動(dòng)葉可調(diào)式軸流一次風(fēng)機(jī)失速和喘振分析

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1、電力安全技術(shù)第16卷(2014年第4期)動(dòng)葉可調(diào)式軸流一次風(fēng)機(jī)失速和喘振分析李偉軍(大唐景泰發(fā)4)-，甘肅白銀730408)[摘要]介紹了動(dòng)葉可調(diào)式軸流一次風(fēng)機(jī)失速與喘振現(xiàn)象發(fā)生的機(jī)理，指出了失速和喘振的相互聯(lián)系，分析了2臺(tái)一次風(fēng)機(jī)發(fā)生搶風(fēng)現(xiàn)象的實(shí)際過程，提出了一次風(fēng)機(jī)失速與喘振的預(yù)控和事故處理措施，提高了機(jī)組的安全穩(wěn)定性。[關(guān)鍵詞]動(dòng)葉可調(diào)；一次風(fēng)機(jī)；失速；喘振0引言稱為沖角。當(dāng)風(fēng)機(jī)處于正常工況時(shí)，沖角很小，接近于0。，氣流繞過機(jī)翼型葉片而保持流線狀態(tài)，隨著大型火力發(fā)電機(jī)組的迅速發(fā)展，高效、大如圖l(a)所示。當(dāng)氣流與葉片形成正沖角，即容量的軸流式風(fēng)機(jī)被普遍選用。動(dòng)葉可調(diào)式軸流風(fēng)>0。，且

2、此正沖角超過某一臨界值時(shí)，葉片背面機(jī)具有體積小、重量輕、低負(fù)荷區(qū)域效率較高、調(diào)的氣流工況開始惡化，邊界層受到破壞，在葉片節(jié)范圍廣、反應(yīng)速度快等優(yōu)點(diǎn)。但因軸流風(fēng)機(jī)具有背面尾端出現(xiàn)渦流區(qū)，形成失速，如圖l(b)所示。駝峰形性能曲線的特性，決定其并不是在任何工況沖角大于臨界值越多，失速越嚴(yán)重，流體流動(dòng)阻力點(diǎn)都能穩(wěn)定地工作，一旦風(fēng)機(jī)的工作點(diǎn)移至不穩(wěn)定就越大，風(fēng)機(jī)風(fēng)壓也隨之迅速降低。工作區(qū)就可能引發(fā)風(fēng)機(jī)失速及喘振。失速和喘振對(duì)于風(fēng)機(jī)的安全運(yùn)行危害很大，若處理不正確，會(huì)損氣流——壞設(shè)備并危及機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行。景泰發(fā)電廠1，方向—2號(hào)爐的一次風(fēng)機(jī)為上海鼓風(fēng)機(jī)廠生產(chǎn)的雙級(jí)動(dòng)葉可調(diào)式軸流風(fēng)機(jī)，型號(hào)為PAFl

3、9一l4．4-2，呈臥(a)正常狀態(tài)式布置。該廠在調(diào)試和生產(chǎn)過程中，一次風(fēng)機(jī)曾多氣流——次發(fā)生失速和喘振，影響風(fēng)機(jī)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，甚方向—至危及到鍋爐燃燒的穩(wěn)定性，對(duì)機(jī)組的安全運(yùn)行危害很大。1失速和喘振機(jī)理圖1風(fēng)機(jī)葉片附近的流場1．1失速軸流式風(fēng)機(jī)的葉片通常呈機(jī)翼流線型，當(dāng)其沖1．2喘振角為0?；蛐∮谂R界沖角時(shí)，它們的阻力主要為表喘振是指泵與風(fēng)機(jī)的流量和能頭在瞬間發(fā)生不面摩擦阻力，繞翼型的氣流保持其流線形狀；當(dāng)沖穩(wěn)定的周期性反復(fù)變化的現(xiàn)象。動(dòng)葉可調(diào)式軸流風(fēng)角增加到某一臨界值時(shí)，氣流在葉片背部的流動(dòng)就機(jī)全壓相對(duì)較低，其性能曲線呈駝峰型(見圖2)，會(huì)遭到破壞，尾部渦流變寬，升力減小，阻力急劇存在

