淺談?shì)S流風(fēng)機(jī)失速處理措施

張襲

（蕪湖發(fā)電有限責(zé)任公司，安徽蕪湖 241009）

淺談?shì)S流風(fēng)機(jī)失速處理措施

張襲

（蕪湖發(fā)電有限責(zé)任公司，安徽蕪湖 241009）

軸流式風(fēng)機(jī)是一種低壓頭，大流量的風(fēng)機(jī)，由于其獨(dú)特的優(yōu)越性被應(yīng)用于各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域，因?yàn)檩S流風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，轉(zhuǎn)動(dòng)部件較多，失速現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生。本文通過對(duì)軸流風(fēng)機(jī)發(fā)生失速的原因進(jìn)行闡述，有針對(duì)性提出防止軸流風(fēng)機(jī)發(fā)生失速的措施，以達(dá)到電廠實(shí)現(xiàn)安全運(yùn)行的目的。

軸流風(fēng)機(jī) 失速 措施

一般而言軸流式風(fēng)機(jī)引起旋轉(zhuǎn)失速的原因有葉輪本身、葉片結(jié)構(gòu)、進(jìn)入葉輪的氣流情況、風(fēng)道系統(tǒng)的布置形式等； 旋轉(zhuǎn)脫流對(duì)風(fēng)機(jī)性能的影響不顯著，雖然氣流不穩(wěn)定但流量、壓力、功率基本穩(wěn)定，風(fēng)機(jī)發(fā)生失速仍可運(yùn)行。因此，風(fēng)機(jī)的工作點(diǎn)如果落在脫流區(qū)內(nèi)，運(yùn)行人員較難進(jìn)行判斷，但對(duì)風(fēng)機(jī)的安全仍然是個(gè)威脅。

1　軸流風(fēng)機(jī)失速原因

軸流風(fēng)機(jī)葉片前后的壓差，在其它條件都不變的情況下，其壓差的大小決定于動(dòng)葉沖角的大小，在臨界沖角值以內(nèi)，上下葉面壓差大致與葉片的沖角成比例，不同的葉片葉型有不同的臨界沖角值。翼型葉片的沖角超過臨界值，氣流會(huì)離開葉片凸面發(fā)生邊界層分離現(xiàn)象，產(chǎn)生大面積的渦流，此時(shí)風(fēng)機(jī)的全壓下降，這種情況稱為失速現(xiàn)象。沖角值大于臨界值越多，失速現(xiàn)象就越嚴(yán)重，流體的流動(dòng)阻力也就越大，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)使葉道阻塞，同時(shí)風(fēng)機(jī)風(fēng)壓也會(huì)隨之迅速降低。

風(fēng)機(jī)的葉片在制造及安裝過程中，由于各種客觀因素的存在，使葉片不可能有完全相同的形狀和安裝角，因此當(dāng)運(yùn)行工況變化而使流動(dòng)方向發(fā)生偏離時(shí)，在各個(gè)葉片進(jìn)口的沖角就不可能完全相同。當(dāng)某一葉片進(jìn)口處的沖角達(dá)到臨界值時(shí)，就可能首先在該葉片上發(fā)生失速，并非是所有葉片都會(huì)同時(shí)發(fā)生失速，失速可能會(huì)發(fā)生在一個(gè)或幾個(gè)區(qū)域，該區(qū)域內(nèi)也可能包括一個(gè)或多個(gè)葉片；由于失速區(qū)不是靜止的，它會(huì)從一個(gè)葉片向另一個(gè)葉片或一組葉片擴(kuò)散；例如在葉道2中出現(xiàn)脫流阻塞，葉道由于受脫流區(qū)的排擠變窄，流量減小，則原氣流分別進(jìn)入相鄰的1、3葉道，使1、3葉道的氣流方向改變。結(jié)果使流入葉道1的氣流沖角減小，葉道1脫流的可能性減小，甚至消失；葉道3的沖角增大，加劇了脫流和阻塞。葉道3的阻塞同理又影響相鄰葉道2和4的氣流，使葉道2消除脫流，同時(shí)引發(fā)葉道4出現(xiàn)脫流。脫流現(xiàn)象所造成的堵塞區(qū)沿著與葉輪旋轉(zhuǎn)相反的方向移動(dòng)。

