單級軸流式風機培訓教材

單級軸流式風機培訓教材風機是把機械能轉化為氣體的勢能和動能的設備，風機可以分為軸流式和離心式兩種形式。軸流風機和離心風機比較：1）動葉調節(jié)軸流風機的變工況性能好，工作范圍大。因為動葉片安裝角可隨著鍋爐負荷的改變而改變，既可調節(jié)流量又可保持風機在高效區(qū)運行。2）軸流風機對風道系統風量變化的適應性優(yōu)于離心風機。由于外界條件變化使所需風機的風量、風壓發(fā)生變化，離心風機就有可能使機組達不到額定出力，而軸流風機可以通過動葉片關小或開大動葉的角度來適應變化，同時由于軸流風機調節(jié)方式和離心風機的調節(jié)方式不同，決定了軸流風機的效率較高。3）軸流風機重量輕、飛輪效應值小，使得啟動力矩大大減小。4）與離心式風機比較，軸流風機結構復雜、旋轉部件多，制造精度高，材質要求高。二期工程鍋爐送風機、引風機和一次風機每爐均為兩臺，采用液壓、動葉可調軸流式風機，送風機和一次風機由上海鼓風機廠有限公司生產，引風機是由成都凱凱凱電站風機有限公司生產。一、軸流風機的工作原理流體沿軸向流入葉片通道，當葉輪在電機的驅動下旋轉時，旋轉的葉片給繞流流體一個沿軸向的推力（葉片中的流體繞流葉片時，根據流體力學原理，流體對葉片作用有一個升力，同時由作用力和反作用力相等的原理，葉片也作用給流體一個與升力大小相等方向相反的力，即推力），此葉片的推力對流體做功，使流體的能量增加并沿軸向排出。葉片連續(xù)旋轉即形成軸流式風機的連續(xù)工作。假設一較長的圓柱體靜止，氣流自左向右作平行流動，不計氣體的粘性（即氣體流動的阻力），那么氣體會均勻的分上下繞流圓柱體。氣流在圓柱體上的速度及壓力分布完全對稱，流體對柱體的總的作用力為0，如圖4－2－1所示。這種流動叫平流繞圓柱體流動。若圓柱體作順時針的旋轉運動，則圓柱體周圍的氣體也一起旋轉，產生環(huán)流運動。這時圓柱體上、下速度及壓力分布亦完全對稱，流體對柱體的總的作用力為0，如圖4－2－2所示，這種運動為環(huán)流運動。圖4－2－1平行繞圓柱體流動圖4－2－2環(huán)流運動圖4－2－3機翼的升力原理若流體作平行運動，圓柱體作順時針旋轉，這兩種流動疊加在一起是：圓柱體上部平流與環(huán)流方向一致，流速加快；圓柱體下部平流與環(huán)流方向相反，流速減慢。根據能量方程原理，圓柱體上部與圓柱體下部的總能量相等，而圓柱體上部動能大，壓力小，下部動能小，壓力大。于是流體對圓柱體產生一個自下而上的壓力差，這個壓差就是升力。機翼上升力產生的原理與圓柱體上升力的原理相同。如圖4－2－3示。機翼上有一個順時針方向的環(huán)流運動，由于機翼向前運動，流體對于機翼來說是作平流運動。機翼上部平流與環(huán)流疊加流速加快，壓力降低，機翼下部平流與環(huán)流疊加流速減小，壓力升高。此時就產生一個升力P。同時在流動過程中有流動阻力，機翼也受到阻力。軸流風機的葉輪是由數個相同的機翼組成的一個環(huán)型葉柵，如圖4－2－4所示。若將葉輪以同一半徑展開，如圖4－2－5示，當葉輪旋轉時，葉柵以速度u向前運動，氣流相對于葉柵產生沿機翼表面的流動，機翼有一個升力P，而機翼對流體有一個反作用力R，R力可以分解為Rm和Ru，力Rm使氣體獲得沿軸向流動的能量，力Ru使氣體產生旋轉運動，所以氣流經過葉輪做功后，作繞軸的沿軸向運動。