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轴流风机的失速喘振与防治

2019-07-01

       1、轴流风机的失速与喘振现象

      轴流式风机当调节叶片(动叶调节风机为动叶片,静叶调节风机为入口调节叶片)角度固定在某一位置时,在正常工作区域内,风机的压力随风机流量的减小而增加,当流量减小到某一值时压力达到较大、当流量进一步减小时,风机压力和运行电流突然降低,振动和噪音增大这一现象被称为风机失速。 

风机失速后有两种不同表现,一是风机仍能稳定运行,即压力、风量、电流保持相对稳定,但噪音增加;风机及其进、出口气流压力承周期性脉动;风机振动常常比正常运行高。这种现象称之为旋转失速。另一是风机即压力、风量、电流大幅度波动,噪音异常之大,风机不能稳定运行,风机可能很快遭受灭性损坏,这种现象称之为喘振。 

      2、失速喘振机理

      轴流风机是据机翼理论进行气动设计的,叶型上的压升取决于翼型的升力,而翼型的升力除与翼型的形状有关外,主要取决于冲角α,当叶型确定后,翼型的升力随着冲角的增加开始成正比的增长,直到临界冲角值αk时压力达到较大值。若冲角继续增大,升力会突然下降。这是由于气流气流突然脱离叶型的凸面(吸力面),产生很大旋涡所致。 

      3、轴流风机压力特性曲线的由来

      轴流风机压力特性为马鞍形状。这是因为轴流风机的压力遵循机翼升力理论的缘故。如下图所示。轴流式风机动叶片的冲角随流量的减小而增大。

      4、轴流风机的旋转失速

      由于轴流风机叶栅中各叶片的形线总是有些差异,安装角度也不可能完全一致。因此,一般不是所有叶片都同时失速,而是一个或多个叶片组成的一个或多个失速区先失速。且失速区不是静止不动的,而是沿着叶片移动。

      5、失速的危害

      1)失速可导至风机损坏  由上可知轴流风机失速后,通常表现为旋转失速。由于旋转失速使风机各叶片受到周期性力的作用,若风机在失速区内运行相当长的时间(或失速频率与叶片自振频率相当时的短时间内),会造成叶片断裂,叶轮的其元机械会损害。 

      2)失速可能导至喘振  若管道系统的容积与阻力适当,在风机发生失速压力降低时,出口管道内的压力会高于风机产生的压力而使气流发生倒流,同时管道内压力迅速降低,风机又向管道输送气体,但因流量小风机又失速,气流又倒流。这种现象循环发生,称为喘振。伴随喘振的发生,风机电流也大幅度波动,噪声惊人。风机发生喘振的破坏性很大,可在很短时间内损坏风机,必须立即停止风机运行。

可见,失速与喘振是两个不同概念。失速是喘振的必要条件,但不是充分条件。 

      3)  失速可能造成并列运行风机间相互“抢风”,给发电机组安全运行带来威胁。两台并列运行的风机中的一台发生失速后,两台风机间可能出现相互“抢风”现象而无法并列运行;或虽两台风机能并列运行,但两台风机的总出力可能达不到需要值而影响其带负荷能力。 

      6、轴流风机的失速报警装置

      由于轴流风机的失速区域大,当风机选型不当,或所在风(烟)系统阻力增加较多和漏风变化较大时,很可能落入风机失速区运行。为保护风机自身安全,目前电站轴流式风机的制造厂都配有失速报警保护装置。当风机发生失速时,让远行人员及时知晓,并立即进行调整,避免长期在失速状态下运行。

      7、运行中如何判断风机失速

     1)安装有失速报警保护装置的风机,应保持其管路畅通,装置动作准确。 

     2)  在运行调整过程中,若发现一台风机的电流、压力有突然大辐度的变化,则该风机失速。 

     3)  两台风机并列运行时,并未进行调节而一台风机的电流等参数突然大幅度降低,则该风机失速。 

     4)  两台风机并联运行时,两台风机的开度和电流应基本相同,若未进行调整操作,而两台风机的电流却相差较大,且调整电流小的风机出力不起作用,则该风机失速。 

     8、如何防止轴流风机的失速

      1)风机选型设计时留足失速裕量。 

      2)在轴流风机的进出口之间加旁路再循环风(烟)道;当风机失速时,打开旁路风道门,使一部分风(烟)量从风机出口流向风机入口,即使一部分风(烟)量在风机内循环,以增加风机的风(烟)量,使风机脱离失速区运行。但这增加了风机的耗功,是很不经济的。 

      3)加装防失速装置。

      9、防止运行中轴流风机失速措施

      1)运行人员应了解风机所在系统的阻力构成,特别是那些阻力较大又易于堵塞的设备(如预热器、暖风器、消声器等)的正常阻力范围。 

      2)在实际运行中若这些设备阻力超出了范围可能导致风机失速时,应控制该风机的出力,并及时采取措施消除堵塞。 

      3)运行人员应了觧当风机调节装置固定在某一位置时,风机流量的变化范围,即从正常运行流量到该角度(动叶角度或调节静叶的角度)下的失速流量之间允许的流量变化。在操作风机所在系统的其它设备时(如一次风机所在系统的磨煤机时),避免瞬时流量减小过大,引起风机失速。 

      4)加装风机运行点监视装置,使运行人员能看见风机运行在性能曲线上的位置

轴流风机.jpg


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