轴流风机动叶调节原理
轴流式风机原理及运行
轴流式风机原理及运行一．轴流式风机的结构特点轴流送风机为单级风机，转子由叶轮和叶片组成，带有一个整体的滚动轴承箱和一个液压叶片调节装置。
主轴承和滚动轴承同置于一球铁箱体内，此箱体同心地安装在风机下半机壳中并用螺栓固定。
在主轴的两端各装一只支承轴承，为承受轴向力。
主轴承箱的油位由一油位指示器在风机壳体外示出。
轴承的润滑和冷却借助于外置的供油装置，周围的空气通过机壳和轴承箱之间的空隙的自然通风，以增加了它的冷却。
叶轮为焊接结构，因为叶轮重量较轻，惯性矩也小。
叶片和叶柄等组装件的离心力通过推力轴承传递至较小的承载环上，叶轮组装件在出厂前进行叶轮整套静、动平衡的校验。
风机运行时，通过叶片液压调节装置，可调节叶片的安装角并保持这一角度。
叶片装在叶柄的外端，叶片的安装角可以通过装在叶柄内的调节杆和滑块进行调节，并使其保持在一定位置上。
调节杆和滑块由调节盘推动，而调节盘由推盘和调节环所组成，并和叶片液压调节装置的液压缸相连接。
风机转子通过风机侧的半联轴器、电动机侧的半联轴器和中间轴与电机连接。
风机液压润滑供油装置由组合式的润滑供油装置和液压供油装置组成。
此系统有2台油泵，并联安装在油箱上，当主油泵发生故障时，备用油泵即通过压力开关自动启动，2个油泵的电动机通过压力开关联锁。
在不进行叶片调节时，油流经恒压调节阀而至溢流阀，借助该阀建立润滑压力，多余的润滑油经溢流阀回油箱。
风机的机壳是钢板焊接结构，风机机壳具有水平中分面，上半可以拆卸，便于叶轮的装拆和维修。
叶轮装在主轴的轴端上，主轴承箱用螺钉同风机机壳下半相连接，并通过法兰的内孔保证对中，此法兰为一加厚的刚性环，它将力(由叶轮产生的径向力和轴向力)通过风机底脚可靠地传递至基础，在机壳出口部分为整流导叶环，固定式的整流导叶焊接在它的通道内。
整流导叶环和机壳以垂直法兰用螺钉连接。
进气箱为钢板焊接结构，它装置在风机机壳的进气侧。
在进气箱中的中间轴放置于中间轴罩内。
电动机一侧的半联轴器用联轴器罩壳防护。
浅析动叶可调轴流引风机并联运行抢风问题及解决措施
浅析动叶可调轴流引风机并联运行抢风问题及解决措施摘要：动叶可调轴流式锅炉引风机是烟风道系统中的关键组成部分，其高质量的运行对锅炉高质量、高效率的运行具有重要的意义。
在锅炉引风机运行的过程中，一旦出现抢风现象，会对系统内部的相关设备造成严重的损伤，严重制约锅炉及整个系统的稳定运行，对火电厂的平稳发展带来很大的影响。
文章对火电厂锅炉引风机抢风问题进行了分析，并阐述了几点具有针对性的解决途径，意在为促进火电厂更稳定的发展提供参考与借鉴。
关键词：火电厂；动叶可调轴流引风机；并联运行抢风问题；解决途径前言：动叶可调轴流式锅炉引风机是火电厂实际运行中的一种回转设备系统，目前由于其效率高，便于调节的优点已经在火电厂得到了广泛的应用，其主要是凭借着机械中叶片的旋转做功提高气体压力并进行烟气的排送，进而为烟风道系统提供充足的动力支撑，为火电厂的高质量、高效率的运行创造有利条件。
但是，在运行的过程中，一旦出现抢风问题，会导致设备运行状态不稳定的出现，设备会出现振动加剧、噪音升高，出力不足等问题，严重影响了锅炉及整个电厂系统的稳定运行。
现阶段，火电厂如何采取与有效途径，解决动叶可调轴流式锅炉引风机的抢风问题，已逐渐成为火电厂发展过程中面临的巨大挑战。
1、动叶可调轴流式引风机抢风的原理要理解动叶可调轴流式引风机为什么会出现抢风的问题，就必须从其原理上进行分析。