圖4－2－4軸流風機的葉輪圖4－2－5環(huán)形葉柵中機翼與流體相互作用力分析圖二、型式和參數1）型式引風機：動葉可調軸流式HU27050-22風量：2270050m3/h出口全壓：8.50kpa送風機：動葉可調軸流式FAF26.6-14-1風量：996500m3/h出口全壓：4.45kpa一次風機：動葉可調軸流式PAF19-13.3-2風量：434016m3/h出口全壓：14.894kpa2）設計參數（見表4－2－1）三、結構簡介圖4－2－6，為送風機的結構圖，送風機是單級動葉可調軸流風機。圖4－2－6送風機的結構圖圖4－2－7單級軸流風機結構圖4－2－8風機的葉輪單級軸流風機結構如圖4－2－7所示。送風機和引風機由以下部件組成：驅動電機、聯軸器、主軸承、軸承潤滑油系統、消聲器、進氣箱以及連接管道、風機軸、軸流葉片、液壓供油系統、液壓缸、調節(jié)桿、失速探針等。每臺送風機均有潤滑油系統，主軸承的潤滑油是由位于軸承座上的油槽提供。當主軸承溫度超過90℃時，將會報警，運行人員需監(jiān)視該溫度并分析產生的原因，其原因可能為潤滑油中斷、冷卻水系統故障。如溫度繼續(xù)升高達110℃時必須立即停機。送風機和引風機均采用撓性聯軸器，即在電動機與風機之間裝有一段中間軸，在它們的連接處裝有數片彈簧片，其具有尺寸小，自動對中，適應性強的特點。一次風機主軸承采用滾柱軸承并帶有一個焊接軸承箱，可承受轉子全部的載荷。主軸、軸承箱和動葉調節(jié)的液壓缸全部位于風機的芯筒內。圖4－2－9風機葉片的輪轂每臺風機均有擴壓器，將動能轉變成靜壓能，降低渦流損失，提高風機的效率，同時使空氣流更加均勻，風機的出口過渡段允許擴壓器和風道相連接。擴壓器的出口和過渡段進口的連接均為撓性連接，可以減少風機傳給風道的振動。表4－2－1送風機、引風機及一次風機設計參數表a、送風機設備規(guī)范（技術協議數據）設備名稱單位T·BBMCRBRL風機風機型式軸流動調風機型號FAF26.6-14-1風機入口重量流量kg/S298.95262.89253.77風機入口容積流量m3/S276.81243.42234.97風機全壓Pa445037103655風機入口溫度℃202020風機出口溫度℃24.7523.8423.78轉速r/min985效率%85.4288.0688.19軸功率k機總重量kg25000風機的第一臨界轉速r/min1280.5葉輪直徑mm2660葉片數量片14軸材質42CrMo機殼及葉輪（包括主軸）材質/厚度15MnV/12風機軸承型式滾動軸承潤滑型式稀油軸承冷卻方式油冷+空冷軸承冷卻水量t/h4軸承使用壽命h50000葉片及調節(jié)葉片的使用壽命h50000聯軸器形式鋼撓性膜片液壓及潤滑油的壓力MPa3.5液壓及潤滑油的油量l25L/MIN距離風機機殼1米處噪聲dB(A)85電機電動機型號YKK630-6額定功率Kw1600額定電壓V10000同步轉速r/min1000頻率Hz50效率％94功率因數0.85堵轉轉矩(倍)0.6堵轉電流(倍)6.5最大轉矩(倍)1.8絕緣等級級F防護等級IP54起動電流/額定電流6.5起動時間s10重量Kg9700冷卻方式IC611b、吸風機設備規(guī)范（技術協議數據）設備名稱單位T·BBMCRBRL風機風機型式動葉可調軸流風機型號HU27050-22風機入口重量流量kg/h177744915066881460474風機入口容積流量m3/h227005019242501862850風機全壓Pa850068006750風機入口溫度℃119119119風機出口溫度℃126.3124123.8轉速r/min745745745效率％86.085.686.4軸功率kW608041743974風機