轴流式送风机失速的原因分析及预防
330MW机组轴流式引风机失速的机理及处理策略
330MW机组轴流式引风机失速的机理及处理策略摘要：阐述330MW锅炉轴流式引风机失速原因，烟道系统阻力过大、叶片材料磨损、风机动态被破坏、风机本体振动，设计不合理，调整不当等，针对这些机理提出处理预防策略，从而降低锅炉引风机故障率，保障电站锅炉能安全稳定运行。
关键词：引风机失速，机理，处理预防策略。
1.引言引风机是火力发电厂重要的辅机设备，对锅炉的安全运行起着重要作用。
330MW机组采用的是双极动叶可调轴流式引风机，该型风机由于其效率高和节能性好被采用，但是由于其P-Q马鞍型特性曲线的特点，及其他因素影响，失速成为该型引风机常见的故障，失速侧风机吸风能力减弱，锅炉平衡通风遭到了破坏，导致炉膛负压产生急剧波动，锅炉可能引发MFT保护动作，造成机组跳闸等非停事故。
所以引风机需要格外注意其运行电流和压力情况，发生故障时的快速处理，避免因为失速而影响锅炉的正常运行。
本文从引起引风机失速各种机理及处理、预防策略等方面进行分析和探讨，具有借鉴意义。
1.引风机设备概况本火电厂配备两台型号SAF26-17-2式轴流式静叶调节引风机，由转子、传扭轴及联轴器、伺服控制装置等组成。
风机轴承润滑方式采用润滑油，冷却方式采用润滑油和外置轴冷风机。
风机转速990 r/min。
风机叶片叶型为16DA16+7.5%，材料为15MnV角度由电动执行器通过液压调节装置进行调节，调节范围为 -40°～10°, 叶轮级数 2级，每级叶片数16×2片，两级风机叶轮位于轴承箱两侧。
其主体主要由叶轮、轴承箱、动叶调节机构等部件组成，风机与电机之间通过一段长轴连接，联轴器为膜片式弹性联轴器。
风机轴承箱包括前轴承和后轴承，分别支撑着一、二级叶轮，轴承类型为滚动或滑动轴承。
1.引风机失速机理风机叶片采用的是扭曲型，正常情况时，气流沿风机轴向位置进入风机，叶片给气流一个与升力大小相等、方向相反的推力，使气体能量增加并沿轴向排出，性能特点是流量大，扬程低。
350MW机组轴流式引风机失速原因分析及预防措施
350MW机组轴流式引风机失速原因分析及预防措施通过简述双级动叶可调轴流式引风机失速机理，并针对国内某电厂日常生产中一起轴流式引风机失速事故的过程、现象、原因进行分析、总结，给电厂生产运行人员提出了风机失速的预控措施及处理方法，也为同类型轴流式引风机失速的预防、判断及风机失速后的控制及处理提供借鉴意义。
标签：轴流式引风机；失速；工况；处理措施引言随着电力工业的不断发展，大型火电机组的容量越来越大，离心式风机容量的增长已经受到设备尺寸、材料强度的制约而逐步被轴流式风机取代；轴流式风机具有流量大、全压低、效率高、占地面积小等优点，而且适应风量、风压、负荷变化能力强，现在大容量机组越来越多的采用轴流式风机。
但燃煤电厂锅炉烟风道系统、调节系统复杂，工况多变，整个烟道涉及到系统设备较多，而轴流式风机转动部件多，对制造、安装、维护及运行调整要求较高，如调整不当，很容易发生风机失速故障，威胁锅炉的安全运行。
文章以某燃煤发电厂动叶可调轴流式引风机失速为案列进行分析，总结轴流式引风机失速的原因、处理方法和预防措施。
1 系统设备概况某火电厂2*350MW超临界机组锅炉为东方锅炉（集团）股份有限公司生产的DG1150/25.4-Π2型锅炉，本锅炉为国产350MW超临界参数变压直流锅炉，一次再热，单炉膛，前后墙对冲燃烧方式，尾部双烟道结构，采用挡板调节再热器温度，固态排渣、全钢构架，全悬吊结构，平衡通风，露天布置，锅炉额定容量1056t/h。