4、峰值點(diǎn)K，易發(fā)生喘振。通常稱K點(diǎn)右側(cè)區(qū)增加，進(jìn)而使葉道阻塞，導(dǎo)致風(fēng)壓急劇降低，這種域?yàn)轱L(fēng)機(jī)的穩(wěn)定工作區(qū)，左側(cè)為喘振區(qū)。當(dāng)風(fēng)機(jī)的現(xiàn)象就是失速。工作點(diǎn)落入喘振區(qū)發(fā)生喘振時(shí)，風(fēng)機(jī)和大容量管路如圖1所示，氣流方向與葉片葉弦的夾角系統(tǒng)耦合為一個(gè)具有周期彈性的空氣動(dòng)力系統(tǒng)。一一第16卷(2014年第4期)．電力安全技術(shù)角度下都有一條與之對(duì)應(yīng)的曲線，每一條曲線都具’有一個(gè)最高風(fēng)壓點(diǎn)，通常稱為臨界點(diǎn)。不同動(dòng)葉角＼度下的曲線臨界點(diǎn)左半段有重合的部分；臨界點(diǎn)右一半段則為動(dòng)葉角度與曲線相對(duì)應(yīng)。(2)以A，B2臺(tái)并列運(yùn)行的一次風(fēng)機(jī)為例。3假設(shè)2臺(tái)風(fēng)機(jī)工作點(diǎn)存在微小差別(實(shí)際運(yùn)行中2口臺(tái)風(fēng)機(jī)工作點(diǎn)也不會(huì)完全相同，可能

5、交替變化或者保持一定的差值)，在通風(fēng)系統(tǒng)正常狀態(tài)下，A，圖2工況變化與失速過程(定流量運(yùn)行)B2臺(tái)風(fēng)機(jī)的風(fēng)量為和，對(duì)應(yīng)風(fēng)機(jī)出口全風(fēng)壓為p，風(fēng)機(jī)工作點(diǎn)分別在圖2中a，b位置上。1．3失速與喘振的區(qū)別與聯(lián)系此時(shí)的工作點(diǎn)都處在各自動(dòng)葉角度下P-O性能曲(1)失速發(fā)生時(shí)，只是葉片附近的工況有波動(dòng)，線臨界點(diǎn)的右半段，風(fēng)機(jī)處在穩(wěn)定狀態(tài)運(yùn)行；即使整臺(tái)風(fēng)機(jī)的流量、壓頭和電流基本保持穩(wěn)定，仍可2臺(tái)風(fēng)機(jī)動(dòng)葉角度不一致或風(fēng)量有較大偏差，風(fēng)機(jī)以連續(xù)運(yùn)行；而喘振發(fā)生時(shí)，各項(xiàng)指示數(shù)據(jù)均大幅也能穩(wěn)定運(yùn)行。脈動(dòng)，風(fēng)機(jī)無法繼續(xù)工作。若由于某種因素(如跳磨、跳給煤機(jī)、風(fēng)機(jī)擋(2)失速剛產(chǎn)生時(shí)，工作人員不易察覺，只有板誤關(guān)等)導(dǎo)

6、致通風(fēng)系統(tǒng)阻力增加。假設(shè)這時(shí)2臺(tái)利用精密的儀器才能夠探測到，此時(shí)風(fēng)機(jī)的特性曲風(fēng)機(jī)仍需要保持風(fēng)量Q和，由于通風(fēng)系統(tǒng)阻力線仍然可以測得；而喘振產(chǎn)生的現(xiàn)象則非常激烈，增加，則需要開大風(fēng)機(jī)的動(dòng)葉角度，提高出口全風(fēng)無法測量到當(dāng)時(shí)的工況。壓來維持Q和不變，相應(yīng)工作點(diǎn)要上移。當(dāng)(3)失速是葉片結(jié)構(gòu)導(dǎo)致的一種空氣動(dòng)力工通風(fēng)系統(tǒng)阻力增大到一定數(shù)值時(shí)，A，B風(fēng)機(jī)的工況，有其自身的規(guī)律，其影響因素包括葉片結(jié)構(gòu)、作點(diǎn)將上移至a’和b’位置。a’已是A’風(fēng)機(jī)此時(shí)動(dòng)葉輪本身、進(jìn)入葉輪的氣流情況等；而喘振的發(fā)生葉角度下p—性能曲線上的臨界點(diǎn)。B風(fēng)機(jī)的工及現(xiàn)象特征則取決于外界條件，例如風(fēng)機(jī)在某系統(tǒng)作點(diǎn)b’則以微小差值仍處在

7、相應(yīng)動(dòng)葉角度下p一0中能正常工作，但安裝至其他系統(tǒng)則可能發(fā)生喘振。性能曲線上的臨界點(diǎn)的右端。此時(shí)系統(tǒng)壓力為p：，(4)喘振僅發(fā)生于風(fēng)機(jī)特性曲線中的喘振區(qū)，當(dāng)A風(fēng)機(jī)工作點(diǎn)上移至a’時(shí)，即到達(dá)了失速的邊而失速現(xiàn)象則存在于峰值K點(diǎn)以左的整個(gè)區(qū)段。緣值。此狀態(tài)下系統(tǒng)壓力一旦出現(xiàn)波動(dòng)，系統(tǒng)壓力兩者關(guān)系密切，可以說失速是誘發(fā)喘振的原因。與A風(fēng)機(jī)的全風(fēng)壓之間就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)微壓差，在這個(gè)壓差的作用下，A風(fēng)機(jī)風(fēng)量受阻，風(fēng)機(jī)出口的