下图为某项目动叶可调轴流式引风机的性能曲线图，可调轴流式引风机由于其运行曲线为驼峰形曲线，这一特点决定了风机存在不稳定区。
图中的马鞍形曲线我们称之为失速线，之所以称其为失速线，是因为落在该失速线左上方的工况点，都是不稳定工况，风机会出现振动加剧、噪音升高，出力不足等问题。
所谓抢风，是指并联运行的两台引风机，突然的其中1台引风机电流上升，另一台电流突然下降。
在这个时候，如果关小流量变大的那台引风机的叶片开度想要平衡风量时，会使得另一台之前流量偏小的风机跳到更大流量运行，根本无法使两台引风机的风量达到平衡状态。
动叶可调轴流引风机的工作原理
第四节引风机一引风机的结构特点动叶可调轴流式送风机一般包括：进口消音器、进口膨胀节、进口风箱、机壳、转子、扩压器、联轴器及其保护罩、调节装置及执行机构、液压及润滑供油装置和测量仪表、风机出口膨胀节、进、出口配对法兰。
电动机通过中间轴传动风机主轴。
1 进气箱、扩压器进气箱和进气管道，扩压器和排气管道分别通过挠性进气膨胀节和排气膨胀节连接；进气箱和机壳、机壳与扩压器间用挠性围带连接。
这种连接方式可防止振动的传递和补偿安装误差和热胀冷缩引起的偏差。
进气箱中心线以下为成弧形结构，减小进气箱进气损失，并相对减小了气流的脉动，有利于提高风机转子的做功效率。
进气箱、扩压器、机壳保证相对轴向尺寸，形成较长的轴向直管流道，使风机气流流动平稳，减少了流动损失，提高了抗不稳定性能，保证了风机装置效率。
进气箱和扩压器均设有人孔门，便于检修。
进气箱有疏水管。
2 机壳机壳具有的水平中分面以及机壳前后的挠性围带连接，很容易拆卸机壳上半，便于安装和检修转子部。
3 转子转子由叶轮、轴承箱、中间轴、液压调节装置等组成。
轴承箱为整体结构，借助两个与主轴同心的由圆柱面内置于机壳内筒中的下半法兰上，轴承箱两个法兰的下半部分与机壳内圆筒的相应法兰用螺栓固定。
机壳上半内筒的法兰紧压轴承箱相应法兰。
在主轴的两端各装一个滚柱轴承用以承受径向力，为了承受轴向力，在近联轴器端装有一个向心推力球轴承，承担逆气流方向的轴向力。
轴承外侧装有氟橡胶制的径向轴密封，防止漏油。
轴承的润滑和冷却借助于轴承箱体内的油池和外置的液压润滑联合油站。
为防止烟气温度的影响，对主轴承箱外表面及油管进行附加冷却，在风机一侧装有冷却（密封风机）。
置于整体式轴承箱中的主轴承为油池强制循环润滑。
当轴承箱油位超过最高油位时，润滑油将通过回油管流回油站。
润滑油和液压油均由25 l/min的公用油站供油。
叶轮叶轮轮壳采用低碳合金钢（后盘及承载环为锻件）通过多次焊接后成型，强度、刚度高，叶轮悬臂装在轴承箱的轴端。
轴流式风机的工作原理
轴流式风机叶片的工作方式与飞机的机翼类似。
但是，后者是将升力向上作用于机翼上并支撑飞机的重量，而轴流式风机则固定位置并使空气移动。
气流由集流器进入轴流风机，经前导叶获得预旋后，在叶轮动叶中获得能量，再经后导叶，将一部分偏转的气流动能转变为静压能，最后气体流经扩散筒，将一部分轴向气流的动能转变为静压能后输入到管路中。
1．叶轮叶轮与轴一起组成了通风机的回转部件，通常称为转子。
叶轮是轴流式通风机对气体做功的唯一部件，叶轮旋转时叶片冲击气体，使空气获得一定的速度和风压。
轴流风机的叶轮由轮毂和叶片组成，轮毂和叶片的连接一般为焊接结构。
叶片有机翼型、圆弧板形等多种，叶片从根部到叶顶常是扭曲的，有的叶片与轮毂的连接为可调试，可以改变通风机的风量和风压。
