轴流风机的运行调节详解

2、喘振
轴流风机在不稳定工况区运行时，还会发生流量、全压和电流的 大幅波动，气流会发生往复流动，风机及管道会产生强烈的振动，噪 声显著增高，这种不稳定工况称为喘振。 喘振的发生会破坏风机与管道设备，威胁风机及整个系统的安全 性。 对于节流调节的风机或系统阻力过大时的，风机产生的风量无法 满足的风道的需求，此时，风机压头会下降，而由于系统较大，在这 一瞬间风道中的压力仍较大，且比风机产生的压头高，于是气流发生 倒流，由风道流向风机。随后，风道中的压力开始迅速下降，当风道 中的压力足够低时，风机又开始输出风量，风压升高。但很快又会回 到当初的工作状态，接着又发生气流的倒流，如此往复循环，这种循 环频率如与风机系统的振荡频率合拍时，就会引起共振，风机发生了 喘振。 风机在喘振区工作时，流量急剧波动，产生气流的撞击，使风机 发生强烈的振动，噪声增大，而风压不断晃动。风机的容量与压头越 大，则喘振时的危害也越大。
P
B
A
G
K
C E
D
F
Q QB QE QA QF
风机喘振原理图说明：
当风机在曲线单向下降部分时，其工作是稳定的，一直到工作 点K。但当风机负荷点低于QK时，进入不稳定区工作。此时，只要 有微小扰动使管路压力稍稍提升，则由于风机流量大于管道流量 （QK>QG），管路工作点向右移动到A点。当管路压力超过风机正 向输送的最大压力PK时，风机工作点改变到B点（A、B等压）， 风机抵抗管路压力产生的倒流做功。此时，管路中的气体向两个方 向输送，一方面供给负荷需要，一方面倒送给风机，故管路压力迅 速降低，到D点时停止倒流。但由于D点风机流量仍小于管路流量 （QC<QD），所以管路压力仍下降到E点，风机的工作点瞬间跳至 F点（E、F等压），此时风机输出正向流量QF。由于QF大于管路 输出流量，此时管路风压升高，直至K点，上述现象则重复发生， 形成风机的喘振。
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产生喘振应具备的条件是：
①风机的工作点落在Q-H性能曲线的不稳定区域内； • ②风道系统具有足够大的容积，它与风机组成一个弹 性的空气动力系统； • ③整个循环的频率与系统的气流振荡频率合拍时，产 生共振。
3、旋转脱流与喘振的关系 旋转脱流与喘振的发生都是在Q-H性能曲线的不 稳定区，所以它们是密切相关的，但是旋转脱流与喘 振有着本质的区别。旋转脱流发生在风机Q-H性能曲 线峰值以左的整个不稳定区域，而喘振只发生在Q-H 性能曲线向右上方倾斜部分。旋转脱流的发生只决定 于叶轮本身叶片结构特性、气流情况等因素，与风道 系统的容量、形状等无关。旋转脱流对风机正常运转 影响不如喘振这样严重。而风机发生喘振时，情况就 不同，它会伴随强烈的振动，使风机无法维持运行。
H 风机在不同开度下的性能曲线
风道性能曲线
Q 图2：风道性能曲线图
3.轴流风机的调节
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轴流风机利用动叶安装角的变化，使风机的性能曲 线移位。Q-H性能曲线与不同动叶安装角与风道性能曲线， 从图中可以看出得出一系列的工作点。若需要流量及压头 增大，只需要增大动叶安装角；反之只需要减小动叶安装 角。 • 轴流风机的动叶调节，调节效率高，而且又能使调节后的 风机处于高效率工作区工作。采用动叶调节的轴流风机还 可以避免在小流量工况下落在不稳定工况区内。
二、风机的调节
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轴流风机性能曲线的左半部具有一个马鞍形的区域， 在此区域内运行时会出现流量大幅脉动等不正常工况，一 般称为“喘振”，这一不稳定工况区称为喘振区。实际上， 喘振仅仅是不稳定工况区内可能遇到的现象，而在该区域 内必然要出现不正常的空气动力工况，则是旋转脱流或称 失速。这两种不正常工况是不同的，但他们又有一定的内 在联系。
H,η
C H-Q
Q-η
Q 图1：风机性能曲线图
2.风道性能曲线
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轴流风机的流量与压头、效率、功率有一一对应关系， 但是风机本身不能决定自己的工作点，风机的工作点取决 于外界的负荷特性，即风道性能曲线。 • 所谓风道性能曲线，就是风道中通过的流量与所需的 能量的关系，它应是起点在坐标原点的二次抛物线，风道 性能曲线上任何一点的横坐标为风道中通过的流量，而它 的纵坐标则为通过这些流量时所需的能量。 • 将轴流风机的性能曲线与风道性能曲线以百度文库一比例绘 制在同一坐标上，两条曲线的交点即为风机的工作点。在 风机的工作点上，风机供给流体的能量恰好等于管路中所 需的能量，能量的供需处于平衡状态。
1、旋转失速（旋转脱流）
• 轴流风机动叶片前后的差压，在其他都不变的情况下，其差压大 小决定于动叶冲角的大小。在临界冲角值以内，上述差压大致与叶片 的冲角成比例。一旦叶片的冲角超过临界值，气流会离开叶片凸面， 发生边界层分离现象，产生大区域的涡流，此时风机的全压下降，这 种情况称为风机的“失速现象”。 • 运转中的轴流风机，由于动叶片加工时的误差，安装动叶片时角 度的误差以及气流的流向在叶轮入口不完全一致，所以当气流的冲角 达到临界值附近时，可能会在某个或某些叶片上发生失速产生脱流。 • 旋转脱流对轴流风机的安全运行是一个威胁。它会造成流道的堵 塞，使叶片前后压力变化。在旋转脱流的情况下，脱硫区旋转着依次 经过每个叶片，就会使叶片受到一次激振。旋转失速的频率，亦即激 振力的频率等于或接近于叶片的固有振动频率时，它将使叶片发生共 振。共振时的交变应力有可能达到使叶片折断的程度。
轴流风机的运行调节 与常见故障处理
2015年11月
一、轴流风机的调节
• 1.轴流风机的性能曲线 • 风机的工作是以输出流量Q、压头H、转速n、所需功 率P、以及效率η来体现的，这些参数之间存在着相应的关 系，当其中流量与转速变化时，就会引起其他参数的相应 变化。 • 凡是将风机主要参数的相互关系用曲线来表达，即称 为风机的性能曲线。所谓性能曲线是在固定转数下，对轴 流风机来说，还应在动叶安装角固定不变的情况下，风机 供给的压头H、所需功率P、效率η与流量Q之间的关系曲 线，即Q-H、Q-P、Q-η表示，其中Q-H曲线最为重要。风 机的性能曲线至今还不能用理论方法精确地绘制，因为风 机内的各项损失还难以精确计算，所以制造厂所提供的性 能曲线通常是试验方法测得的。图1为风机的典型性能曲 线。