軸流式送風(fēng)機失速的原因分析及預(yù)防.doc

軸流式送風(fēng)機失速的原因分析及預(yù)防措施 【摘要】根據(jù)烏拉山發(fā)電廠鍋爐送、引風(fēng)機在進(jìn)行脈沖吹灰時經(jīng)常發(fā)生失速的情況, 在分析軸流風(fēng)機失速機理基礎(chǔ)上,我們通過實驗分析得出結(jié)論：由于脈沖吹灰時產(chǎn)生的沖擊波使?fàn)t膛負(fù)壓波動較大，造成總風(fēng)量測量值隨之波動，致使兩臺風(fēng)機在風(fēng)壓、風(fēng)量發(fā)生了變化而造成了風(fēng)機失速。 【關(guān)鍵詞】軸流式送風(fēng)機；失速；動葉可調(diào)；預(yù)防措施北方聯(lián)合電力公司烏拉山發(fā)電廠#4、5鍋爐是采用美國燃燒工程公司(CE)的引進(jìn)技術(shù)設(shè)計和制造的。鍋爐為亞臨界參數(shù)、一次中間再熱、自然循環(huán)汽包爐，采用平衡通風(fēng)、直流式燃燒器、四角切圓燃燒方式，設(shè)計燃料為煙煤。每臺鍋爐裝有2臺半模式、雙密封、三分倉容克式空氣預(yù)熱器，裝有2臺由成都電力機械廠制造的AP動葉可調(diào)軸流送風(fēng)機。動葉調(diào)節(jié)范圍為-36+20（對應(yīng)動葉開度0%100），設(shè)計風(fēng)量為49.86萬m3/h，設(shè)計靜壓為3800Pa，風(fēng)機轉(zhuǎn)速為985 r/min。#4、5爐分別在2006年6月份、9月底投產(chǎn)發(fā)電，投產(chǎn)后在進(jìn)行脈沖吹灰時經(jīng)常造成爐膛負(fù)壓反正過大導(dǎo)致送、引風(fēng)機發(fā)生失速。經(jīng)過分析認(rèn)為，風(fēng)量變化大使2臺風(fēng)機風(fēng)壓、風(fēng)量上發(fā)生了變化，2臺風(fēng)機搶風(fēng)而造成了風(fēng)機失速。1、失速產(chǎn)生的機理1.1失速的過程及現(xiàn)象 軸流風(fēng)機葉片通常是流線型的，設(shè)計工況下運行時，氣流沖角很小，氣流繞過機翼型葉片而保持流線狀態(tài)，如圖1（a）所示。當(dāng)氣流與葉片進(jìn)口形成正沖角，即0，且此正沖角超過某一臨界值時，葉片背面流動工況開始惡化，邊界層受到破壞，在葉片背面尾端出現(xiàn)渦流區(qū)，即所謂“失速”現(xiàn)象，如圖1（b）所示。沖角大于臨界值越多，失速現(xiàn)象越嚴(yán)重，流體的流動阻力越大，使葉道阻塞，同時風(fēng)機風(fēng)壓也隨之迅速降低。 圖1 風(fēng)機失速原理示意圖由于風(fēng)機各葉片存在加工誤差、安裝角不完全一致、氣流流場不均勻相等，因此，失速現(xiàn)象并不是所有葉片同時發(fā)生，而是首先在1個或幾個葉片出現(xiàn)。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(jìn)口的沖角就不可能完全相同。如果某1葉片進(jìn)口處的沖角達(dá)到臨界值時，就首先在該葉片上發(fā)生失速，而不會所有葉片都同時發(fā)生失速。如圖2中，u是對應(yīng)葉片上某點的周向速度，w是氣流對葉片的相對速度，為沖角。假設(shè)葉片2和3間的葉道2、3首先由于失速出現(xiàn)氣流阻塞現(xiàn)象，葉道受堵塞后，通過的流量減少，在該葉道前形成低速停滯區(qū)，于是氣流分流進(jìn)入兩側(cè)通道1、2和3、4，從而改變了原來的氣流方向，使流入葉道1、2的氣流沖角減小，而流入葉道3、4的沖角增大?？梢姡至鹘Y(jié)果使葉道1、2繞流情況有所改善，失速的可能性減小，甚至消失；而葉道3、4內(nèi)部卻因沖角增大而促使發(fā)生失速，從而又形成堵塞，使相鄰葉道發(fā)生失速。這種現(xiàn)象繼續(xù)進(jìn)行下去，使失速所造成的堵塞區(qū)沿著與葉輪旋轉(zhuǎn)相反的方向推進(jìn)，即產(chǎn)生所謂的“旋轉(zhuǎn)失速”現(xiàn)象。發(fā)生旋轉(zhuǎn)失速時風(fēng)機可以繼續(xù)運行，但它引起葉片振動和葉輪前壓力的大幅度脈動，往往是造成葉片疲勞破壞的重要原因。 （a） （b）圖 2 軸流式風(fēng)機葉片氣流方向變化導(dǎo)致失速原理示意圖1.2影響沖角大小的因素大型火電機組的送風(fēng)機一般是定轉(zhuǎn)速運行的，即u是一定值，這樣影響的因素就是氣流速度與葉片開度角。如圖2（b）所示：當(dāng)葉片開度角一定時，如果氣流速度c越小時，就越大，產(chǎn)生失速的可能性也就越大。當(dāng)流速C一定時，如果葉片角度減小，則沖角也減??