一般叶片数为4~8个，其极限范围则在2~50个之间。
2.集风器和流线罩集风器（吸风口）和流线罩两者组成光滑的渐缩形流道，其左右是将气体均匀的导入叶轮，减少入口风流的阻力损失。
3.前后置导流器前导流器的作用是使气流在入口出产生负旋转，以提高风机的全压；此外，前置导流器常做成可转动的，通过改变叶片的安装的角度可以改变风机的工况。
后导流器的作用是扭转从叶轮流出的旋转气流，使一部分偏转气流动能转变为静压能，同时可减少因气流旋转而引起的摩擦和漩涡损失动能。
4.扩压器在轴流风机的级的出口，气流轴向速度很大。
扩散筒的作用是将一部分轴向气流动能转变为静压能，使风机流出的气体的静压能进一步提高，同时减少出口突然扩散损失。
轴流式风机的横截面一般为翼剖面。
叶片可以固定位置，也可以围绕其纵轴旋转。
叶片与气流的角度或者叶片间距可以不可调或可调。
改变叶片角度或间距是轴流式风机的主要优势之一。
小叶片间距角度产生较低的流量，而增加间距则可产生较高的流量。
先进的轴流式风机能够在风机运转时改变叶片间距（这与直升机旋翼颇为相似），从而相应地改变流量。
这称为动叶可调(VP)轴流式风机。
轴流风机又叫局部通风机，是工矿企业常用的一种风机，安不同于一般的风机它的电机和风叶都在一个圆筒里，外形就是一个筒形，用于局部通风，安装方便，通风换气效果明显，安全，可以接风筒把风送到指定的区域．。
电站轴流式风机的失速喘振与防治
风机开度
风机电流
风机出口压力
单位
%
A
kPa
工况
失速时
停磨稳定后
失速时
停磨稳定后
失速时
停磨稳定后
07011.17
33.2/33.44
29.61/23.42
84.39/88.28
83.81/83.81
10.29/10.21
9.4/9.3
07.11.25
32.08/30.20
2 两次失速过程
2.1 在2007年11月25日01-02时，发电负荷为365MW-340MW，当运行人员将原有的四台磨运行调整为三台磨运行时，一次风机发生了失速，表13记录了风机失速前后一定时间段内一次风机及制粉系统的有关参数。
007年11月25日2#炉一次风机失速状态集控室表盘参数
时间
单位
1 轴流风机的失速与喘振现象
轴流式风机当调节叶片(动叶调节风机为动叶片，静叶调节风机为入口调节叶片)角度固定在某一位置时，在正常工作区域内，风机的压力随风机流量的减小而增加，当流量减小到某一值时压力达到最大、当流量进一步减小时，风机压力和运行电流突然降低，振动和噪音增大这一现象被称为风机失速。 风机失速后有两种不同表现，一是风机仍能稳定运行，即压力、风量、电流保持相对稳定，但噪音增加；风机及其进、出口气流压力承周期性脉动；风机振动常常比正常运行高。这种现象称之为旋转失速。另一是风机即压力、风量、电流大幅度波动，噪音异常之大，风机不能稳定运行，风机可能很快遭受灭性损坏，这种现象称之为喘振。
图3 轴流风机旋转失速原理
如图3所示，若叶片2、3或4失速，则在这些叶片间的空气流动减少或完全停止。随之造成在这些区域里沒有压升，这会造成向风机叶轮进口测的逆向流。从而在这些叶片的周围形成一个气流变化很大的区域。这个区域就是图上的阴影区。叶片5在进入这区域后冲角α将增加，随之叶片失速。相反叶片2的α角将减少，这样会造成这个叶片脱离失速。这种现象称之为旋转失速。由于失速区在叶轮内环绕移动的速度总是小于叶片的移动速度，因而相对于定子来说，失速区的移动方向与风机的旋转方向相同。
