動(dòng)葉可調(diào)式軸流風(fēng)機(jī)講課2.doc

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1、動(dòng)葉可調(diào)式軸流風(fēng)機(jī)講課22．軸流風(fēng)機(jī)工作點(diǎn)的確定圖4-1管路性能曲線及工作點(diǎn)的確定風(fēng)機(jī)的運(yùn)行工況在其性能曲線上的位置即為運(yùn)行工況點(diǎn)，通常稱為工作點(diǎn)。將風(fēng)機(jī)的工作管路特性曲線按同一比例繪于風(fēng)機(jī)工作轉(zhuǎn)速的性能曲線上，如圖4-1所示N點(diǎn)就是風(fēng)機(jī)的工作點(diǎn)，因?yàn)轱L(fēng)機(jī)在輸送該流量時(shí)產(chǎn)生的能頭恰好等于管路系統(tǒng)中通過(guò)這一流量時(shí)所需要的能頭，即N點(diǎn)為能量的供求平衡點(diǎn)。N點(diǎn)對(duì)應(yīng)的這組參數(shù)即為該風(fēng)機(jī)的運(yùn)行工況。3．風(fēng)機(jī)的非穩(wěn)定運(yùn)行工況風(fēng)機(jī)正常工作時(shí)呈現(xiàn)的是穩(wěn)定工況；當(dāng)風(fēng)機(jī)選型不當(dāng)或風(fēng)機(jī)使用欠妥時(shí)，某些風(fēng)機(jī)就會(huì)產(chǎn)生非穩(wěn)定工況，風(fēng)機(jī)的非穩(wěn)定運(yùn)行將影

2、響甚至破壞其正常工作。軸流風(fēng)機(jī)具有駝峰形性能曲線，其最大特點(diǎn)就是存在著運(yùn)行的不穩(wěn)定工作區(qū)，風(fēng)機(jī)一旦進(jìn)入該區(qū)工作，就會(huì)產(chǎn)生不同形式的非穩(wěn)定工況，并表現(xiàn)出明顯的非正常工作的征兆。（1）葉柵的旋轉(zhuǎn)脫流（失速）圖4-2軸流風(fēng)機(jī)葉輪均采用了翼型葉片，氣體與翼型之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)就是翼型繞流。在翼型繞流特性分析中，定義相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向與翼弦線（即翼型前后緣曲率中心之連線）的夾角為沖角（或攻角），如圖4-2所示，沖角大小是影響機(jī)翼型繞流特性的最重要的因素。當(dāng)沖角為零時(shí)，葉片產(chǎn)生較大的升力和較小的摩擦阻力。當(dāng)沖角增大時(shí)，葉片背水面尾部流動(dòng)產(chǎn)生分離

3、，外力有所增加而阻力（主要是形體阻力）的增加更大，葉片升阻比減小。當(dāng)沖角增大到某一臨界值后，這樣使主流大面積地與葉型背面分離，從而破壞了葉型表面原來(lái)的壓力分布，流動(dòng)分離點(diǎn)前移，分離區(qū)擴(kuò)大，致使升力明顯下降而阻力急劇增大。這種繞流現(xiàn)象稱為脫流（或失速）。對(duì)于依靠外力工作的軸流風(fēng)機(jī)，脫流是產(chǎn)生非穩(wěn)定工況的一個(gè)重要原因。圖4-3軸流風(fēng)機(jī)葉輪是由繞輪轂的若干個(gè)翼型組成的葉柵，圖4-3所示為展開(kāi)后的平面葉柵，葉片之間為氣流通道，如圖中標(biāo)示的1、2、3……。氣流在通過(guò)旋轉(zhuǎn)葉柵時(shí)也會(huì)產(chǎn)生脫流現(xiàn)象，但這種脫流總是在某一個(gè)葉片首先發(fā)生，并在

4、該葉片背水面流道，如圖中的流道2的后部因渦流發(fā)生流動(dòng)阻塞。2流道因阻塞減小的流量將向相鄰的1、3流道分流，并與原有的流動(dòng)匯合使1、3流道的流量增大。由于匯流改變了1、3流道的流動(dòng)狀況，也改變了1、3流道的進(jìn)口流動(dòng)方向。流道2向流道1的分流方向與葉輪的旋轉(zhuǎn)方向相同，將使葉片沖角減小而抑止了脫流的發(fā)生；與此相反流道2向流道3的分流方向與葉輪旋轉(zhuǎn)方向相反，將使葉片沖角增大而誘發(fā)了脫流的產(chǎn)生。這樣，流道1就保持了正常的流動(dòng)狀況，而流道3因脫流而是非正常的流動(dòng)狀況。與前面的分析完全相同，當(dāng)流道3因脫流而發(fā)生流動(dòng)阻塞時(shí)，也將影響到2、