每台锅炉设有两台由成都电力机械厂制造的50%容量“三合一”式双级动叶可调轴流式引风机，引风机将炉膛中的烟气抽出，经过尾部受热面、脱硝装置、空气预热器、袋式除尘器、脱硫装置和烟囱排向大气。
引风机安装在空气预热器与袋式除尘器之间，提供克服脱硝装置、空气预热器、袋式除尘器、脱硫装置和烟囱等系统设备的阻力，两台引风机并列运行，水平对称布置，垂直进风，水平出风。
引风机动叶调节范围为+36°-20°（对应动叶开度0%-100%），设计全压为8738Pa，风机转速为990r/min。
电厂风机失速处理及预防
电厂风机失速处理及预防摘要：风机是电厂内不可缺少的重要设备，在整个发电流程中起到至关重要的作用。
在日常工作中对风机最大动叶开度、风机出入口差压、风机电流等参数要做到心中有数，当重点参数达到或邻近边界值时及时预警，要及时调整，避免风机失速。
只有保证风机的稳定运行，尽可能的避免异常发生，才能保证电厂的安全稳定运行。
关键词:电厂；风机失速；稳定运行；引言：动叶可调轴流通风机具有体积小、质量轻、低负荷区域效率较高、调节范围宽广、反应速度快等优点,近年来国内大型火力发电厂已普遍采用动叶可调轴流风机。
火力发电厂大型锅炉运行时，通常采用两台风机并联运行方式，运行过程中，由于系统阻力变化、运行方式不合理或系统阀门状态错误等原因，容易造成运行的风机失速，影响锅炉的安全稳定运行，处理不当时可能导致锅炉灭火，甚至设备损坏事故，对锅炉的安全稳定运行构成威胁，应引起高度重视。
一、风机失速的危害1.风机失速时炉膛压力大幅变化，当达到炉膛压力保护动作值时，锅炉MFT 保护动作，严重时可能造成炉膛损坏。
2.风机失速时，叶轮内将产生一个到数个旋转脱流区，叶片依次经过脱流区要受到交变应力的作用，这种交变应力会使叶片产生疲劳。
叶片每经过一次脱流区将受到一次激振力的作用，此激振力的作用频率与旋转脱流的速度成正比，当脱流区的数目增加时，则作用于每个叶片的激振力频率也呈倍数变化。
如果这一激振力的作用频率与叶片的固有频率成整数倍关系，或者等于、接近于叶片的固有频率时，叶片将发生共振。
此时，叶片的动应力显著增加，甚至可达数十倍以上，可能使叶片产生断裂。
一旦一个叶片疲劳断裂，将会造成全部叶片打断。
二、电厂风机失速原因及预防（一）风机失速原因分析在排除设计、选型、安装等客观原因外，风机失速的直接原因主要是风烟系统阻力大于风机所能够提供的能量。
由于在管道阻力增加、动叶角度增大、转速增高等不利工况下导致风机在失速区边缘运行，最终进入不稳定工作区，造成失速现象发生。
1并列运行轴流风机失速原因分析与处理
图 2 送风机出力对比试验结果
发现的问题, 送风机制造厂认为是由管道系统引起, 因 此对送风系统管道、空气预热器、暖风器的积灰情况和 所有风门开关情况、风机入口消音器阻力进行了详细 检查, 结果送风管道系统正常。随后打开风机人孔门 对送风机内部进行检查。发现 A 送风机出 口导叶安 装反向( 正确的安装见图 3) 。轴流风机出口导叶的作 用是消除动叶出口气流的旋转运动, 使这部分动能转 换为压能, 最后沿轴向流出[ 2] 。出口导叶安装反向, 气 流在导叶内部会产生撞击和涡流, 降低了风机出力和 风机效率, 因此风机出口导叶安装反向是造成 A 送风
1. 3 一次风机失速情况 在制粉系统投运过程中, A、B 一次风机动叶开度
