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1、軸流風機失速與喘振的對策華國鈞（浙江省電力建設(shè)總公司北侖電廠二期項目部，浙江寧波315800） ???摘要：闡述了軸流風機失速和喘振的機理。以北侖電廠二期工程調(diào)試中碰到的問題為背景，分析了軸流風機發(fā)生失速和喘振應(yīng)注意的問題，并制定了一些相應(yīng)的防范措施以供參考。???關(guān)鍵詞：軸流風機；失速；喘振；對策?0?引言???動葉可調(diào)軸流風機相對于離心式風機而言，具有體積小、重量輕（約為離心式風機的60％～70％）、低負荷運行效率高、調(diào)節(jié)范圍大、對負荷變化反應(yīng)快等一系列優(yōu)點，在國外大、中容量的火電機組上早已獲得廣泛使用。近年來，隨著國內(nèi)容量為
2、300MW、600MW及以上機組的大量建設(shè)和投運，動葉可調(diào)軸流風機在火電機組中也日趨普遍采用。但動葉可調(diào)軸流風機由于其結(jié)構(gòu)上的特征，也存在制造、安裝、維修技術(shù)要求高，失速（不穩(wěn)定）區(qū)間大，易發(fā)生失速及喘振等問題。北侖電廠二期工程3×600MW共采用了6臺動葉可調(diào)的一次風機和6臺動葉可調(diào)的送風機。???本文以北侖電廠二期工程第1臺600MW機組（3號機組）在啟動調(diào)試過程中，遇到的一次風機失速和喘振現(xiàn)象的發(fā)生與解決為背景，對動葉可調(diào)軸流風機失速與喘振機理進行分析。并提出如何在調(diào)試、運行過程中消除失速和喘振現(xiàn)象的建議。1 失速、喘振的成
3、因機理分析1．1?風機的失速???軸流風機葉片通常是機翼型的，當空氣順著機翼葉片進口端（沖角α＝0°），如圖1（a）所示的流向流入時，它分成上下兩股氣流貼著翼面流過，形成葉片背部和腹部的平滑“邊界層”氣流呈流線形。作用于葉片上有兩種力，一是垂直于葉面的升力，另一種平行于葉片的阻力，升力≥阻力。當空氣流入葉片的方向偏離了葉片的進口角，它與葉片形成正值的沖角（α＞0°），當接近于某一臨界值時（臨界值隨葉型不同而異），葉背的氣流工況開始惡化。當沖角增大至臨界值時，葉背的邊界層受到破壞，在葉背的尾端出現(xiàn)渦流區(qū)，即所謂脫流工況，也叫失速工況
4、。此時作用于葉片的升力大幅度降低，阻力大幅度增加，如圖1（b）所示，隨著沖角α的增大，氣流的分離點向前移動，葉背的渦流區(qū)從尾端擴大到葉背部，脫離現(xiàn)象更為嚴重，甚至出現(xiàn)部分流道阻塞的情況。???由于風機各葉片加工誤差，安裝角不完全一致，氣流不完全均勻，因此當氣流進入不穩(wěn)定工況區(qū)運行時，不是所有葉片同時達到失速角。假定產(chǎn)生失速阻塞首先從葉道2開始，其氣流只能分流進入葉道1和3，使葉道1氣流沖角減少，葉道3沖角增大，以致葉道3發(fā)生阻塞，逐個向葉道4、5…傳播，如圖2所示。實驗表明，脫流的傳播速度ω′小于葉片角速度ω，因此，在絕對運動中，
5、脫流區(qū)以Δω＝ω′－ω速度旋轉(zhuǎn)，方向與葉輪轉(zhuǎn)向相同，這種現(xiàn)象稱為旋轉(zhuǎn)脫流或旋轉(zhuǎn)失速。1．2?風機的喘振???喘振是軸流風機運行中的特殊現(xiàn)象。風機喘振的原因是出口壓力與風機風量失去對應(yīng)。出口壓力很高而風量很小使得風機葉片部分或全部進入失速區(qū)。造成風機喘振最常見的因素是擋板誤動、控制系統(tǒng)故障、運行人員誤操作。風機喘振主要表現(xiàn)為：風量、出口風壓、電機電流出現(xiàn)大幅度波動，劇裂振動和異常噪音。???喘振會造成風機葉片斷裂或機械部件損壞，嚴禁風機在喘振工況下運行。運行中一旦發(fā)現(xiàn)風機進入喘振區(qū)，應(yīng)立即調(diào)整風機動葉角度，使得風機運行點避開喘振區(qū)。
6、風機喘振跟動葉角度有很大關(guān)系，動葉角度越小，越易發(fā)生喘振。???喘振發(fā)生的原因可解釋為：???（1）從系統(tǒng)變工況的反應(yīng)看（見圖3），當用節(jié)流法減少風機壓力，越過特性曲線壓力最高點A后，風機壓頭降低，如B點是要求運行點，則在剛達B點瞬間，系統(tǒng)壓力還來不及降到B，而是高于B，于是就發(fā)生倒流，使風機出力受壓抑，短時無空氣經(jīng)風機，運行點瞬時移到C點。但系統(tǒng)還繼續(xù)向外供氣，因而壓力降低，當它低于C點時，風機開始供氣，但因背壓很小，風機出力瞬時超過B點，使背壓迅速提高。因調(diào)節(jié)機構(gòu)要求B點運行，則流量又回到B點，再次發(fā)生倒流，上述過程又重復。如
7、果這種循環(huán)的頻率與系統(tǒng)的振蕩頻率合拍時，就引起共振，振幅逐漸增大發(fā)生喘振?！ 。?）從動力特性看（如圖4），在出現(xiàn)全葉長型旋轉(zhuǎn)脫流時，如風機在A點運行，向小流量方向的微小擾動就足使風機壓頭突降至B點，隨后瞬間倒流使風機出力降至C點，在風機恢復供氣時，當流量達到D點，風機壓頭又突升到E點，最后又回到A點。這種往復脈動頻率如與系統(tǒng)的振蕩頻率合拍，就會發(fā)生強烈的喘振。經(jīng)驗表明，在局部擴展型失速時發(fā)生的喘振，脈動幅度小，激烈程度比邊界周期型喘振輕得多。通常是一種輕微而有時聽不到的脈動，軸流風機應(yīng)避免進入不穩(wěn)定的工況區(qū)。1．3?失速與喘振的
8、區(qū)別與聯(lián)系 （1）失速是葉片結(jié)構(gòu)特性造成的一種空氣動力工況。失速的基本特性由開始至結(jié)束都有它自身的規(guī)律，不受系統(tǒng)容積形狀影響，而喘振是風機與系統(tǒng)耦合后的振蕩特性的表現(xiàn)形式，其振幅、頻率等受風道容積的節(jié)制?！ 。?）失速是軸流式風機或離心式空壓機基