5、4流道的流動(dòng)，抑止了2流道的脫流卻誘發(fā)了4流道的脫流。因?yàn)槿~輪是旋轉(zhuǎn)的，所以此過(guò)程是順序反復(fù)進(jìn)行的。因此在旋轉(zhuǎn)葉輪中，葉片脫流將沿著葉輪旋轉(zhuǎn)的反方向，周期性而持續(xù)地依次傳遞；這種脫流現(xiàn)象稱為旋轉(zhuǎn)脫流。旋轉(zhuǎn)脫流逆葉輪旋轉(zhuǎn)方向的角速度小于葉輪旋轉(zhuǎn)角速度（約為轉(zhuǎn)速的30%-80%），脫流對(duì)葉片仍有很高的作用頻率。同時(shí)，脫流前后作用于葉片的壓力大小也有一定的變化幅度。因此，旋轉(zhuǎn)脫流除了影響風(fēng)機(jī)正常工作，使其性能下降之外；還由于葉片受到一種高頻率，有一定變幅的交變力作用，而使葉片產(chǎn)生疲勞損壞；當(dāng)這一交變力頻率等于或接近葉片的固有頻率

6、時(shí)，葉片將產(chǎn)生共振甚至使葉片斷裂。為防止軸流風(fēng)機(jī)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)脫流，應(yīng)在風(fēng)機(jī)選型和運(yùn)行中確保風(fēng)機(jī)工況點(diǎn)不進(jìn)入風(fēng)機(jī)的不穩(wěn)定工作區(qū)。圖4-4風(fēng)機(jī)駝峰形性能曲線（2）風(fēng)機(jī)的喘振風(fēng)機(jī)駝峰形性能曲線如圖4-4所示。根據(jù)圖解離心泵裝置工況的能量平衡關(guān)系可知，圖中K點(diǎn)為臨界點(diǎn)，K點(diǎn)右側(cè)為風(fēng)機(jī)穩(wěn)定工作區(qū)，左側(cè)為不穩(wěn)定工作區(qū)?，F(xiàn)對(duì)具有大容量管路系統(tǒng)的風(fēng)機(jī)裝置，并且風(fēng)機(jī)在不穩(wěn)定運(yùn)行的工作狀況進(jìn)行討論。駝峰形曲線和大容量管路是風(fēng)機(jī)發(fā)生喘振的必要件。仍見(jiàn)圖4-4，裝置原工況點(diǎn)A為穩(wěn)定工況?，F(xiàn)在需要流量減小至，則工況點(diǎn)沿上升曲線AK達(dá)到K點(diǎn)，該段變化保持

7、穩(wěn)定工況。至K點(diǎn)后沿下降曲線KD變化，該段為不穩(wěn)定工作區(qū)，使風(fēng)機(jī)工作點(diǎn)即刻降至D點(diǎn)，，。與此同時(shí)，管路性能也沿曲線AK變化，壓力上升至，由于管路容量大，其壓力變化滯后于風(fēng)機(jī)工作不穩(wěn)定變化，所以管路壓力保持不變。在風(fēng)機(jī)無(wú)流量輸出，并且管路壓力大于風(fēng)機(jī)壓力的條件下，風(fēng)機(jī)出現(xiàn)正轉(zhuǎn)倒流現(xiàn)象，風(fēng)機(jī)跳至C點(diǎn)工作。由于管路流量輸出使其壓力下降，倒流流量也隨之減小，風(fēng)機(jī)Q—P性能變化沿CD線進(jìn)行。在D點(diǎn)，管路壓力與風(fēng)機(jī)壓力相等，倒流流量也等于零，風(fēng)機(jī)即無(wú)流量的輸出也無(wú)流量的輸入，但風(fēng)機(jī)仍然在持續(xù)運(yùn)行，故風(fēng)機(jī)工作點(diǎn)又由D點(diǎn)跳到E點(diǎn)。但是，由

8、于外界所需風(fēng)量仍保持，所以上述過(guò)程將按E—K—C—D—E的順序周期性地反復(fù)進(jìn)行。以上討論也是對(duì)喘振機(jī)理的分析。當(dāng)具有大容量管路系統(tǒng)的風(fēng)機(jī)處于不穩(wěn)定工作區(qū)運(yùn)行時(shí)，可能會(huì)出現(xiàn)流量壓力的大幅度波動(dòng)，引起裝置的劇烈振動(dòng)，并伴隨有強(qiáng)烈的噪音，這種現(xiàn)象稱為喘振。喘振將使風(fēng)機(jī)性能惡化，裝置不能保持正常的運(yùn)行工況，當(dāng)喘