；當(dāng)流速C很小時，只要葉片角度很小，則沖角也很小。因此，當(dāng)風(fēng)機剛啟動或低負(fù)荷運行時，風(fēng)機失速的可能性大大減小甚至消失。2、軸流風(fēng)機失速的特性軸流風(fēng)機的失速特性是由風(fēng)機的葉型等特性決定的，同時也受到風(fēng)道阻力等系統(tǒng)特性的影響，動葉調(diào)節(jié)軸流式送風(fēng)機的特性曲線如圖3所示，其中，鞍形曲線M為送風(fēng)機不同安裝角的失速點連線，工況點落在馬鞍形曲線的左上方，均為不穩(wěn)定工況區(qū)，這條線也稱為失速線。由圖3看出：（1）在同一葉片角度下，管路阻力越大，風(fēng)機出口風(fēng)壓越高，風(fēng)機運行越接近于不穩(wěn)定工況區(qū)；（2）在管路阻力特性不變的情況下，風(fēng)機動葉開度越大，風(fēng)機運行點越接近不穩(wěn)定工況區(qū)。 圖 3 軸流風(fēng)機特性曲線根據(jù)的運行經(jīng)驗，當(dāng)并聯(lián)運行的軸流風(fēng)機出現(xiàn)下列現(xiàn)象時，說明風(fēng)機發(fā)生了失速：（1）失速風(fēng)機的壓頭、流量、電流大幅降低；（2）失速風(fēng)機噪聲明顯增加，嚴(yán)重時機殼、風(fēng)道、煙道發(fā)生振動；（3）在投入“自動”的情況下，與失速風(fēng)機并聯(lián)運行的另一臺風(fēng)機電流、容積比能大幅升高；（4）與風(fēng)機“喘振”不同，風(fēng)機失速后，風(fēng)壓、流量降低后不發(fā)生脈動。3、風(fēng)機失速的原因分析 氣流速度與流量成正比，因此正常運行中導(dǎo)致風(fēng)機流量異常降低的因素都可能導(dǎo)致風(fēng)機失速：（1）由于我廠脈沖吹灰器布置在高溫再熱器后尾部煙道內(nèi)，離爐膛負(fù)壓取樣點較近，由于脈沖吹灰產(chǎn)生的沖擊波使?fàn)t膛負(fù)壓波動較大，造成總風(fēng)量測量值隨之波動，從而使風(fēng)機產(chǎn)生失速。 （2）乙炔壓力有時調(diào)的過高，使脈沖吹灰時產(chǎn)生的沖擊波過大，造成爐膛負(fù)壓波動較大，使風(fēng)機風(fēng)壓測量值隨之變化，從而使風(fēng)機產(chǎn)生失速。 （3）未嚴(yán)格執(zhí)行吹灰的定期工作，使尾部積灰較為嚴(yán)重。4、預(yù)防送風(fēng)機失速的措施（1）脈沖吹灰時加強對爐膛負(fù)壓，風(fēng)機電流的監(jiān)視，發(fā)現(xiàn)負(fù)壓波動較大時及時的將風(fēng)機動葉解“自動”進(jìn)行手動調(diào)整。（2）盡量調(diào)節(jié)2臺風(fēng)機風(fēng)量相平衡，脈沖吹灰時將引、送風(fēng)機聯(lián)絡(luò)擋板關(guān)閉。 （3）脈沖吹灰盡量在高負(fù)荷時進(jìn)行，吹灰時保持較大的爐膛負(fù)壓。（4）嚴(yán)格執(zhí)行脈沖吹灰的定期工作，做到每班必須進(jìn)行，嚴(yán)格按照規(guī)定將乙炔壓力調(diào)至0.11MPa左右。（5）利用每次停機的機會對空預(yù)器和暖風(fēng)器進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)積灰或雜物堵塞都要及時清理。 （6）每次機組檢修時應(yīng)該對送風(fēng)機失速探測器和相關(guān)壓力變送器、差壓開關(guān)進(jìn)行檢查，確保保護(hù)動作可靠。5 結(jié)束語 在正常運行中，鍋爐尾部空預(yù)器受熱面積灰嚴(yán)重或風(fēng)門、擋板操作不當(dāng)誤關(guān)，造成風(fēng)道阻力增大，促使風(fēng)機在不穩(wěn)定工況區(qū)域是軸流風(fēng)機失速的主要原因之一。根據(jù)電廠的運行經(jīng)驗，軸流風(fēng)機風(fēng)壓、風(fēng)量、電流大幅度降低后未發(fā)生脈動，風(fēng)機振動、動葉開度突增是判斷送風(fēng)機發(fā)生失速的重要依據(jù)。一旦發(fā)生送風(fēng)機失速，應(yīng)迅速關(guān)小失速風(fēng)機的動葉，相應(yīng)開大未失速風(fēng)機的動葉，使并聯(lián)運行的2臺風(fēng)機動葉開度、電流相接近，是使風(fēng)機快速脫離工況的解決辦法。 我廠經(jīng)過對脈沖吹灰制定嚴(yán)格的管理制度以及采取了其他防止風(fēng)機失速的措施，如定期執(zhí)行吹灰工作、將執(zhí)行脈沖壓力調(diào)整在規(guī)定范圍內(nèi)等，在未發(fā)