風機喘振是風機中一個非常常見的故障。風機喘振會嚴重影響風機的運轉性能,長久以來甚至有可能對風機的結構造成永久性的損害。那么該如何有效地解決這個問題呢?下面就是通風設備廠家的一些比較新的思路。
1、軸流風機的失速與喘振現象
軸流式風機當調節葉片(動葉調節風機為動葉片,靜葉調節風機為入口調節葉片)角度固定在某一位置時,在正常工作區域內,風機的壓力隨風機流量的減小而增加,當流量減小到某一值時壓力達到最大、當流量進一步減小時,風機壓力和運行電流突然降低,振動和噪音增大這一現象被稱為風機失速。
風機失速后有兩種不同表現,一是風機仍能穩定運行,即壓力、風量、電流保持相對穩定,但噪音增加;風機及其進、出口氣流壓力承周期性脈動;風機振動常常比正常運行高。這種現象稱之為旋轉失速。另一是風機即壓力、風量、電流大幅度波動,噪音異常之大,風機不能穩定運行,風機可能很快遭受滅性損壞,這種現象稱之為喘振。
2、失速喘振機理
軸流風機是據機翼理論進行氣動設計的,葉型上的壓升取決于翼型的升力,而翼型的升力除與翼型的形狀有關外,主要取決于沖角α,當葉型確定后,翼型的升力隨著沖角的增加開始成正比的增長,直到臨界沖角值αk時壓力達到最大值。若沖角繼續增大,升力會突然下降。這是由于氣流氣流突然脫離葉型的凸面(吸力面),產生很大旋渦所致。
3、軸流風機壓力特性曲線的由來
軸流風機壓力特性為馬鞍形狀。這是因為軸流風機的壓力遵循機翼升力理論的緣故。如下圖所示。軸流式風機動葉片的沖角隨流量的減小而增大。
4、軸流風機的旋轉失速
由于軸流風機葉柵中各葉片的形線總是有些差異,安裝角度也不可能完全一致。因此,一般不是所有葉片都同時失速,而是一個或多個葉片組成的一個或多個失速區先失速。且失速區不是靜止不動的,而是沿著葉片移動。
如上圖所示,若葉片2、3或4失速,則在這些葉片間的空氣流動減少或完全停止。隨之造成在這些區域里沒有壓升,這會造成向風機葉輪進口測的逆向流。從而在這些葉片的周圍形成一個氣流變化很大的區域。這個區域就是圖上的陰影區。葉片5在進入這區域后沖角α將增加,隨之葉片失速。相反葉片2的α角將減少,這樣會造成這個葉片脫離失速。這種現象稱之為旋轉失速。由于失速區在葉輪內環繞移動的速度總是小于葉片的移動速度,因而相對于定子來說,失速區的移動方向與風機的旋轉方向相同。
由于失速區的不穩定,風機的運行點也不穩定,可能在圖1中的c和c,間移動。如果流量繼續減小,則失速區將增加,直到所有葉片頂部都失速,風機運行在圖1中的D點。
如果流量再繼續減少,那么失速區的徑向范圍將增加(即失速區從葉片頂部向根部發展),直到全部葉片都失速時,風機運行在0流量的E點。
5、失速的危害
1)失速可導至風機損壞 由上可知軸流風機失速后,通常表現為旋轉失速。由于旋轉失速使風機各葉片受到周期性力的作用,若風機在失速區內運行相當長的時間(或失速頻率與葉片自振頻率相當時的短時間內),會造成葉片斷裂,葉輪的其元機械會損害。
2)失速可能導至喘振 若管道系統的容積與阻力適當,在風機發生失速壓力降低時,出口管道內的壓力會高于風機產生的壓力而使氣流發生倒流,同時管道內壓力迅速降低,風機又向管道輸送氣體,但因流量小風機又失速,氣流又倒流。這種現象循環發生,稱為喘振。伴隨喘振的發生,風機電流也大幅度波動,噪聲驚人。風機發生喘振的破壞性很大,可在很短時間內損壞風機,必須立即停止風機運行。
可見,失速與喘振是兩個不同概念。失速是喘振的必要條件,但不是充分條件。
3) 失速可能造成并列運行風機間相互“搶風”,給發電機組安全運行帶來威脅。兩臺并列運行的風機中的一臺發生失速后,兩臺風機間可能出現相互“搶風”現象而無法并列運行;或雖兩臺風機能并列運行,但兩臺風機的總出力可能達不到需要值而影響其帶負荷能力。
6、軸流風機的失速報警裝置
由于軸流風機的失速區域大,當風機選型不當,或所在風(煙)系統阻力增加較多和漏風變化較大時,很可能落入風機失速區運行。為保護風機自身安全,目前電站軸流式風機的制造廠都配有失速報警保護裝置。當風機發生失速時,讓遠行人員及時知曉,并立即進行調整,避免長期在失速狀態下運行。
7、運行中如何判斷風機失速
1)安裝有失速報警保護裝置的風機,應保持其管路暢通,裝置動作準確。
2) 在運行調整過程中,若發現一臺風機的電流、壓力有突然大輻度的變化,則該風機失速。
3) 兩臺風機并列運行時,并未進行調節而一臺風機的電流等參數突然大幅度降低,則該風機失速。
4) 兩臺風機并聯運行時,兩臺風機的開度和電流應基本相同,若未進行調整操作,而兩臺風機的電流卻相差較大,且調整電流小的風機出力不起作用,則該風機失速。
8、如何防止軸流風機的失速
1)風機選型設計時留足失速裕量。
2)在軸流風機的進出口之間加旁路再循環風(煙)道;當風機失速時,打開旁路風道門,使一部分風(煙)量從風機出口流向風機入口,即使一部分風(煙)量在風機內循環,以增加風機的風(煙)量,使風機脫離失速區運行。但這增加了風機的耗功,是很不經濟的。
綜上所述,通過通風設備廠家的介紹,我們知道了風機喘振的一些不為人所知的知識,同時也對風機喘振的解決方法有了一些更好的思路。我們對于風機喘振這個問題一定不能大意,需要以比較有效的方法來切實解決。
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