有点风电资源的地方基本上都被瓜分完毕，“大多数都是被国有电力企业给圈走了，民营企业也有一些，但是比例很小。”
　　据中国电监会发布的报告称，目前全国风电场普遍经营困难，甚至出现了亏损，近1/3风电机组处于闲置的状态。
　　民企生存空间受挤压
　　“无论是风电设备制造还是风场建设都需要一笔巨大的资金投入，国有电力企业因为有着良好的政府背景而拥有强大的融资能力，这是一个良性循环”，风电工程师程治和对《每日经济新闻》坦称，“民营企业由于自身在资金和技术上的不足，他们未来面对竞争压力将非常巨大，很多民营企业现在的情况已经是非常尴尬。”
　　叶毅认为，在未来一段时间内将会有大批民营企业被挤出这个领域，虽然风电市场空间非常广阔。“按照国际行业规律，一台风电机成本完成回收最快也要4到7年，在国内估计要在10年以上，所以很多企业会出现成本都没有收回就已经不在了的情况。”
　　《每日经济新闻》记者在采访时获悉，国内五大国有电力集团基本上都在风电领域有投入，一位业内人士向记者表示：“以前没有参与进来的国有企业，现在也都开始涉足。据说，三峡集团现在也准备大手笔投入风电项目。”
　　如此一来，民营风电企业的生存空间将更一步受到挤压。据中国能源综合利用协会可再生能源专委会最新发布的《中国风电发展报告2010》中说，随着业界对国产风机设备质量的担心加剧，2011年和2012年将是国产风电设备的大考之年。

    中国风机产业网  接口部分

    可靠的信号模板连接技术，信号间采用光电隔离，信号模板和通讯模板可不受限制，随意插接。系统自己组态。一次仪表部分为了提高仪表的抗干扰能力，选用DDZ―Ⅲ型仪表，输出为4～20mA电流，保证系统可靠工作。仪表包括：温度变送器、压力变送器、流量变送器、液位变送器、差压变送器、含氧量变送器、耗煤量变送器及转速变送器等。

    执行部分

    引风、鼓风机变频调速器、补水、炉排、给煤量、电动调节及电机启、停。系统控制过程锅炉水位的自动控制工业锅炉属于高温高压设备，其安全性应放在首位。为确保安全，提高控制精度，对汽包水位、给水流量与蒸汽流量计算，实现三冲量自动调节，调节精度很容易达到±5mm，但调节精度太高容易造成电动调节阀的频繁动作，对实际运行并无好处，因此，汽包水位控制在±10mm即可满足锅炉运行要求。通过软件计算与修正，很容易克服“虚假水位”对水位调节的影响。

    燃烧系统的自动控制

    在锅炉运行中，实现燃烧过程的自动调节是工业锅炉节能的一个重要措施，也是控制难度最大的部分。它是一个多变量输入、多变量输出、大惯性、大滞后、且相互影响的一个复杂系统。我们采用了自适应控制调节和风煤比自动寻优措施。具体分解为如下几个部分：

    （1）蒸汽压力为主控信号，蒸汽流量为前馈信号，当负荷增加时，首先控制变频调速器调节引风量，控制变频调速器增大鼓风量，此控制环节为串级调节，维持风量不变，同时比例地调节给煤量，实现风煤比例调节，保持合理的风煤比，使锅炉正常燃烧。

    （2）烟气含氧量为副控制信号，采用氧传感器测量锅炉烟道中的烟给氧量作为风煤配比的自动校正信号，使空气过剩系数保持在最佳状态，使锅炉达到节能燃烧。这样的控制系统可满足蒸汽热负荷波动较大的用户，在蒸汽流量变化±20%时，其蒸汽压力可保持在±0.05Pa的范围内。

    （3）炉膛负压调节系统以炉膛压力作为单一主控信号，鼓风量信号作为辅助信号形成一个前馈加单路反馈的复合调节环节。通过调节引风量，变频调速器调节鼓风量相配合，实现炉膛的负压调节。

    其中，在蒸汽压力控制中，引入炉膛温度信号，形成一个内回路，因为炉膛温度变化快，可以增加系统反应速度，提前克服内扰。送风量随给煤量按比例变化，含氧量参与风量校正，炉膛压力由引风量调节控制，同时引入鼓风前馈，避免动态瞬间扰动。

   

    中国风机产业网  高压风机风机不滚动的原因大致有四点：

    1、看看是否电源开关，检查通电与否。

    2、检查电机线或者电机的题目。

    3、检查风机头是否受损坏。

    4、看看风机内部是不是有异物或者杂物堵塞风机，做到及时清理等。

    以上四点就是高压风机风机不滚动的常见原因，我们在使用高压风机功课的过程中，要留意，并及时保证风机的运转监测

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