軸流風機的失速喘振與防治

2019-07-01

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1、軸流風機的失速與喘振現象

軸流式風機當調節(jié)葉片(動葉調節(jié)風機為動葉片，靜葉調節(jié)風機為入口調節(jié)葉片)角度固定在某一位置時，在正常工作區(qū)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(wěn)定運行，即壓力、風量、電流保持相對穩(wěn)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(wěn)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(xù)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(qū)先失速。且失速區(qū)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(qū)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(tǒng)的容積與阻力適當，在風機發(fā)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(fā)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(huán)發(fā)生，稱為喘振。伴隨喘振的發(fā)生，風機電流也大幅度波動，噪聲驚人。風機發(fā)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(fā)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(fā)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(qū)域大，當風機選型不當，或所在風(煙)系統(tǒng)阻力增加較多和漏風變化較大時，很可能落入風機失速區(qū)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(fā)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(tài)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(fā)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(jié)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(huán)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(huán)，以增加風機的風(煙)量，使風機脫離失速區(qū)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(tǒng)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。