在 30% 、65% 、95% 时, 一次风机曾多次发生失速, 其 中一次失速过程如下: 2006 年 10 月 10 日 7: 49 左右, 机组负荷 600 M W, A 一次风机动叶开度为94. 7% , 电 流为 167 A, B 一次 风机动 叶开度 为95. 0% , 电 流为 171 A, 风机出 口压力 14. 2 kPa, 一 次风总 风量 394 t / h。运行中 B 一次风机电流突然减小, 风机出口压力 随之降低, B 磨煤机因风量低跳闸, 锅炉灭火触发总燃 料跳闸( M F T ) 。失速时参数变化如图 1 所示。
1. Shandong Elect ric Pow er Research Inst itut e, Jinan 250002, Shando ng P rovince, PRC 2. H uangt ai T hemal P ow er P lant , Jinan 250100, Shandong Pro vince, PRC
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电站轴流式风机的失速喘振与防治
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。
从两次风机失速时的开度均大于停磨后两风机稳定运行时的开度(参见下表)说明：风机失速主要原因是在停磨过程中，在减小磨煤机通风量的同时，未能及时将一次风机的出力降到应有值，即一次风机入口门调节不到位，造成总一次风量低于两台一次风机当时开度下的失速流量，从而导致一台风机失速。
停磨过程中一次风机失速时与停磨后稳定运行时风机有关参数比较
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。
加装防失速装置 为消除轴流风机的失速，多年来学者们进行了大 量的研究和实验工作，并提出了一些能把失速区向小 风量方向推移，戓者把压力曲线上的波谷减弱直到完 全消除的办法。但戓因结构复杂，戓因对风机效率影 响大，或噪音问题而未能得到广泛应用。直到1974年 原苏联伊万诺夫提出了一种简单有效的装置--空气分 流器来消除旋转失速，并在矿井局扇上获得广泛应 用。取得了美、英、法、原西德、印度、丹麦等多国 专利后，在轴流风机上加装防失速装置才在静调轴流 风机上得到较广泛使用。如德国kkk公司的KSE、我国 淮南煤碳学院和西安热工院均成功地设计出了类似的 防丢速装置并分别应用到矿井和电站轴流风机上。下 面以西安热工院开发的该型防失速装置为例进行介绍
轴流式送风机失速原因分析及预防措施
轴流式送风机失速原因分析及预防措施纵轴流式送风机是一种成熟可靠的送风机，它具有较大的风量，广泛
应用于国内外的大型气体管路中。
但是在运行中，除了正常的使用过程外，如果由于各种原因导致纵轴流式送风机失速，将会严重影响设备的安全和
可靠性。
因此，关于纵轴流式送风机失速的原因分析及其预防措施的研究
是十分必要的。
一、纵轴流风机失速的原因
纵轴流风机失速的原因有两个方面：
1.机械原因。
送风机的驱动系统中的轴承、封头和轴承座等部件容易
过早磨损，这可能会导致机械轴失速。
2.热原因。
由于风机本身的问题，风机内部的温度增加，轴承会造成
热应力老化，从而导致轴失速。
二、纵轴流风机失速的预防措施
1.正确安装和定期检查轴承。
在安装过程中，应确保轴承的正确及紧固，定期检查轴承的状况，检查是否有凹痕或烧烤现象，如果发现，及时
进行维修和更换。
2.控制风机热量的传输。
应采取措施减少风机内部热量的传输，如采
用节能型机型，增加风机冷却系统，增加机腔内部阻燃材料的使用等措施。
3.选择合适的电机重量。
轴流风机失速与喘振的分析和对策