本文數(shù)值模擬涉及的控制條件包括質(zhì)量守恒方程、動(dòng)量守恒方程以及這些方程相應(yīng)的定解條件。雷諾時(shí)均質(zhì)量守恒方程和動(dòng)量守恒方程為：

2　軸流風(fēng)機(jī)失速預(yù)防措施

（1）機(jī)組冷態(tài)啟動(dòng)時(shí)，軸流風(fēng)機(jī)啟動(dòng)后待出口門全開后，立即開啟風(fēng)機(jī)動(dòng)葉5%以上，脫離失速區(qū)域。（2）啟動(dòng)第二臺(tái)軸流風(fēng)機(jī)時(shí)，待出口門全開后，應(yīng)逐步開啟風(fēng)機(jī)動(dòng)葉至5%以上，在保證負(fù)壓穩(wěn)定的情況下，盡快將第二臺(tái)風(fēng)機(jī)動(dòng)葉開度與第一臺(tái)風(fēng)機(jī)動(dòng)葉開度調(diào)平。（3）兩臺(tái)軸流風(fēng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，要保證其出力一致，盡量保持兩臺(tái)軸流風(fēng)機(jī)的出口壓力、動(dòng)葉開度、電流一致，防止出現(xiàn)搶風(fēng)而導(dǎo)致風(fēng)機(jī)失速。（4）運(yùn)行中因一臺(tái)風(fēng)機(jī)動(dòng)葉自動(dòng)故障無法投入時(shí)，要及時(shí)解除另一臺(tái)風(fēng)機(jī)動(dòng)葉自動(dòng)，需要調(diào)整軸流風(fēng)機(jī)出力時(shí)，手動(dòng)進(jìn)行調(diào)節(jié)并保持兩臺(tái)軸流風(fēng)機(jī)電流一致，調(diào)節(jié)過程中操作要緩慢，防止兩臺(tái)軸流風(fēng)機(jī)出力不平衡造成風(fēng)機(jī)失速發(fā)生。（5）若運(yùn)行中兩臺(tái)軸流風(fēng)機(jī)動(dòng)葉調(diào)節(jié)無法投入自動(dòng)，啟停制粉系統(tǒng)時(shí)要派專人監(jiān)視鍋爐風(fēng)煙系統(tǒng)，與啟停制粉系統(tǒng)操作人員配合調(diào)整兩臺(tái)軸流風(fēng)機(jī)風(fēng)壓并保持風(fēng)機(jī)出力平衡，防止軸流風(fēng)機(jī)發(fā)生失速。（6）制粉系統(tǒng)停止時(shí)，在降低一次風(fēng)量過程中，應(yīng)首先通過緩慢關(guān)小冷熱風(fēng)調(diào)節(jié)擋板來減少一次風(fēng)量，當(dāng)冷熱風(fēng)調(diào)節(jié)擋板全關(guān)后，方可關(guān)閉冷熱風(fēng)氣動(dòng)插板門，嚴(yán)禁在風(fēng)量比較大情況下，直接關(guān)閉冷熱風(fēng)一次風(fēng)插板門或?qū)⒗錈犸L(fēng)調(diào)節(jié)擋板開度指令設(shè)到零，以防止一次風(fēng)量瞬間減小造成軸流風(fēng)機(jī)失速。（7）注意監(jiān)視各運(yùn)行磨煤機(jī)入口風(fēng)量，發(fā)現(xiàn)測(cè)量值或各粉管風(fēng)速顯示不準(zhǔn)時(shí)及時(shí)聯(lián)系熱工人員處理，若兩值顯示都低時(shí)，，應(yīng)適當(dāng)減小給煤量，防止一次風(fēng)量低造成磨煤機(jī)跳閘和各一次風(fēng)管堵塞，造成一次風(fēng)量突變引起一次風(fēng)機(jī)失速。（8）遇有停爐機(jī)會(huì)對(duì)軸流風(fēng)機(jī)入口檢查，發(fā)現(xiàn)有雜物堵塞要及時(shí)清理干凈。