动叶可调式轴流风机振动原因分析及预防措施制定
动叶可调式轴流风机振动原因分析及预防措施制定- 1 -摘要：针对某火电厂2号机组停运3个月后再次启动一次风机后出现的风机振动大的问题，通过对振动原因进行排查，发现了是由于风机动叶长期未进行活动，部分风机动叶根部生锈发生卡涩，最终导致调节芯轴弯曲，转子不对中产生振动。
提出机组长期停运应定期进行动叶开关活动，风机转子定期盘动，做好停运设备定期保养工作，防止部件生锈卡涩造成振动变大。
关键词：风机；振动；定期工作- 1 -0引言轴流式一次风机作为大型火电机组的主要锅炉辅机设备，主要承担着为锅炉燃烧输送煤粉的作用，其运行状况的好坏对电厂的安全与经济有着重大影响。
风机运行过程中如果发生振动，不仅会损坏设备，严重时还会导致锅炉灭火、机组停运，因此一次风机的正常稳定运行对保证机组的安全稳定运行至关重要。
本文针对某电厂一次风机振动大产生的原因展开分析，并从定期工作方面提出预防措施，保证一次风机的安全运行。
1设备概况河南某电厂2×1000MW机组，锅炉型号DG3063.81/29.3-Ⅱ1型超超临界参数、变压直流、一次中间再热、单炉膛、平衡通风、固态排渣、露天布置、全钢构架、对冲燃烧方式，锅炉。
一次风机由成都电力机械厂生产的GU24036-112型动叶可调轴流式风机。
该风机的主要工作原理为：由系统管道流入风机的气流经进气箱改变方向，经整流罩收敛加速后流向叶轮，电动机动力通过叶轮叶片对气流作功，叶片的工作角度可无级调节，由此改变风量、风压，满足工况变化需求；流经叶轮后的气流为螺旋运动，经后导叶导流为轴向流入扩压器，在扩压器内气体的大部分动能转化成静压能，再流至系统满足运行要求，从而完成风机出力的工作过程［1］。
一次风机的主要技术参数及极限运行参数如表1、表2。
表1 风机主要技术参数表2风机极限运行参数2 存在问题某电厂2号机组2020年1月11日通过机组168试运后停机备用，至2020年5月份计划启动机组进行保养工作，2020年5月6日进行机组启动前阀门活动试验过程中，发现2号一次风机动叶执行机构开至20%开度后卡涩，检修人员到现场打开芯筒人孔门对伺服阀执行机构连杆进行检查，发现连杆断裂，如图1图12020年5月13日该电厂启动2号锅炉1号一次风机过程中，DCS显示风机振动偏大，水平振动5.8mm/s,垂直振动3.7mm/s，较正常值明显偏大，就地检查地脚螺栓无松动，测量信号完好，停运该风机后吊开风机上机体，活动动叶发现一级叶片有7片叶片漂移，如图2，进一步解体检查发现调节机构芯轴肉眼可见弯曲，如3。
火力发电厂锅炉风机之一---动叶可调式轴流风机
火力发电厂锅炉风机之一 ---动叶可调式轴流风机火力发电厂锅炉辅机设备一般分为：球磨机、引风机、送风机、排粉风机、一次风机等，引风机、送风机、排粉风机、一次风机均属风机类；风机担负着连续输送气体的任务，风机的安全运行将直接影响到锅炉的安全、可靠、经济运行，因而风机是锅炉机组的重要辅机之一。
随着单机发电容量的增大，为保证机组安全可靠和经济合理的运行，对风机的结构、性能和运行调节也提出了更高更新的要求。
风机按其工作原理的不同，主要有离心式风机和轴流式风机两种，离心式风机有较悠久的发展历史，具有结构简单，运行可靠、效率较高(空心机翼型后弯叶片的可达85％一92％)，制造成本较低、噪声小等优点。
但随着锅炉单机容量的增长，离心风机的容量已经受到叶轮材料强度的限制，不能随锅炉容量的增加而相应增大，而轴流式风机则可以做得很大，且具有结构紧凑、体积小、质量轻、耗电低、低负荷时效率高等优点。
