动叶可调式轴流风机讲课2.doc

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1、动叶可调式轴流风机讲课22．轴流风机工作点的确定图4-1管路性能曲线及工作点的确定风机的运行工况在其性能曲线上的位置即为运行工况点，通常称为工作点。将风机的工作管路特性曲线按同一比例绘于风机工作转速的性能曲线上，如图4-1所示N点就是风机的工作点，因为风机在输送该流量时产生的能头恰好等于管路系统中通过这一流量时所需要的能头，即N点为能量的供求平衡点。N点对应的这组参数即为该风机的运行工况。3．风机的非稳定运行工况风机正常工作时呈现的是稳定工况；当风机选型不当或风机使用欠妥时，某些风机就会产生非稳定工况，风机的非稳定运行将影

2、响甚至破坏其正常工作。轴流风机具有驼峰形性能曲线，其最大特点就是存在着运行的不稳定工作区，风机一旦进入该区工作，就会产生不同形式的非稳定工况，并表现出明显的非正常工作的征兆。（1）叶栅的旋转脱流（失速）图4-2轴流风机叶轮均采用了翼型叶片，气体与翼型之间的相对运动就是翼型绕流。在翼型绕流特性分析中，定义相对运动方向与翼弦线（即翼型前后缘曲率中心之连线）的夹角为冲角（或攻角），如图4-2所示，冲角大小是影响机翼型绕流特性的最重要的因素。当冲角为零时，叶片产生较大的升力和较小的摩擦阻力。当冲角增大时，叶片背水面尾部流动产生分离

3、，外力有所增加而阻力（主要是形体阻力）的增加更大，叶片升阻比减小。当冲角增大到某一临界值后，这样使主流大面积地与叶型背面分离，从而破坏了叶型表面原来的压力分布，流动分离点前移，分离区扩大，致使升力明显下降而阻力急剧增大。这种绕流现象称为脱流（或失速）。对于依靠外力工作的轴流风机，脱流是产生非稳定工况的一个重要原因。图4-3轴流风机叶轮是由绕轮毂的若干个翼型组成的叶栅，图4-3所示为展开后的平面叶栅，叶片之间为气流通道，如图中标示的1、2、3……。气流在通过旋转叶栅时也会产生脱流现象，但这种脱流总是在某一个叶片首先发生，并在

4、该叶片背水面流道，如图中的流道2的后部因涡流发生流动阻塞。2流道因阻塞减小的流量将向相邻的1、3流道分流，并与原有的流动汇合使1、3流道的流量增大。由于汇流改变了1、3流道的流动状况，也改变了1、3流道的进口流动方向。流道2向流道1的分流方向与叶轮的旋转方向相同，将使叶片冲角减小而抑止了脱流的发生；与此相反流道2向流道3的分流方向与叶轮旋转方向相反，将使叶片冲角增大而诱发了脱流的产生。这样，流道1就保持了正常的流动状况，而流道3因脱流而是非正常的流动状况。与前面的分析完全相同，当流道3因脱流而发生流动阻塞时，也将影响到2、

5、4流道的流动，抑止了2流道的脱流却诱发了4流道的脱流。因为叶轮是旋转的，所以此过程是顺序反复进行的。因此在旋转叶轮中，叶片脱流将沿着叶轮旋转的反方向，周期性而持续地依次传递；这种脱流现象称为旋转脱流。旋转脱流逆叶轮旋转方向的角速度小于叶轮旋转角速度（约为转速的30%-80%），脱流对叶片仍有很高的作用频率。同时，脱流前后作用于叶片的压力大小也有一定的变化幅度。因此，旋转脱流除了影响风机正常工作，使其性能下降之外；还由于叶片受到一种高频率，有一定变幅的交变力作用，而使叶片产生疲劳损坏；当这一交变力频率等于或接近叶片的固有频率

6、时，叶片将产生共振甚至使叶片断裂。为防止轴流风机产生旋转脱流，应在风机选型和运行中确保风机工况点不进入风机的不稳定工作区。图4-4风机驼峰形性能曲线（2）风机的喘振风机驼峰形性能曲线如图4-4所示。根据图解离心泵装置工况的能量平衡关系可知，图中K点为临界点，K点右侧为风机稳定工作区，左侧为不稳定工作区。现对具有大容量管路系统的风机装置，并且风机在不稳定运行的工作状况进行讨论。驼峰形曲线和大容量管路是风机发生喘振的必要件。仍见图4-4，装置原工况点A为稳定工况。现在需要流量减小至，则工况点沿上升曲线AK达到K点，该段变化保持

7、稳定工况。至K点后沿下降曲线KD变化，该段为不稳定工作区，使风机工作点即刻降至D点，，。与此同时，管路性能也沿曲线AK变化，压力上升至，由于管路容量大，其压力变化滞后于风机工作不稳定变化，所以管路压力保持不变。在风机无流量输出，并且管路压力大于风机压力的条件下，风机出现正转倒流现象，风机跳至C点工作。由于管路流量输出使其压力下降，倒流流量也随之减小，风机Q—P性能变化沿CD线进行。在D点，管路压力与风机压力相等，倒流流量也等于零，风机即无流量的输出也无流量的输入，但风机仍然在持续运行，故风机工作点又由D点跳到E点。但是，由

8、于外界所需风量仍保持，所以上述过程将按E—K—C—D—E的顺序周期性地反复进行。以上讨论也是对喘振机理的分析。当具有大容量管路系统的风机处于不稳定工作区运行时，可能会出现流量压力的大幅度波动，引起装置的剧烈振动，并伴随有强烈的噪音，这种现象称为喘振。喘振将使风机性能恶化，装置不能保持正常的运行工况，当喘