空冷岛风机叶片的国产化改造

马利东

摘要：目前国内火力发电厂直接空冷系统逐渐普及，空冷岛风机叶片作为空冷系统的主要设备，重要性不言而喻，由于国内空冷岛风机叶片设计制造起步较晚，早期新建火力发电厂直接空冷系统均采用了进口品牌空冷岛风机叶片，由于环境、气象条件等因素的影响风机叶片在实际使用过程中存在着很多问题，因此对空冷岛风机叶片实施国产化改造很有必要。

关键词：风机叶片；一体式；风机性能

一、概述

国网能源哈密煤电有限公司大南湖电厂一期工程为2×310MW、亚临界、一次再热、三缸双排汽、直接空冷抽汽凝汽式汽轮发电机组，锅炉为哈尔滨锅炉厂股份有限公司1038t/h自然循环汽包炉，汽轮发电机为北重汽轮机厂310MW汽轮发电机组，两台机组于2011年底投产发电，空冷岛风机配套使用某进口公司生产的七叶片空冷风机，空冷风机在运行过程中多次出现叶片断裂的生产事故，损坏风筒及护网，叶片裂纹现象严重，通过分析认为产生上述问题的主要原因是因为分体式的叶片结构设计不合理、叶片与叶柄自身强度普遍偏低且无法承受运行中产生的应力，为了彻底解决此问题决定对空冷风机叶片进行国产化选型改造，以提高空冷风机运行可靠性。

二、改造前空冷岛风机性能及存在问题

两台机组空冷岛共有60台空冷风机，每台机组30台，每台空冷风机设计叶片数量为7片，风机型号为9754-7-33F/G2.0RT，风机直径9754mm，叶片材质为玻璃钢，体积流量561m3/s，全压112.1Pa，轴功率71.3KW，全压效率88.2%，风机叶片与叶柄为分体结构，叶片与叶柄通过螺栓进行连接固定，空冷风机自2011年底机组投产运行以来，主要存在以下问题：

（1）叶片普遍存在裂纹现象

1、2号机组60台风机共420个叶片，存在裂纹的叶片约300片左右，叶片裂纹率高达71%；

（2）叶柄经常发生断裂现象

近几年，原厂家对叶片结构进行了优化改进并且为我厂更换了部分叶片，每年还是发生空冷风机叶片、叶柄断裂问题，造成风机风筒及底部护网损伤，而且对现场人员人身安全构成严重威胁；

（3）风机叶片固定螺栓脱落现象严重

空冷风机叶片与叶柄连接的第一个螺栓容易脱落，由于叶柄内部铝质垫片设计问题，螺栓脱落后无法回装；两台机组空冷风机叶片螺栓脱落率约为10%左右，存在很大的安全隐患；

（4）风机叶片与叶柄连接的固定螺栓及垫片普遍存在下陷现象；

（5）风机叶片与叶柄连接的固定螺栓普遍存在滑丝现象；

三、改造后的空冷岛风机性能

受改造条件的限制，减速机输出给风机的转速已经固定，因此需根据现有转速设计选型空冷风机，为了提高风机运行平稳性、避免奇数叶片通过频率的影响，每台空冷风机叶片选型数量为6片，风机直径9754mm，叶片材质为玻璃钢，叶片选用先进的机翼型，经过专业的气动软件优化设计，采用扭曲、变弦长、变厚度的翼型，保证风机具有高效率和低噪声的特性。风机气动设计重点考虑在较宽流量范围内，具有较高气动效率，使风机具有高效区域宽的特点，轮毂单独平衡，叶片进行力矩平衡，保证叶片可全部互换安装。

叶片结构采用叶片和叶柄一体式设计，合理布置增强材料的纤维方向，使叶片的玻璃纤维汇集到叶片根部形成连续整体，保证了强度和刚度要求。叶片材料为高强度玻璃钢复合材料（FRP），叶片重量轻，具有很好的噪声和振动阻尼特性，叶片表面设有耐磨、防腐胶衣层，有效的保护了内部组织，提高了叶片的使用寿命。

风机轮毂支板材料采用Q235A，单板结构，通过U型螺栓、卡箍和压板夹紧叶根圆柱段，叶片安装方便、角度调整简单。主要受力零件U型螺栓采用了综合机械性能良好的合金结构钢，螺纹采用细牙螺纹，严格控制螺纹的精度等级，减少应力集中，提高疲劳寿命。每一根U型螺栓出厂前均进行无损探伤检验，不允许有裂纹螺栓出厂，保证螺栓的安全可靠性，轮毂表面进行喷漆处理并喷涂三遍环氧聚胺酯防腐涂料进行防腐，可在有腐蚀的环境下长期稳定工作，改造前后的风机设计性能参数对比如下表：

根据测量结果，热态、冷态工况下，均达到561m3/s的设计要求，1号机组热态运行风量平均值为600.48m³/s，较改造前风量提高7%，2号机组冷态运行风量平均值为582.08m³/s，较改造前风量提高3.8%。改造后空冷岛风机振动性能测试，最高振动速度2.49mm/s，远远低于6mm/s，远低于《通风机振动检测及其限值JB/T8689-2014》标准要求。

五、结论

通过空冷岛风机叶片的国产化改造，彻底消除了原空冷风机叶片的安全隐患，改造后风机叶片翼型设计更加合理，叶片与叶柄采用一体化的设计，不仅降低了风机重量及轴功率，而且提高了风机风量及效率，改造后的空冷风机运行稳定，达到了改造的目标。

参考文献：

[1]通风机振动检测及其限值JB/T8689-2014，中华人民共和国工业信息化部2014-07-09；

[2]一般用途轴流通风机技术条件JB/T10562-2006，中华人民共和国国家发展和改革委员会2006-07-27。