總重量kg75000距離風機機殼1米處噪聲dB(A)安裝隔聲包敷層后≤85風機的第一臨界轉速r/min＞970葉輪直徑mm3546葉片數量片2×22軸材質35CrMo機殼及葉輪（包括主軸）材質/厚度機殼：Q235/22，葉片：Q345D，輪轂：42CrMo，主軸：35CrMo風機軸承型式滾動軸承軸承潤滑型式循環(huán)油+油池軸承冷卻方式循環(huán)油+油池+風冷軸承冷卻水量t/h/軸承使用壽命h正常工況下≥50000葉片及調節(jié)葉片的使用壽命h正常工況下≥50000聯軸器形式膜片式液壓及潤滑油的壓力MPa液壓：4.2，潤滑：0.18液壓及潤滑油的油量l/min液壓：126，潤滑：17電機電動機型號YKK1120-8額定功率7200kW額定電壓10000同步轉速750r/min頻率50Hz效率＞90％功率因數＞0.8％堵轉轉矩(倍)0.6堵轉電流(倍)6.5最大轉矩(倍)1.8絕緣等級F防護等級IP54起動電壓8000或4800V起動時間≤25s重量冷卻方式IC611c、一次風機設備規(guī)范（技術協議數據）設備名稱單位T·BBMCRBRL風機風機型式動葉可調軸流風機型號PAF19-13.3-2風機入口重量流量kg/S137.6195.1291.65風機入口容積流量m3/S127.4288.0784.86風機全壓Pa147501093010500風機入口溫度℃202020風機出口溫度℃35.4831.0330.37轉速r/min1470效率83.5288.0387.16軸功率kW21301049951風機尺寸mm1884風機總重量kg14000風機的第一臨界轉速r/min1911葉輪直徑mm1884葉片數量片24軸材質35CrMo機殼及葉輪（包括主軸）材質/厚度Q235A/10風機軸承型式滾動軸承潤滑型式稀油軸承冷卻方式強制油循環(huán)軸承冷卻水量t/h4t/h葉片及調節(jié)葉片的使用壽命h50000聯軸器形式鋼撓性膜片液壓及潤滑油的壓力MPa3.53液壓及潤滑油的油量l25距離風機機殼1米處噪聲dB(A)85電機電動機型號YKK710－4額定功率2200額定電壓10000同步轉速1470頻率50效率95功率因數0.86堵轉轉矩(倍)0.5堵轉電流(倍)6.0最大轉矩(倍)2.0絕緣等級F防護等級IP54電加熱器電壓和功率380V/2.4KW（一臺電機一路電源）起動電壓≥80%Un起動時間20s重量16500Kg四、技術特點1）葉輪葉輪是軸流風機的主要部件之一。氣流通過旋轉的葉輪，才能得到能量，并沿軸做螺旋的軸向流動。圖4－2－8、4－2－9為風機的葉輪圖，它由動葉、輪轂、葉柄、葉柄軸承、平衡重等組成。葉輪為焊接結構，重量輕，慣性矩小。葉片和葉柄等組裝件的離心力通過推力球軸承傳遞至承載環(huán)上。2）液壓潤滑裝置液壓油站由油箱、油泵裝置、濾油器、冷卻器、儀表、管道和閥門等組成，其結構為整體式。工作時，油由齒輪泵從油箱中吸出，經單向閥，雙筒過濾器送給葉片調節(jié)裝置，由于其壓力較高，故稱為壓力油。另一路油經壓力調節(jié)閥，單向閥、冷卻器、節(jié)流閥、流量繼電器等供軸承潤滑。為了風機的運行可靠，油站中大部分器件均為兩套，設兩臺齒輪油泵，一用一備，正常時工作油泵運行，遇有意外時，壓力開關發(fā)信號啟動備用泵，保證繼續(xù)供油。油泵的出口壓力由安全閥來調定，一般在3.5Mpa。濾油器為雙套結構，一只工作，一只備用，當工作濾芯需要清洗或更換時，只要扳動三通閥即可實現。當冷油器發(fā)生意外需清洗或調換時，可以切換三通閥來進行旁路。