淺談軸流風(fēng)機失速處理措施

張襲

【摘 要】 軸流式風(fēng)機是一種低壓頭，大流量的風(fēng)機，由于其獨特的優(yōu)越性被應(yīng)用于各個工業(yè)領(lǐng)域，因為軸流風(fēng)機結(jié)構(gòu)復(fù)雜，轉(zhuǎn)動部件較多，失速現(xiàn)象時有發(fā)生。本文通過對軸流風(fēng)機發(fā)生失速的原因進行闡述，有針對性提出防止軸流風(fēng)機發(fā)生失速的措施，以達到電廠實現(xiàn)安全運行的目的。

【關(guān)鍵詞】 軸流風(fēng)機 失速 措施

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

1 軸流風(fēng)機失速原因

軸流風(fēng)機葉片前后的壓差，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，此時風(fēng)機的全壓下降，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，流體的流動阻力也就越大，嚴(yán)重時還會使葉道阻塞，同時風(fēng)機風(fēng)壓也會隨之迅速降低。

風(fēng)機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)運行工況變化而使流動方向發(fā)生偏離時，在各個葉片進口的沖角就不可能完全相同。當(dāng)某一葉片進口處的沖角達到臨界值時，就可能首先在該葉片上發(fā)生失速，并非是所有葉片都會同時發(fā)生失速，失速可能會發(fā)生在一個或幾個區(qū)域，該區(qū)域內(nèi)也可能包括一個或多個葉片；由于失速區(qū)不是靜止的，它會從一個葉片向另一個葉片或一組葉片擴散；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。

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

式（1）（2）中：為方向的時均速度；為方向的脈動速度；為壓力；為運動粘度系數(shù)。

2 軸流風(fēng)機失速預(yù)防措施

（1）機組冷態(tài)啟動時，軸流風(fēng)機啟動后待出口門全開后，立即開啟風(fēng)機動葉5%以上，脫離失速區(qū)域。（2）啟動第二臺軸流風(fēng)機時，待出口門全開后，應(yīng)逐步開啟風(fēng)機動葉至5%以上，在保證負壓穩(wěn)定的情況下，盡快將第二臺風(fēng)機動葉開度與第一臺風(fēng)機動葉開度調(diào)平。（3）兩臺軸流風(fēng)機運行時，要保證其出力一致，盡量保持兩臺軸流風(fēng)機的出口壓力、動葉開度、電流一致，防止出現(xiàn)搶風(fēng)而導(dǎo)致風(fēng)機失速。（4）運行中因一臺風(fēng)機動葉自動故障無法投入時，要及時解除另一臺風(fēng)機動葉自動，需要調(diào)整軸流風(fēng)機出力時，手動進行調(diào)節(jié)并保持兩臺軸流風(fēng)機電流一致，調(diào)節(jié)過程中操作要緩慢，防止兩臺軸流風(fēng)機出力不平衡造成風(fēng)機失速發(fā)生。（5）若運行中兩臺軸流風(fēng)機動葉調(diào)節(jié)無法投入自動，啟停制粉系統(tǒng)時要派專人監(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)整兩臺軸流風(fēng)機風(fēng)壓并保持風(fēng)機出力平衡，防止軸流風(fēng)機發(fā)生失速。（6）制粉系統(tǒng)停止時，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)機失速。（7）注意監(jiān)視各運行磨煤機入口風(fēng)量，發(fā)現(xiàn)測量值或各粉管風(fēng)速顯示不準(zhǔn)時及時聯(lián)系熱工人員處理，若兩值顯示都低時，，應(yīng)適當(dāng)減小給煤量，防止一次風(fēng)量低造成磨煤機跳閘和各一次風(fēng)管堵塞，造成一次風(fēng)量突變引起一次風(fēng)機失速。（8）遇有停爐機會對軸流風(fēng)機入口檢查，發(fā)現(xiàn)有雜物堵塞要及時清理干凈。

3 軸流風(fēng)機失速處理措施

（1）在運行監(jiān)視中，發(fā)現(xiàn)風(fēng)機失速報警，應(yīng)立即檢查報警風(fēng)機動葉開度指示，在失速跳閘開度以上時，應(yīng)盡可能將風(fēng)機動葉開度調(diào)整至跳閘開度以下后，檢查風(fēng)機電流、出口壓力等相關(guān)風(fēng)機運行參數(shù)的變化情況，結(jié)合就地檢查風(fēng)機運行狀況，判斷風(fēng)機實際運行情況。（2）發(fā)生軸流風(fēng)機確實失速時，立即解除兩臺軸流風(fēng)機動葉自動，手動關(guān)小兩臺軸流風(fēng)機動葉，調(diào)節(jié)兩臺軸流風(fēng)機電流、動葉開度一致，直至失速的軸流風(fēng)機失速現(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出口門，同時調(diào)整動葉開度。（4）待風(fēng)機失速消除后，手動調(diào)節(jié)一次風(fēng)壓至正常值后，再投入兩臺軸流風(fēng)機動葉自動。（5）運行中當(dāng)失速的軸流風(fēng)機跳閘后，要確認(rèn)RB動作正常，否則手動進行處理，并注意監(jiān)視運行軸流風(fēng)機不超電流和鍋爐燃燒情況。（6）運行中當(dāng)軸流風(fēng)機跳閘后，RB動作正常，需檢查確認(rèn)鍋爐等離子正常投入。（7）若風(fēng)機并列過程中發(fā)生失速，立即關(guān)小未失速的風(fēng)機動葉，同時開大失速的風(fēng)機動葉，注意維持一次風(fēng)壓、爐膛負壓、總風(fēng)量在允許范圍內(nèi)，如風(fēng)機并列時失速，經(jīng)調(diào)整處理無效，應(yīng)停止并列，恢復(fù)至原狀態(tài)。（8）磨煤機運行臺數(shù)較少時，各班都要做充分的軸流風(fēng)機失速事故預(yù)想，一旦發(fā)生軸流風(fēng)機失速，要在值長的指揮下果斷處理，縮短軸流風(fēng)機失速時間，保證機組及設(shè)備的安全。

4 結(jié)語

軸流風(fēng)機失速特征多種多樣，原因錯綜復(fù)雜，有時一個失速問題可能存在多個原因，在處理完其中一項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，但只要弄清失速機理、監(jiān)測方法、風(fēng)機運行調(diào)節(jié)機制，并對風(fēng)機性能、系統(tǒng)特性認(rèn)真分析，那么失速問題將不再會是困擾電廠的一大難題，如此亦達到本文的目的。

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