关于轴流式一次风机失速的分析和对

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1、全国火电大机组（600MW级）竞赛第十二届年会论文集锅炉本体及辅机关于轴流式一次风机失速的分析及对策探讨刘希彦郑　磊刘志彬（云南滇东能源有限责任公司）摘要：针对滇东电厂锅炉一次风机曾经多次发生失速的情况,在介绍轴流风机失速机理基础上,对一次风机失速原因进行了分析,并提出了一次风机失速的处理及预防措施。关键词：轴流式一次风机；失速；动叶可调；预防措施0引言风机是火力发电厂锅炉设备中重要的辅机之一，在锅炉上的应用主要是送风机、引风机和一次风机等。离心式风机具有结构简单、运行可靠、制造成本较低、效率较高、噪音小、抗腐蚀性能好的特点，以往锅炉风机普遍采用离心式风机。

2、但是随着锅炉容量的增大，离心式风机的容量已经受到叶轮材料强度的限制，离心风机过大的尺寸，会给制造、运输等方面带来一定的困难。另外，随着节能降耗意识的增强，为保证机组的经济合理运行，现在大容量机组越来越多的采用轴流式风机。但轴流式风机对运行调整水平要求较高，如调整不当，很容易发生失速，影响锅炉的安全运行。本文以滇东发电厂轴流式一次风机为例，分析轴流式风机失速的机理和采取的对策，与大家探讨。1概况滇东电厂1号炉是首台国产600MW级“W”火焰炉，是国内某公司生产的亚临界压力，一次再热，单炉膛平衡通风，自然循环，单锅筒锅炉，锅炉整体Π型布置，设计燃料为无烟煤。锅炉

3、容量为2028t/h，制粉系统采用正压直吹式，设有两台动叶可调轴流式一次风机提供一次热、冷风输送煤粉。动叶调节范围为-30°～+12°（对应动叶开度0%～100％），设计风量为53.0m3/s，设计风压为11808Pa，风机转速为1470r/min。滇东电厂1号机组于2006年2月投产发电，1号炉在调试和投产初期，一次风机频繁失速，一度影响了机组调试进度和带负荷能力。2轴流风机失速机理轴流风机并不是在任何工况点都能稳定工作的，这是风机的特性决定的。图1是典型的具有驼峰形的轴流风机的P－Q性能曲线。图中表示出风机压力P随气体体积流量Q的变化关系。如图1所示，风

4、机的特性曲线存在凸出的峰值点。当风机输出的风量与系统所需的风量相当且等于QK时，风机的压力达到最大值PK41全国火电大机组（600MW级）竞赛第十二届年会论文集锅炉本体及辅机，大于或小于这一风量时风机的压力就会下降。通常把K点称为风机稳定工作的极限点。风机特性曲线K点右侧区域为风机稳定的工作区（例如A、B、C点），K点左侧的区域叫不稳定工作区。图1轴流风机的P－Q性能曲线气流沿叶片进口端流入时，气流就沿着叶片两端分成上下两股，风机处于正常工况时，冲角很小（气流方向与叶片叶弦的夹角即为冲角），气流绕过机翼型叶片而保持流线状态，如图2（a）所示。当气流与叶片进口

5、形成正冲角，即α>0，且此正冲角超过某一临界值时，叶片背面流动工况开始恶化，边界层受到破坏，在叶片背面尾端出现涡流区，即所谓“失速”现象，如图2（b）所示。冲角大于临界值越多，失速现象越严重，流体的流动阻力越大，使叶道阻塞，同时风机风压也随之迅速降低。图2风机刚产生失速并不意味着所有叶片同时失速，失速可能发生在一个或几个区域，区域内可能包括一个或多个叶片。失速区不是静止的，它会从一个叶片向另一个叶片扩散。如图3所示，若在2、3和4号叶片失速，通过这些叶片的流通面积将减小或完全消失；在叶片周围可能产生紊流区，使气流在叶片间出现“雍塞”。结果，气流将回流至叶轮入

6、口端。由于流入的空气在这些区域将受阻，叶片5的流入角α将增大，这个叶片也将产生失速；因此，失速区域将向叶片5的方向移动，这种现象被称为“转动失速”。转动失速是风机喘振的前兆。41全国火电大机组（600MW级）竞赛第十二届年会论文集锅炉本体及辅机图3因为失速区的不稳定性，风机的运行点也不会稳定，但可能在图1中E点附近摆动。当风机进入失速区蔓延至凹谷点D，见图1，所有叶片的顶部将形成一个环形区域。这时，如果背压进一步升高，空气流量减小，失速区域径向沿伸直到图1中L点，整个叶轮处于失速区，风机发生喘振。如果此时将背压降低，气流量增加，运行点将如前所述沿L至D点，沿

7、D－E－K直到脱离失速区。3运行中轴流风机失速的原因由于气流速度与流量成正比，因此正常运行中导致风机流量异常降低的因素都可能导致风机失速：（1）风机出口挡板销子脱落或断裂等原因导致其突然关闭或部分关闭时。（2）变负荷过程中由于调节失灵或误操作致使两台风机风量严重不平衡。（3）风机出入口风道堵塞，如暖风器或空预器严重积灰。（4）运行中风机负荷剧烈变化，例如磨煤机跳闸等引起风量突减。图4是某电厂风机的失速特性曲线，当就地叶片开度角为50°时（控制室动叶开度80%），A—B是其对应的正常运行区，B—C—D—E为失速区。下面就以风机叶片开度50°时为例说明其失速特性

8、。当风机由于某种原因导致出口压力升高时，例如出口门关