电站轴流式风机的失速喘振与防治

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1、电站轴流风机的失速喘振与防治西安热工研究院刘家钰2008年7月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最大、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，

2、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时压力达到最大值。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。见图1。图1机翼失速原理图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。如图2所示。轴流式风机动叶片的冲角随流量的减小而增大。图2轴流风机压力特性形

3、成机理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，如图3所示。图3轴流风机旋转失速原理如图3所示，若叶片2、3或4失速，则在这些叶片间的空气流动减少或完全停止。随之造成在这些区域里沒有压升，这会造成向风机叶轮进口测的逆向流。从而在这些叶片的周围形成一个气流变化很大的区域。这个区域就是图上的阴影区。叶片5在进入这区域后冲角α将增加，随之叶片失速。相反叶片2的α角将减少，这样会造成这个叶片脱离失速。这种现象称之为旋转失

4、速。由于失速区在叶轮内环绕移动的速度总是小于叶片的移动速度，因而相对于定子来说，失速区的移动方向与风机的旋转方向相同。由于失速区的不稳定，风机的运行点也不稳定，可能在图1中的c和c，间移动。如果流量继续减小，则失速区将增加，直到所有叶片顶部都失速，风机运行在图1中的D点。如果流量再继续减少，那么失速区的径向范围将增加(即失速区从叶片顶部向根部发展)，直到全部叶片都失速时，风机运行在0流量的E点。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

5、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

6、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。图4NOVENCO失速报警装置图5失速探针压力的变化图6TLT失速报警装置7运行中如何判断风机失速安装有失速报警保护装置的风机，应课持其管路畅通，装置动作准确。若该装置失灵，

7、戓未装失速报警装置，则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风机选型设计时留足失速裕量；按电力行业标准DL/T468-2004《电站锅炉风机选型和使用导则》规定，轴流风