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軸流風機的失速喘振與防治

2019-07-01

       1、軸流風機的失速與喘振現象

      軸流式風機當調節葉片(動葉調節風機為動葉片,靜葉調節風機為入口調節葉片)角度固定在某一位置時,在正常工作區域內,風機的壓力隨風機流量的減小而增加,當流量減小到某一值時壓力達到較大、當流量進一步減小時,風機壓力和運行電流突然降低,振動和噪音增大這一現象被稱為風機失速。 

風機失速后有兩種不同表現,一是風機仍能穩定運行,即壓力、風量、電流保持相對穩定,但噪音增加;風機及其進、出口氣流壓力承周期性脈動;風機振動常常比正常運行高。這種現象稱之為旋轉失速。另一是風機即壓力、風量、電流大幅度波動,噪音異常之大,風機不能穩定運行,風機可能很快遭受滅性損壞,這種現象稱之為喘振。 

      2、失速喘振機理

      軸流風機是據機翼理論進行氣動設計的,葉型上的壓升取決于翼型的升力,而翼型的升力除與翼型的形狀有關外,主要取決于沖角α,當葉型確定后,翼型的升力隨著沖角的增加開始成正比的增長,直到臨界沖角值αk時壓力達到較大值。若沖角繼續增大,升力會突然下降。這是由于氣流氣流突然脫離葉型的凸面(吸力面),產生很大旋渦所致。 

      3、軸流風機壓力特性曲線的由來

      軸流風機壓力特性為馬鞍形狀。這是因為軸流風機的壓力遵循機翼升力理論的緣故。如下圖所示。軸流式風機動葉片的沖角隨流量的減小而增大。

      4、軸流風機的旋轉失速

      由于軸流風機葉柵中各葉片的形線總是有些差異,安裝角度也不可能完全一致。因此,一般不是所有葉片都同時失速,而是一個或多個葉片組成的一個或多個失速區先失速。且失速區不是靜止不動的,而是沿著葉片移動。

      5、失速的危害

      1)失速可導至風機損壞  由上可知軸流風機失速后,通常表現為旋轉失速。由于旋轉失速使風機各葉片受到周期性力的作用,若風機在失速區內運行相當長的時間(或失速頻率與葉片自振頻率相當時的短時間內),會造成葉片斷裂,葉輪的其元機械會損害。 

      2)失速可能導至喘振  若管道系統的容積與阻力適當,在風機發生失速壓力降低時,出口管道內的壓力會高于風機產生的壓力而使氣流發生倒流,同時管道內壓力迅速降低,風機又向管道輸送氣體,但因流量小風機又失速,氣流又倒流。這種現象循環發生,稱為喘振。伴隨喘振的發生,風機電流也大幅度波動,噪聲驚人。風機發生喘振的破壞性很大,可在很短時間內損壞風機,必須立即停止風機運行。

可見,失速與喘振是兩個不同概念。失速是喘振的必要條件,但不是充分條件。 

      3)  失速可能造成并列運行風機間相互“搶風”,給發電機組安全運行帶來威脅。兩臺并列運行的風機中的一臺發生失速后,兩臺風機間可能出現相互“搶風”現象而無法并列運行;或雖兩臺風機能并列運行,但兩臺風機的總出力可能達不到需要值而影響其帶負荷能力。 

      6、軸流風機的失速報警裝置

      由于軸流風機的失速區域大,當風機選型不當,或所在風(煙)系統阻力增加較多和漏風變化較大時,很可能落入風機失速區運行。為保護風機自身安全,目前電站軸流式風機的制造廠都配有失速報警保護裝置。當風機發生失速時,讓遠行人員及時知曉,并立即進行調整,避免長期在失速狀態下運行。

      7、運行中如何判斷風機失速

     1)安裝有失速報警保護裝置的風機,應保持其管路暢通,裝置動作準確。 

     2)  在運行調整過程中,若發現一臺風機的電流、壓力有突然大輻度的變化,則該風機失速。 

     3)  兩臺風機并列運行時,并未進行調節而一臺風機的電流等參數突然大幅度降低,則該風機失速。 

     4)  兩臺風機并聯運行時,兩臺風機的開度和電流應基本相同,若未進行調整操作,而兩臺風機的電流卻相差較大,且調整電流小的風機出力不起作用,則該風機失速。 

     8、如何防止軸流風機的失速

      1)風機選型設計時留足失速裕量。 

      2)在軸流風機的進出口之間加旁路再循環風(煙)道;當風機失速時,打開旁路風道門,使一部分風(煙)量從風機出口流向風機入口,即使一部分風(煙)量在風機內循環,以增加風機的風(煙)量,使風機脫離失速區運行。但這增加了風機的耗功,是很不經濟的。 

      3)加裝防失速裝置。

      9、防止運行中軸流風機失速措施

      1)運行人員應了解風機所在系統的阻力構成,特別是那些阻力較大又易于堵塞的設備(如預熱器、暖風器、消聲器等)的正常阻力范圍。 

      2)在實際運行中若這些設備阻力超出了范圍可能導致風機失速時,應控制該風機的出力,并及時采取措施消除堵塞。 

      3)運行人員應了觧當風機調節裝置固定在某一位置時,風機流量的變化范圍,即從正常運行流量到該角度(動葉角度或調節靜葉的角度)下的失速流量之間允許的流量變化。在操作風機所在系統的其它設備時(如一次風機所在系統的磨煤機時),避免瞬時流量減小過大,引起風機失速。 

      4)加裝風機運行點監視裝置,使運行人員能看見風機運行在性能曲線上的位置

軸流風機.jpg


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