轴流风机与离心风机比较有以下主要特点：1、离心式风机的气流由轴向进入叶轮，然后在叶轮的驱动下，一方面随叶轮旋转，另一方面在惯性力的作用下提高能量，沿径向离开叶轮。
轴流风机的气流由轴向进入叶轮，在风机叶片的升力作用下，提高能量，沿轴向呈螺旋形地离开叶轮。
2、轴流风机如制造成动叶片可调节式，则调节效率高并可使风机在高效率区域内工作。
因此，运行费用较离心风机明显降低。
3、轴流风机对风道系统风量变化的适应性优于离心风机。
如风道系统的阻力计算不很准确，实际阻力大于计算阻力，或遇到煤种变化所需风机风量、风压不同，就会使机组达不到额定出力。
而轴流风机可以采用动叶片调节关小或开大动叶的角度来适应风量、风压的变化，对风机的效率影响却很小。
4、轴流风机有较低的飞轮效应值(N·m2)。
这是由于轴流风机允许采用较高的转速和较高的流量系数，所以在相同的风量、风压参数下轴流风机的转子较轻，即飞轮效应值较小，使得轴流风机的启动力矩大大地小于离心风机的启动力矩。
动叶调节轴流风机动调机构详解
目前在市场上比较常见的动叶调节轴流风机厂商有：豪顿华工程公司、沈阳鼓风机厂、上海鼓风机厂、成都电力设备总厂；豪顿华工程公司和沈阳鼓风机厂是使用同一种调节技术，其技术主要是来自丹麦，且目前的专利是属于英国豪顿公司，上海鼓风机厂的技术主要是来自德国TLT公司，成都电力设备总厂的技术主要是来自德国KKK公司，三种形式的调节机构都有各自的特点和优缺点，下面详细介绍三种调节形式的油路走向以及调节原理。
豪顿华、沈鼓液压调节机构（一次风机、送风机液压缸）：1-拉叉2-旋转油封3-拉叉接头4-限位螺栓5-调节阀阀芯6-调节臂部7-错油孔8-错油孔9-弹簧10-活塞11-液压缸缸体12-诅油孔13-液压缸连接盘14-调节盘15-滑动衬套16-旋转油封连接螺栓17-端盖18-连接螺栓19-调节阀阀体20-风机机壳21-连接螺栓（增压风机、引风机液压缸):此液压缸分为三部分：旋转油封、调节阀芯、主缸体，其功能主要如下：旋转油封：其作用是将高压油（P）、回油（O）、润滑油（T）引出或引入高速旋转的缸体，由一高速旋转的轴心和固定不动的壳体在滚动轴承的支撑下组成的，其精度很高，内泄不能太大，长期运行温度不能超过滚动轴承的承受温度。
国产的旋转油封使用寿命大概在2～3年左右，豪顿进口的旋转油封，其内部有W形弹簧垫片，可以保证旋转油封的轴向串动，此弹簧垫为豪顿专利，目前国内无法生产，只有豪顿公司可以生产，而且弹簧垫可以提高旋转油封的寿命，故进口的旋转油封价格高于国产旋转油封的10倍以上。
调节阀芯：它是一负遮盖换向阀。
在正常状态下（动叶不动），进油路（P）常开而回油路（O）常闭，润滑油路（T）常开；负遮盖方式使回油路有一很小的开口量，因而有一定的回油量来循环冷却缸体，此开口量的大小决定了在平衡状态下，液压油的油压；目前国产液压缸，由于加工精度的原因，无法在加工上实现，所以基本是在加工好液压缸后，通过使用来决定开口的大小，以保证工作油压；而豪顿生产的液压缸，其加工精度可以实现在机械加工上直接开口，此即为国产缸与进口缸直接的区别，在国产缸的调阀第二道槽的上边缘有一个小开口，为后期磨出来的，如果大家看到了，不要以为是加工缺陷或者磨损掉的，那个开口是故意留出来的，进口缸就不存在。
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轴流风机动叶调节原理（TLT结构）
