風(fēng)機的失速和喘振


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關(guān)鍵詞 | 風(fēng)機  失速  喘振

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失速

當氣流與葉片進口形成正沖角時,隨著沖角的增大,在葉片后緣點附近產(chǎn)生渦流,而且氣流開始從表面分離。當正沖角超過某一臨界值時,氣流在葉片背部的流動遭到破壞,升力減小,阻力卻急劇增加,這種現(xiàn)象稱為旋轉(zhuǎn)脫流失速


風(fēng)機的失速和喘振的圖1

正常工況時的氣體流動


風(fēng)機的失速和喘振的圖2

脫流工況下的氣體流動

如果脫流現(xiàn)象發(fā)生在風(fēng)機的葉道內(nèi),則脫流將對葉道造成堵塞,使葉道的阻力增大,同時風(fēng)壓也隨之迅速降低。


風(fēng)機的失速和喘振的圖3

動葉調(diào)節(jié)軸流式風(fēng)機特性曲線


軸流風(fēng)機的失速特性是由風(fēng)機的葉型等特性決定的,同時也受到風(fēng)道阻力等系統(tǒng)特性的影響,如圖所示,鞍形曲線M為風(fēng)機不同安裝角的失速點連線,工況點落在馬鞍形曲線的左上方,均為不穩(wěn)定工況區(qū),這條線也稱為失速線。由圖中看出:


在同一葉片角度下,管路阻力越大,風(fēng)機出口風(fēng)壓越高,風(fēng)機運行越接近于不穩(wěn)定工況區(qū);


在管路阻力特性不變的情況下,風(fēng)機動葉開度越大,風(fēng)機運行點越接近不穩(wěn)定工況區(qū)。


失速的現(xiàn)象:

1、失速風(fēng)機的壓頭、流量、電流大幅降低;

2、失速風(fēng)機噪聲明顯增加,嚴重時機殼、風(fēng)道、煙道發(fā)生振動;

3、在投入“自動”的情況下,與失速風(fēng)機并聯(lián)運行的另一臺風(fēng)機電流、容積比能大幅升高;

4、與風(fēng)機“喘振”不同,風(fēng)機失速后,風(fēng)壓、流量降低后不發(fā)生脈動。


失速的危害:

1、風(fēng)機失速時,風(fēng)量、風(fēng)壓大幅降低,引起爐膛燃燒劇烈變化,易于發(fā)生滅火事故;

2、并聯(lián)運行的另一臺風(fēng)機投入“自動”時,出力增大,容易造成電機過負荷;

3、失速風(fēng)機振動明顯增高,可能風(fēng)機設(shè)備、風(fēng)道振動大損壞;

4、處理過程不正確時,易于引發(fā)風(fēng)機“喘振”,損壞設(shè)備。

喘振

由于失速氣流脫流造成風(fēng)機出口風(fēng)壓降低,這時就會由于風(fēng)道內(nèi)的風(fēng)壓大于風(fēng)機出口風(fēng)壓造成風(fēng)量回流,當風(fēng)機出口風(fēng)壓大于風(fēng)道壓力時,風(fēng)機又向風(fēng)道送風(fēng)。這樣氣流會發(fā)生往復(fù)流動,風(fēng)機及管道會產(chǎn)生強烈的振動,噪聲顯著增高,還可能發(fā)生流量、全壓和電流的大幅度波動,這種不穩(wěn)定工況稱為喘振。

軸流風(fēng)機性能曲線的左半部具有一個馬鞍形的區(qū)域,在此區(qū)段運行有時會出現(xiàn)風(fēng)機的流量、壓頭和功率的大幅度脈動等不正常工況,這一不穩(wěn)定工況區(qū)稱為喘振區(qū),形成原理見下圖。

風(fēng)機的失速和喘振的圖4

軸流風(fēng)機的Q-H性能曲線(喘振分析)


風(fēng)機產(chǎn)生喘振應(yīng)具備的條件:

1、風(fēng)機的工作點落在具有駝峰形Q-H性能曲線的不穩(wěn)定區(qū)域內(nèi);

2、風(fēng)道系統(tǒng)具有足夠大的容積,它與風(fēng)機組成一個彈性的空氣動力系統(tǒng);

3、整個循環(huán)的頻率與系統(tǒng)的氣流振蕩頻率合拍時,產(chǎn)生共振。


失速與喘振的本質(zhì)區(qū)別:

1、旋轉(zhuǎn)脫流發(fā)生在風(fēng)機Q-H性能曲線峰值以左的整個不穩(wěn)定區(qū)域,而喘振只發(fā)生在Q-H性能曲線向右上方傾斜部分;

2、旋轉(zhuǎn)脫流的發(fā)生只決定葉輪本身葉片結(jié)構(gòu)性能、氣流情況等因素,與風(fēng)道系統(tǒng)的容量、形狀等無關(guān);

3、風(fēng)機在喘振時,風(fēng)機的流量、全壓和功率產(chǎn)生脈動或大幅度的脈動,同時伴有明顯的噪聲,有時甚至是高分貝的噪聲,甚至損壞風(fēng)機與管道系統(tǒng)。所以喘振發(fā)生時,風(fēng)機無法運行。

風(fēng)機的失速和喘振的圖5

喘振報警裝置


報警原理:

在正常情況下,皮托管所測到的氣流壓力值穩(wěn)定,但是當風(fēng)機進入喘振區(qū)工作時,由于氣流壓力產(chǎn)生大幅度波動,所以皮托管測到的壓力亦是一個波動的值,皮托管發(fā)送的脈沖壓力信號通過壓力開關(guān),利用電接觸器發(fā)生報警信號。一般規(guī)定,當動葉片處于最小角度位置,用一U形管測得風(fēng)機葉輪前的壓力再加上2000Pa壓力,作為喘振報警裝置的報警整定值。


喘振的危害及處理:

喘振的發(fā)生會破壞風(fēng)機與管道的設(shè)備,威脅風(fēng)機及整個系統(tǒng)的安全性。處理方式如下:

1、風(fēng)機發(fā)生喘振,應(yīng)立即將風(fēng)機動葉片控制置于手動方式,關(guān)小另一臺未失速風(fēng)機的動葉,適當關(guān)小失速風(fēng)機的動葉,同時協(xié)調(diào)調(diào)節(jié)引、送風(fēng)機,維持爐膛負壓在允許范圍內(nèi);

2、若風(fēng)機并列操作中發(fā)生喘振,應(yīng)停止并列,盡快關(guān)小失速風(fēng)機動葉,查明原因消除后再進行并列操作;

3、若因風(fēng)煙系統(tǒng)的風(fēng)門、擋板被誤關(guān),引起的風(fēng)機喘振,應(yīng)立即打開,同時調(diào)整動葉開度;

4、若風(fēng)門、擋板故障,立即降低鍋爐負荷,聯(lián)系檢修處理;

5、若為吹灰引起,應(yīng)立即停止。

經(jīng)上述處理喘振消失,則穩(wěn)定運行工況,進一步查找原因并采取相應(yīng)的措施后,方可逐步增加風(fēng)機的負荷;若經(jīng)上述處理后無效或已嚴重威脅設(shè)備安全,應(yīng)立即停止該風(fēng)機運行。

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