軸流風機失速、喘振和搶風

2020-12-19 集控運行

軸流風機失速

軸流風機葉片通常都是流線型的,設計工況下運行時,氣流衝角(即進口氣流相對速度w的方向與葉片安裝角之差)約為零,氣流阻力小,風機效率高。當風機流量減小時,w的方向角改變,氣流衝角增大。當衝角增大到某一臨界值時,葉背尾端產生渦流區,即所謂的脫流工況(失速),阻力急劇增加,而升力(壓力)迅速降低;衝角再增大,脫流現象更為嚴重,甚至會出現部分葉道阻塞的情況。

軸流風機的失速特性是由風機的葉型等特性決定的,同時也受到風道阻力等系統特性的影響,動葉調節軸流式送風機的特性曲線如圖2所示,其中,鞍形曲線M為送風機不同安裝角的失速點連線,工況點落在馬鞍形曲線的左上方,均為不穩定工況區,這條線也稱為失速線。由圖中我們不難看出:

①在同一葉片角度下,管路阻力越大,風機出口風壓越高,風機運行越接近於不穩定工況區;

②在管路阻力特性不變的情況下,風機動葉開度越大,風機運行點越接近不穩定工況區。

當並聯運行的軸流風機出現下列現象時,說明風機發生了失速:

①失速風機的壓頭、流量、電流大幅降低;

②失速風機噪聲明顯增加,嚴重時機殼、風道、煙道發生振動;

③在投入「自動」的情況下,與失速風機並聯運行的另1颱風機電流、容積比能大幅升高;

④與風機「喘振」不同,風機失速後,風壓、流量降低後不發生脈動。

風機的失速現象是風機的一種不穩定運行工況,對於風機的運行安全危害很大:

①風機失速時,風量、風壓大幅降低,引起爐膛燃燒劇烈變化,易於發生滅火事故;

②並聯運行的另1颱風機投入「自動」時,出力增大,容易造成電機過負荷;

③失速風機振動明顯增高,可能風機設備、風道振動大損壞;④處理過程不正確時,易於引發風機「喘振」,損壞設備。

表1 失速前、後風機主要參數比較

送風機出口通道阻力過大、動葉開度大,落入風機不穩定工況區是B送風機發生失速的真正原因。應清除空預器蓄熱片積灰,降低空預器風阻是解決送風機失速的根本措施,當發生1臺送風機失速時, 應迅速關小該送風機動葉, 使送風機儘快回到穩定工況區運行。

軸流風機喘振

風機的喘振,是指風機在不穩定區工況運行時,引起風量、壓力、電流的大幅度脈動,噪音增加、風機和管道劇烈振動的現象。

只要運行中工作點不進入上述不穩定區,就可避免風機喘振。軸流風機當動葉安裝角改變時,K點也相應變動。因此,不同的動葉安裝角度下對應的不穩定區是不同的。大型機組一般設計了風機的喘振報警裝置。其原理是,將動葉或靜葉各角度對應的性能曲線峰值點平滑連接,形成該風機喘振邊界線,(如上圖所示),再將該喘振邊界線向右下方移動一定距離,得到喘振報警線。為保證風機的可靠運行,其工作點必須在喘振邊界線的右下方。一旦在某一角度下的工作點由於管路阻力特性的改變或其他原因,沿曲線向左上方移動到喘振報警線時,即發出報警信號提醒運行人員注意,將工作點移回穩定區。

並聯風機的風壓都相等,因此負荷小的風機的動葉開度小,其性能曲線峰值點(K點)要低於另一颱風機,負荷越低,K點低得越多。因此,負荷低的風機,其工作點就容易落在喘振區以內。所以,調節風機的負荷時,兩臺並列風機的負荷不宜偏差過大,以防止低負荷風機進入不穩定的喘振區。  運行中,煙風道不暢或風量系統的進、出口擋板誤關或不正確,系統阻力增加,會使風機在喘振區工作。並列風機動葉開度不一致或與指示與就地不符、自控失靈等情況,則引起風機特性變化,也會導致風機的喘振。應避免風機長期在低負荷下運行。

軸流風機搶風

所謂搶風,是指並聯運行的兩颱風機,突然一颱風機電流(流量)上升,加一颱風機電流(流量)下降。此時,若關小大流量風機的調節風門試圖平衡風量時,則會使另一臺小流量風機跳至最大流量運行。在調整風門投自動時,風機的動葉或靜葉頻繁地開大、關小,嚴重時可能導致風機電機超電流而燒壞。

搶風現象的出現,是因為並列風機存在較大的不穩定工況區。上圖為兩臺特性相同的軸流風機並聯後的總性能曲線。圖中,有一個∞字型區域,若兩颱風機在管路系統1中運行,則P1點為系統的工作點,每颱風機都在E1點穩定運行,此時搶風現象不會發生。如果由於某種原因,管路系統阻力改變至2(升高)時,比如輔助風門突然大幅度關小,則風機進入∞字型工作區域內運行。我們看P2點的工作情況,兩颱風機分別位於E2a和E2點工作。大流量的風機在穩定區工作,小流量的風機在不穩定區工作,兩颱風機的不平衡狀態極易被破壞。因此,便出現兩颱風機的搶風現象。

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