电站轴流式风机的失速喘振与防治

来自6 轴流风机的失速报警装置
由于轴流风机的失速区域大，当风机 选型不当，或所在风(烟)系统阻力增 加较多和漏风变化较大时，很可能落 入风机失速区运行。为保护风机自身 安全，目前电站轴流式风机的制造厂 都配有失速报警保护装置。当风机发 生失速时，让远行人员及时知晓，并 立即进行调整，避免长期在失速状态 下运行。
3) 两台风机并列运行时，并未进行 调节而一台风机的电流等参数突然 大幅度降低，则该风机失速。
4) 两台风机并联运行时，两台风机 的开度和电流应基本相同，若未进 行调整操作，而两台风机的电流却 相差较大，且调整电流小的风机出 力不起作用，则该风机失速。
8 如何防止轴流风机的失速
1) 风机选型设计时留足失速裕量； 按电力行业标准DL/T468-2019《电站 锅炉风机选型和使用导则》规定，轴流 风机的失速安全系数k>1.3。
K=pk/p(q/qk)2
式中：p、q为设计工况点的压力和流量。 pk、qk为对应致计点风机开度下的
失速界线点压力和流量。
2) 在轴流风机的进出口之间加旁路再循 环风(烟)道；当风机失速时，打开旁路 风道门，使一部分风(烟)量从风机出口 流向风机入口，即使一部分风(烟)量在 风机内循环，以增加风机的风(烟)量， 使风机脱离失速区运行。但这增加了风 机的耗功，是很不经济的。
9) 流器来消除旋转失速，并在矿井局扇上获得广泛应
10) 用。取得了美、英、法、原西德、印度、丹麦等多
当叶片表面发生进界层分离阻塞流道时，叶轮叶片进口处压力升高，其 扰动气流将进入装置的环形通道，并在环形通道内导叶的作用下消除旋转， 再无干扰的引回叶轮前的的主气流中。从而防止失速扩展，还到大大缩小轴 风机失速区域的目的
图7 加装防失速装置的轴流风机示意图
图8 轴流风机防失速装置
图9 轴流风机有无防失速装置性能曲线比较
9 防止运行中轴流风机失速措施
1)运行人员应了解风机所在系统的阻 力构成，特别是那些阻力较大又易 于堵塞的设备（如预热器、暖风器 、消声器等）的正常阻力范围。
2)在实际运行中若这些设备阻力超出 了范围可能导致风机失速时，应控 制该风机的出力，并及时采取措施 消除堵塞。
可见，失速与喘振是两个不同概 念。失速是喘振的必要条件，但不是充分 条件。
3) 失速可能造成并列运行风机间相互 “抢风”，给发电机组安全运行带来威 胁。
两台并列运行的风机中的一台发生失速后， 两台风机间可能出现相互“抢风”现象 而无法并列运行；或虽两台风机能并列 运行，但两台风机的总出力可能达不到 需要值而影响其带负荷能力。
图10 电站风机的并列运行
图1 送风机特性曲线
二 钦州电厂一次风机失速原因分析
1 试验结果
Χ 630MW工况（5台磨） △ 500MW工况（5台磨） ○ 489MW工况（4台磨） □ 400MW工况（4台磨） ＋ 300MW工况（3台磨）
电站轴流式风机的失速喘振与防治
4 轴流风机的旋转失速
由于轴流风机叶栅中各叶片的形线总是 有些差异，安装角度也不可能完全一致。 因此，一般不是所有叶片都同时失速， 而是一个或多个叶片组成的一个或多个 失速区先失速。且失速区不是静止不动 的，而是沿着叶片移动，如图3所示。
图3 轴流风机旋转失速原理
图4 NOVENCO失速报警装置
图5 失速探针压力的变化
图6 TLT失速报警装置
7 运行中如何判断风机失速
1) 安装有失速报警保护装置的风机， 应课持其管路畅通，装置动作准确。
2)
若该装置失灵，戓未装失速
报警装置，则
2) 在运行调整过程中，若发现一台风 机的电流、压力有突然大辐度的变 化，则该风机失速；
• 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。
3)运行人员应了觧当风机调节装置固 定在某一位置时，风机流量的变化范 围，即从正常运行流量到该角度(动 叶角度或调节静叶的角度)下的失速 流量之间允许的流量变化。在操作风 机所在系统的其它设备时(如一次风 机所在系统的磨煤机时)，避免瞬时 流量减小过大，引起风机失速。
• 4)加装风机运行点监视装置，使运行 人员能看见风机运行在性能曲线上的 位置。
2) 加装防失速装置
3)
为消除轴流风机的失速，多年来学者们进行了
大
4) 量的研究和实验工作，并提出了一些能把失速区向 小
5) 风量方向推移，戓者把压力曲线上的波谷减弱直到 完
6) 全消除的办法。但戓因结构复杂，戓因对风机效率 影
7) 响大，或噪音问题而未能得到广泛应用。直到1974 年
8) 原苏联伊万诺夫提出了一种简单有效的装置--空气 分
• 由于失速区的不稳定，风机的运行 点也不稳定，可能在图1中的c和c， 间移动。如果流量继续减小，则失 速区将增加，直到所有叶片顶部都 失速，风机运行在图1中的D点。
• 如果流量再继续减少，那么失速区 的径向范围将增加(即失速区从叶片 顶部向根部发展)，直到全部叶片都 失速时，风机运行在0流量的E点。
5 失速的危害
1)失速可导至风机损坏
由上可知轴流风机失速后，通常表 现为旋转失速。由于旋转失速使风 机各叶片受到周期性力的作用，若 风机在失速区内运行相当长的时间 (或失速频率与叶片自振频率相当时 的短时间内)，会造成叶片断裂，叶 轮的其元机械会损害。
2)失速可能导至喘振
若管道系统的容积与阻力适当，在风机 发生失速压力降低时，出口管道内的压 力会高于风机产生的压力而使气流发生 倒流，同时管道内压力迅速降低，风机 又向管道输送气体，但因流量小风机又 失速，气流又倒流。这种现象循环发生， 称为喘振。伴随喘振的发生，风机电流 也大幅度波动，噪声惊人。风机发生喘 振的破坏性很大，可在很短时间内损坏 风机，必须立即停止风机运行。