3　軸流風(fēng)機(jī)失速處理措施

（1）在運(yùn)行監(jiān)視中，發(fā)現(xiàn)風(fēng)機(jī)失速報(bào)警，應(yīng)立即檢查報(bào)警風(fēng)機(jī)動(dòng)葉開度指示，在失速跳閘開度以上時(shí)，應(yīng)盡可能將風(fēng)機(jī)動(dòng)葉開度調(diào)整至跳閘開度以下后，檢查風(fēng)機(jī)電流、出口壓力等相關(guān)風(fēng)機(jī)運(yùn)行參數(shù)的變化情況，結(jié)合就地檢查風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀況，判斷風(fēng)機(jī)實(shí)際運(yùn)行情況。（2）發(fā)生軸流風(fēng)機(jī)確實(shí)失速時(shí)，立即解除兩臺(tái)軸流風(fēng)機(jī)動(dòng)葉自動(dòng)，手動(dòng)關(guān)小兩臺(tái)軸流風(fēng)機(jī)動(dòng)葉，調(diào)節(jié)兩臺(tái)軸流風(fēng)機(jī)電流、動(dòng)葉開度一致，直至失速的軸流風(fēng)機(jī)失速現(xiàn)象消失。（3）若因系統(tǒng)阻力增大，如一次風(fēng)系統(tǒng)的風(fēng)門、擋板誤關(guān)引起，應(yīng)立即打開或打開備用磨煤機(jī)出口門，同時(shí)調(diào)整動(dòng)葉開度。（4）待風(fēng)機(jī)失速消除后，手動(dòng)調(diào)節(jié)一次風(fēng)壓至正常值后，再投入兩臺(tái)軸流風(fēng)機(jī)動(dòng)葉自動(dòng)。（5）運(yùn)行中當(dāng)失速的軸流風(fēng)機(jī)跳閘后，要確認(rèn)RB動(dòng)作正常，否則手動(dòng)進(jìn)行處理，并注意監(jiān)視運(yùn)行軸流風(fēng)機(jī)不超電流和鍋爐燃燒情況。（6）運(yùn)行中當(dāng)軸流風(fēng)機(jī)跳閘后，RB動(dòng)作正常，需檢查確認(rèn)鍋爐等離子正常投入。（7）若風(fēng)機(jī)并列過程中發(fā)生失速，立即關(guān)小未失速的風(fēng)機(jī)動(dòng)葉，同時(shí)開大失速的風(fēng)機(jī)動(dòng)葉，注意維持一次風(fēng)壓、爐膛負(fù)壓、總風(fēng)量在允許范圍內(nèi)，如風(fēng)機(jī)并列時(shí)失速，經(jīng)調(diào)整處理無效，應(yīng)停止并列，恢復(fù)至原狀態(tài)。（8）磨煤機(jī)運(yùn)行臺(tái)數(shù)較少時(shí)，各班都要做充分的軸流風(fēng)機(jī)失速事故預(yù)想，一旦發(fā)生軸流風(fēng)機(jī)失速，要在值長的指揮下果斷處理，縮短軸流風(fēng)機(jī)失速時(shí)間，保證機(jī)組及設(shè)備的安全。

4　結(jié)語

軸流風(fēng)機(jī)失速特征多種多樣，原因錯(cuò)綜復(fù)雜，有時(shí)一個(gè)失速問題可能存在多個(gè)原因，在處理完其中一項(xiàng)之后仍然存在失速的問題，因此以上總結(jié)的一些失速特征、處理措施不能涵蓋所有失速現(xiàn)象，但只要弄清失速機(jī)理、監(jiān)測(cè)方法、風(fēng)機(jī)運(yùn)行調(diào)節(jié)機(jī)制，并對(duì)風(fēng)機(jī)性能、系統(tǒng)特性認(rèn)真分析，那么失速問題將不再會(huì)是困擾電廠的一大難題，如此亦達(dá)到本文的目的。

［1］胡晨星.電站軸流風(fēng)機(jī)旋轉(zhuǎn)失速動(dòng)力學(xué)機(jī)理研究［D］.華北電力大學(xué)，2014.

［2］孫樹寬.鍋爐靜葉可調(diào)軸流風(fēng)機(jī)失速分析［J］.發(fā)電設(shè)備，2010（01）：46-50.