電加熱器用于加熱油液，使得油保持一定的粘度。3）中間軸和聯軸器風機的轉子通過風機側的半聯軸器、電動機側的半聯軸器和中間軸同電機相連。五、風機的運行和維護1）風機的啟動A．啟動前的檢查。檢查與風機啟動有關的潤滑油系統、冷卻水系統、液壓油系統、一些保護和聯鎖裝置、監(jiān)測裝置投入運行。B．風機啟動可以采用就地、遙控和程控的方式啟動，但是在風機檢修后試轉時，一般采用就地近控啟動，現場有專人檢查風機的轉向是否符合要求，檢查風機的升速和運轉情況，以便在異常工況下及時分析處理。同時監(jiān)測風機的電流和啟動時間，并進行風量的調節(jié)。風機試轉時應確認系統內無積粉，以避免大量的可燃物進入爐膛，以防爐膛爆炸或煙道內可燃物再燃燒。C．為保證風機的安全，風機應在最小負載下啟動，即風機的動葉角度為0，出口擋板關閉，這是因為軸流風機的軸功率N是隨著風量Q的增加而減小。如圖4－2－10為帶有動葉調節(jié)的送風機性能曲線，從圖中可以知道動葉角度越小、風量越大時風機的軸功率將越小。D．風機啟動后逐漸開啟動葉，同時注意避開喘振區(qū)。啟動正常后應全面檢查風機的運行工況，包括：電動機及機械部分的振動、軸承溫度、電流、風量風壓、電機線圈和鐵芯溫度、轉動部件有無卡澀和金屬摩擦聲以及各附屬設備及系統（潤滑油系統、冷卻水系統等）的運行情況。2）風機的停止A．風機的停用應考慮風機聯鎖的動作范圍，并應將機組的負荷減小，開啟有關的連通風門；B．逐漸關閉需停運送風機的動葉，將需停用風機的負荷逐步轉移至另一臺風機；C．關閉送風機出口擋板；D．打開二次風聯絡門；E．停止送風機；F．根據情況停止風機油系統。3）風機正常運行時的注意事項A．調節(jié)送風機負荷時，二臺風機的負荷偏差不應過大，防止風機進入不穩(wěn)定工況運行。B.定期將冷油器切換運行。切換時先對備用冷油器充油放氣，結束后開啟備用冷油器出油門和冷卻水進、出口門，正常后再停運原運行的冷油器。C．當油系統濾網差壓過大時，及時切換至備用濾網運行，通知維護人員清理。D．發(fā)現風機各處油位低時，及時聯系加油。E．風機正常運行監(jiān)視點。風機的電流是風機負荷的標志，同時也是一些異常事故的預報。風機的進出口風壓反映了風機的運行工況，還反映了鍋爐及所屬系統的漏風或受熱面的積灰和積渣情況，需要經常分析。運行時需檢查風機及電機的軸承溫度、振動、潤滑油流量、情況及各系統和轉動部分的聲音是否正常等。圖4－2－10送風機性能曲線4）軸流風機的調節(jié)軸流式風機的運行調節(jié)有四種方式：動葉調節(jié)、節(jié)流調節(jié)、變速調節(jié)和入口靜葉調節(jié)。動葉調節(jié)是通過改變風機葉片的角度，使風機的曲線發(fā)生改變，來實現改變風機的運行工作點和調節(jié)風量。這種調節(jié)經濟性和安全性較好，每一個葉片角度對應一條曲線，且葉片角度的變化幾乎和風量成線性關系。節(jié)流調節(jié)的經濟性很差，所以軸流式風機不采用這種調節(jié)方式。變速調節(jié)是最經濟的調節(jié)方式，但需要配置電機變頻裝置或液力偶合器，電氣諧波問題很突出，綜合造價和運行維護費用也不低，故現在運行也并不多。入口靜葉調節(jié)時系統阻力不變，風量隨風機特性曲線的改變而改變，風機的工作點易進入不穩(wěn)定工況區(qū)域。六、故障分析和處理表4－6－1送風機、引風機、一次風機常見故障分析故障現象故障原因檢查項目主軸承溫度過高1、潤滑油流量不足2、冷卻器的冷卻水量不足3、冷