轴流风机失速与喘振的对策.doc

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1、轴流风机失速与喘振的对策华国钧（浙江省电力建设总公司北仑电厂二期项目部，浙江宁波315800）　   摘要：阐述了轴流风机失速和喘振的机理。以北仑电厂二期工程调试中碰到的问题为背景，分析了轴流风机发生失速和喘振应注意的问题，并制定了一些相应的防范措施以供参考。   关键词：轴流风机；失速；喘振；对策 0 引言   动叶可调轴流风机相对于离心式风机而言，具有体积小、重量轻（约为离心式风机的60％～70％）、低负荷运行效率高、调节范围大、对负荷变化反应快等一系列优点，在国外大、中容量的火电机组上早已获得广泛使用。近年来，随着国内容量为

2、300MW、600MW及以上机组的大量建设和投运，动叶可调轴流风机在火电机组中也日趋普遍采用。但动叶可调轴流风机由于其结构上的特征，也存在制造、安装、维修技术要求高，失速（不稳定）区间大，易发生失速及喘振等问题。北仑电厂二期工程3×600MW共采用了6台动叶可调的一次风机和6台动叶可调的送风机。   本文以北仑电厂二期工程第1台600MW机组（3号机组）在启动调试过程中，遇到的一次风机失速和喘振现象的发生与解决为背景，对动叶可调轴流风机失速与喘振机理进行分析。并提出如何在调试、运行过程中消除失速和喘振现象的建议。1　失速、喘振的成

3、因机理分析1．1 风机的失速   轴流风机叶片通常是机翼型的，当空气顺着机翼叶片进口端（冲角α＝0°），如图1（a）所示的流向流入时，它分成上下两股气流贴着翼面流过，形成叶片背部和腹部的平滑“边界层”气流呈流线形。作用于叶片上有两种力，一是垂直于叶面的升力，另一种平行于叶片的阻力，升力≥阻力。当空气流入叶片的方向偏离了叶片的进口角，它与叶片形成正值的冲角（α＞0°），当接近于某一临界值时（临界值随叶型不同而异），叶背的气流工况开始恶化。当冲角增大至临界值时，叶背的边界层受到破坏，在叶背的尾端出现涡流区，即所谓脱流工况，也叫失速工况

4、。此时作用于叶片的升力大幅度降低，阻力大幅度增加，如图1（b）所示，随着冲角α的增大，气流的分离点向前移动，叶背的涡流区从尾端扩大到叶背部，脱离现象更为严重，甚至出现部分流道阻塞的情况。   由于风机各叶片加工误差，安装角不完全一致，气流不完全均匀，因此当气流进入不稳定工况区运行时，不是所有叶片同时达到失速角。假定产生失速阻塞首先从叶道2开始，其气流只能分流进入叶道1和3，使叶道1气流冲角减少，叶道3冲角增大，以致叶道3发生阻塞，逐个向叶道4、5…传播，如图2所示。实验表明，脱流的传播速度ω′小于叶片角速度ω，因此，在绝对运动中，

5、脱流区以Δω＝ω′－ω速度旋转，方向与叶轮转向相同，这种现象称为旋转脱流或旋转失速。1．2 风机的喘振   喘振是轴流风机运行中的特殊现象。风机喘振的原因是出口压力与风机风量失去对应。出口压力很高而风量很小使得风机叶片部分或全部进入失速区。造成风机喘振最常见的因素是挡板误动、控制系统故障、运行人员误操作。风机喘振主要表现为：风量、出口风压、电机电流出现大幅度波动，剧裂振动和异常噪音。   喘振会造成风机叶片断裂或机械部件损坏，严禁风机在喘振工况下运行。运行中一旦发现风机进入喘振区，应立即调整风机动叶角度，使得风机运行点避开喘振区。

6、风机喘振跟动叶角度有很大关系，动叶角度越小，越易发生喘振。   喘振发生的原因可解释为：   （1）从系统变工况的反应看（见图3），当用节流法减少风机压力，越过特性曲线压力最高点A后，风机压头降低，如B点是要求运行点，则在刚达B点瞬间，系统压力还来不及降到B，而是高于B，于是就发生倒流，使风机出力受压抑，短时无空气经风机，运行点瞬时移到C点。但系统还继续向外供气，因而压力降低，当它低于C点时，风机开始供气，但因背压很小，风机出力瞬时超过B点，使背压迅速提高。因调节机构要求B点运行，则流量又回到B点，再次发生倒流，上述过程又重复。如

7、果这种循环的频率与系统的振荡频率合拍时，就引起共振，振幅逐渐增大发生喘振。　　（2）从动力特性看（如图4），在出现全叶长型旋转脱流时，如风机在A点运行，向小流量方向的微小扰动就足使风机压头突降至B点，随后瞬间倒流使风机出力降至C点，在风机恢复供气时，当流量达到D点，风机压头又突升到E点，最后又回到A点。这种往复脉动频率如与系统的振荡频率合拍，就会发生强烈的喘振。经验表明，在局部扩展型失速时发生的喘振，脉动幅度小，激烈程度比边界周期型喘振轻得多。通常是一种轻微而有时听不到的脉动，轴流风机应避免进入不稳定的工况区。1．3 失速与喘振的

8、区别与联系　　（1）失速是叶片结构特性造成的一种空气动力工况。失速的基本特性由开始至结束都有它自身的规律，不受系统容积形状影响，而喘振是风机与系统耦合后的振荡特性的表现形式，其振幅、频率等受风道容积的节制。　　（2）失速是轴流式风机或离心式空压机基