轴流风机失速与喘振的分析和对策摘要：本文对轴流风机常见的失速以及喘振问题进行了分析，并结合某发电厂#3炉轴流式吸风机的异常现象进行了总结并提出防范措施。
关键词：轴流风机；失速；喘振前言：由于动叶可调轴流风机具有占地面积小、各负荷段效率都较高等优点，近年来火电厂锅炉辅机普遍都采用动叶可调式轴流风机。
动叶可调轴流风机的性能曲线具有驼峰型特性，这就导致了风机接近曲线边缘时可能会导致风机发生失速甚至喘振的现象。
本文分析了某发电厂3号炉乙号吸风机失速的原因，提出了相应的预防措施，以及在机组运行过程中如何避免失速和喘振的发生。
1轴流风机的失速与喘振1.1失速轴流风机普遍采用扭曲机翼型叶片，气流方向与叶片叶弦的夹角α即称为冲角，正常运行时，冲角为零或很小，气流绕过叶片保持稳定的流动状态，如图1（a）所示。
当冲角为正时，即α > 0，且此正冲角超过某一临界值时，叶片背面流动工况开始恶化，在叶片背面尾端出现涡流区，形成“失速”现象，如图1（b）所示。
冲角α大于临界值越多，失速现象就越严重，流体的流动阻力也就越大，严重时还会阻塞叶道，同时风机出力也会随之大幅下降。
风机的叶片在制造及安装过程中，由于各种客观因素的影响，叶片不可能有完全相同的形状和安装角度，因此当运行工况变化时使气流方向发生偏离，各个叶片进口的冲角就不可能完全相同。
当某一叶片进口处的冲角α达到临界值时，就可能首先在该叶片上发生失速，并非是所有叶片都会同时发生失速，失速可能会发生在一个或几个区域，该区域内也可能包括一个或多个叶片。
由于失速区不是静止的，它会从一个叶片向另一个叶片或一组叶片扩散，如图2所示。
假定产生的流动阻塞首先从叶道23开始，其部分气流只能分别流进叶道12和34, 使叶道12 的气流冲角减小, 叶道34的冲角增大,以至于叶道34也发生阻塞, 并逐个向其他叶道传播。
如图3所示，马鞍形曲线M为风机不同安装角的失速点连线，工况点落在马鞍形曲线的左上方，均为不稳定工况区，这条线也称为失速线。
火力发电厂轴流风机失速原因分析及处理
火力发电厂轴流风机失速原因分析及处理摘要：由于动叶可调轴流风机具有体积小、质量轻、低负荷区域效率较高、调节范围宽广、反应速度快等优点，近十年来，国内大型火力发电厂已普遍采用动叶可调轴流风机。
因为轴流风机具有驼峰形性能曲线这一特点，理论上决定了风机存在不稳定区，当风机工作点移至不稳定区时就有可能引发风机失速现象的发生。
本文阐述了轴流风机失速的形成机理，结合运行中单台一次风机的失速问题，分析了失速的原因，以及可能造成的危害及后果，同时根据实际情况制定了相关的防范措施。
关键词：轴流式通风机；失速；防范措施本文针对某火力发电厂一期工程2×600MW机组一次风机在运行期间发生的失速问题，对失速原理进行了分析，并提出了相应检查和整改措施，以及风机在正常运行过程中如何避免失速的发生。
1轴流风机失速形成机理1.1失速形成机理目前，一般轴流风机通常采用高效的扭曲机翼型叶片，当气流沿叶片进口端流入时，气流就沿着叶片两端分成上下两股，处于正常工况时，冲角为零或很小，气流则绕过机翼型叶片而保持流线平稳的状态。
当气流与叶片进口形成正冲角时，且此正冲角超过某一临界值时，叶片背面流动工况则开始恶化，边界层受到破坏，在叶片背面尾端出现涡流区，即所谓“失速”现象。
1.2影响冲角大小的因素通常风机是定转速运行的，即叶片周向线速度可以看作是一定值，这样影响叶片冲角大小的因素就是气流速度与叶片的安装角。
1.3失速风机性能曲线分析在轴流风机Q-H性能曲线中，全压的峰值点左侧为不稳定区，是旋转脱流区。
从峰值点开始向小流量方向移动，旋转脱流从此开始，到流量等于零的整个区间，始终存在着脱流。