轴流送风机利用动叶安装角的变化，使风机的性能曲线移位。
性能曲线与不同的动叶安装角与风道性能曲线，可以得出一系列的工作点。
若需要流量及压头增大，只需增大动叶安装角；反之只需减少动叶安装角
轴流送风机的动叶调节，调节效率高，而且又能使调节后的风机处于高效率区内工作。
采用动叶调节的轴流送风机还可以避免在小流量工况下落在不稳定工况区内。
轴流送风机动叶调节使风机结构复杂，调节装置要求较高，制造精度要求亦高。
动叶安装角是通过动叶调节机构来执行的，它包括液压调节装置和传动机构。
液压缸内的活塞由轴套及活塞轴的凸肩被轴向定位的，液压缸可以在活塞上左右移动，但活塞不能产生轴向移动。
为了防止液压缸在左、右移动时通过活塞与液压缸间隙的泄漏，活塞上还装置有两列带槽密封圈。
当叶轮旋转时，液压缸与叶轮同步旋转，而活塞由于护罩与活塞轴的旋转亦作旋转运动。
所以风机稳定在某工况下工作时，活塞与液压缸无相对运动。
活塞轴的另一端装有控制轴，叶轮旋转时控制轴静止不动，但当液压缸左右移动时会带动控制轴一起移动。
控制头等零件是静止并不作旋转运动的。
叶片装在叶柄的外端，每个叶片用6个螺栓固定在叶柄上，叶柄由叶柄轴承支撑，平衡块与叶片成一规定的角度装设，二者位移量不同，平衡块用于平衡离心力，使叶片在运转中成为可调。
动叶调节机构被叶轮及护罩所包围，这样工作安全，避免脏物落入调节机构，使之动作灵活或不卡涩。
当轴流送风机在某工况下稳定工作时，动叶片也在相应某一安装角下运转，那么伺服阀将油道①与②的油孔堵住，活塞左右两侧的工作油压不变，动叶安装角自然固定不变。
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当锅炉工况变化需要减小调节风量时，电信号传至伺服马达使控制轴发生旋转，控制轴的旋转带动拉杆向右移动。
此时由于液压缸只随叶轮作旋转运动，而调节杆(定位轴)及与之相连的齿条是静止不动的。
于是齿套是以B点为支点，带动与伺服阀相连的齿条往右移动，使压力油口与油道②接通，回油口与油道①接通。
压力油从油道②不断进入活塞右侧的液压缸容积内，使液压缸不断向右移动。
与此同时活塞左侧的液压缸容积内的工作油从油道①通过回油孔返回油箱。
由于液压缸与叶轮上每个动叶片的调节杆相连，当液压缸向右移动时，动叶的安装角减小，轴流送风机输送风量和压头也随之降低。
当液压缸向右移动时，调节杆(定位轴)亦一起往右移动，但由于控制轴拉杆不动，所以齿套以A为支点，使伺服阀上齿条往左移动，从而使伺服阀将油道①与②的油孔堵住，则液压缸处在新工作位置下(即调节后动叶角度)不再移动，
动叶片处在关小的新状态下工作。
这就是反馈过程。
在反馈过程中，定位轴带动指示轴旋转，使它将动叶关小的角度显示出来。
若锅炉的负荷增大，需要增大动叶角度，伺服马达使控制轴发生旋转，于是控制轴上拉杆以定位轴上齿条为支点，将齿套向左移动，与之啮合齿条(伺服阀上齿条)也向左移动，使压力油口与油道①接通，回油口与油道②接通。
压力油从油道①进入活塞的左侧的液压缸容积内，使液压缸不断向左移动，而与此同时活塞右侧的液压缸容积内的工作油从油道②通过回油孔返回油箱。
此时动叶片安装角增大、锅炉通风量和压头也随之增大。
当液压缸向左移动时，定位轴也一起往左移动。
以齿套中A为支点，使伺服阀的齿条往右移动，直至伺服阀将油道①与②的油孔堵住为止，动叶在新的安装角下稳定工作。