旋转脱流的发生只取决于叶轮本身、叶片结构、进入叶轮的气流情况等因素，与风道系统的容量、形状等无关，但却与风道系统的布置形式有关。
1.4失速探头装置虽然脱流区的气流是不稳定的，但风机中流过的流量基本稳定，压力和功率亦基本稳定，风机在发生旋转脱流的情况下尚可维持运行，因此，运行人员较难从感觉上进行判断，所以一般大容量轴流风机都装有失速探头以帮助运行人员及时发现危险工况。
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轴流式送风机失速的原因分析及预防措施
【摘要】根据乌拉山发电厂锅炉送、引风机在进行脉冲吹灰时经常发生失速的情况, 在分析轴流风机失速机理基础上,我们通过实验分析得出结论：由于脉冲吹灰时产生的冲击波使炉膛负压波动较大，造成总风量测量值随之波动，致使两台风机在风压、风量发生了变化而造成了风机失速。
【关键词】轴流式送风机；失速；动叶可调；预防措施
北方联合电力公司乌拉山发电厂#4、5锅炉是采用美国燃烧工程公司(CE)的引进技术设计和制造的。
锅炉为亚临界参数、一次中间再热、自然循环汽包炉，采用平衡通风、直流式燃烧器、四角切圆燃烧方式，设计燃料为烟煤。
每台锅炉装有2台半模式、双密封、三分仓容克式空气预热器，装有2台由成都电力机械厂制造的AP动叶可调轴流送风机。
动叶调节范围为-36°～+20°（对应动叶开度0%～100％），设计风量为49.86万m3/h，设计静压为3800Pa，风机转速为985 r/min。
#4、5炉分别在2006年6月份、9月底投产发电，投产后在进行脉冲吹灰时经常造成炉膛负压反正过大导致送、引风机发生失速。
经过分析认为，风量变化大使2台风机风压、风量上发生了变化，2台风机抢风而造成了风机失速。
1、失速产生的机理
1.1 失速的过程及现象
轴流风机叶片通常是流线型的，设计工况下运行时，气流冲角α很小，气流绕过机翼型叶片而保持流线状态，如图1（a）所示。
当气流与叶片进口形成正冲角，即α>0，且此正冲角超过某一临界值时，叶片背面流动工况开始恶化，边界层受到破坏，在叶片背面尾端出现涡流区，即所谓“失速”现象，如图1（b）所示。
冲角大于临界值越多，失速现象越严重，流体的流动阻力越大，使叶道阻塞，同时风机风压也随之迅速降低。
图1 风机失速原理示意图
由于风机各叶片存在加工误差、安装角不完全一致、气流流场不均匀相等，
因此，失速现象并不是所有叶片同时发生，而是首先在1个或几个叶片出现。
当运行工况变化而使流动方向发生偏离时，在各个叶片进口的冲角就不可能完全相同。
如果某1叶片进口处的冲角达到临界值时，就首先在该叶片上发生失速，而不会所有叶片都同时发生失速。
如图2中，u是对应叶片上某点的周向速度，w 是气流对叶片的相对速度，α为冲角。
假设叶片2和3间的叶道2、3首先由于失速出现气流阻塞现象，叶道受堵塞后，通过的流量减少，在该叶道前形成低速停滞区，于是气流分流进入两侧通道1、2和3、4，从而改变了原来的气流方向，使流入叶道1、2的气流冲角减小，而流入叶道3、4的冲角增大。
可见，分流结果使叶道1、2绕流情况有所改善，失速的可能性减小，甚至消失；而叶道3、4内部却因冲角增大而促使发生失速，从而又形成堵塞，使相邻叶道发生失速。
这种现象继续进行下去，使失速所造成的堵塞区沿着与叶轮旋转相反的方向推进，即产生所谓的“旋转失速”现象。
发生旋转失速时风机可以继续运行，但它引起叶片振动和叶轮前压力的大幅度脉动，往往是造成叶片疲劳破坏的重要原因。
（a）（b）
图 2 轴流式风机叶片气流方向变化导致失速原理示意图
1.2 影响冲角大小的因素
大型火电机组的送风机一般是定转速运行的，即u是一定值，这样影响α的因素就是气流速度与叶片开度角。
如图2（b）所示：当叶片开度角β一定时，如果气流速度c越小时，α就越大，产生失速的可能性也就越大。
当流速C一定时，如果叶片角度β减小，则冲角α也减小；当流速C很小时，只要叶片角度β很小，则冲角α也很小。
因此，当风机刚启动或低负荷运行时，风机失
速的可能性大大减小甚至消失。
2、轴流风机失速的特性
轴流风机的失速特性是由风机的叶型等特性决定的，同时也受到风道阻力等系统特性的影响，动叶调节轴流式送风机的特性曲线如图3所示，其中，鞍形曲线M为送风机不同安装角的失速点连线，工况点落在马鞍形曲线的左上方，均为不稳定工况区，这条线也称为失速线。
由图3看出：（1）在同一叶片角度下，管路阻力越大，风机出口风压越高，风机运行越接近于不稳定工况区；（2）在管路阻力特性不变的情况下，风机动叶开度越大，风机运行点越接近不稳定工况
区。
图 3 轴流风机特性曲线
根据的运行经验，当并联运行的轴流风机出现下列现象时，说明风机发生了失速：（1）失速风机的压头、流量、电流大幅降低；（2）失速风机噪声明显增加，严重时机壳、风道、烟道发生振动；（3）在投入“自动”的情况下，与失速风机并联运行的另一台风机电流、容积比能大幅升高；（4）与风机“喘振”不同，风机失速后，风压、流量降低后不发生脉动。
3、风机失速的原因分析
气流速度与流量成正比，因此正常运行中导致风机流量异常降低的因素都可能导致风机失速：
（1）由于我厂脉冲吹灰器布置在高温再热器后尾部烟道内，离炉膛负压取样点较近，由于脉冲吹灰产生的冲击波使炉膛负压波动较大，造成总风量测量值随之波动，从而使风机产生失速。
（2）乙炔压力有时调的过高，使脉冲吹灰时产生的冲击波过大，造成炉膛负压波动较大，使风机风压测量值随之变化，从而使风机产生失速。
（3）未严格执行吹灰的定期工作，使尾部积灰较为严重。
4、预防送风机失速的措施
（1）脉冲吹灰时加强对炉膛负压，风机电流的监视，发现负压波动较大时及时的将风机动叶解“自动”进行手动调整。
（2）尽量调节2台风机风量相平衡，脉冲吹灰时将引、送风机联络挡板关闭。
（3）脉冲吹灰尽量在高负荷时进行，吹灰时保持较大的炉膛负压。
（4）严格执行脉冲吹灰的定期工作，做到每班必须进行，严格按照规定将乙炔压力调至0.11MPa左右。
（5）利用每次停机的机会对空预器和暖风器进行检查，发现积灰或杂物堵塞都要及时清理。
（6）每次机组检修时应该对送风机失速探测器和相关压力变送器、差压开关进行检查，确保保护动作可靠。
5 结束语
在正常运行中，锅炉尾部空预器受热面积灰严重或风门、挡板操作不当误关，造成风道阻力增大，促使风机在不稳定工况区域是轴流风机失速的主要原因之一。
根据电厂的运行经验，轴流风机风压、风量、电流大幅度降低后未发生脉动，风机振动、动叶开度突增是判断送风机发生失速的重要依据。
一旦发生送风机失速，应迅速关小失速风机的动叶，相应开大未失速风机的动叶，使并联运行的2台风机动叶开度、电流相接近，是使风机快速脱离工况的解决办法。
我厂经过对脉冲吹灰制定严格的管理制度以及采取了其他防止风机失速的措施，如定期执行吹灰工作、将执行脉冲压力调整在规定范围内等，在未发生风机失速现象。
【参考文献】
［1］黄新元.电站锅炉运行与燃烧调整.北京.中国电力出版社，2003 ［2］杨卫娟.锅炉各受热面吹灰作用的对比研究.动力工程，2006，（6）［3］郑国福，陈玉龙.轴流式送风机失速原因分析及预防措施.电力设备，2006，（1）
运行部锅炉专业
王卫东。