由于動葉可調軸流通風機具有體積小、質量輕、低負荷區域效率較高、調節范圍寬廣、反應速度快等優點,近十年來,國內大型火力發電廠已普遍采用動葉可調軸流通風機。因為軸流通風機具有駝峰形性能曲線這一特點,理論上決定了風機存在不穩定區。風機并不是在任何工作點都能穩定運行,當風機工作點移至不穩定區時,就有可能引發風機失速及喘振等現象的發生。
目前,一般軸流通風機通常采用高效的扭曲機翼型葉片,當氣流沿葉片進口端流入時,氣流就沿著葉片兩端分成上下兩股,處于正常工況時,沖角為零或很小(氣流方向與葉片葉弦的夾角α即為沖角),氣流則繞過機翼型葉片而保持流線平穩的狀態,如圖1a所示。當氣流與葉片進口形成正沖角時,即α > 0,且此正沖角超過某一臨界值時,葉片背面流動工況則開始惡化,邊界層受到破壞,在葉片背面尾端出現渦流區,即所謂“失速”現象,如圖1b所示。沖角α大于臨界值越多,失速現象就越嚴重,流體的流動阻力也就越大,嚴重時還會阻塞葉道,同時風機風壓也會隨之迅速降低。
風機的葉片在制造及安裝過程中,由于各種客觀因素的存在,使葉片不可能有完全相同的形狀和安裝角,因此當運行工況變化而使流動方向發生偏離時,在各個葉片進口的沖角就不可能完全相同。當某一葉片進口處的沖角α達到臨界值時,就可能首先在該葉片上發生失速,并非是所有葉片都會同時發生失速,失速可能會發生在一個或幾個區域,該區域內也可能包括一個或多個葉片。由于失速區不是靜止的,它會從一個葉片向另一個葉片或一組葉片擴散。風機進入到不穩定工況區運行時,葉輪內將會產生一個或數個旋轉失速區。葉片每經過一次失速區就會受到一次激振力的作用,從而會使葉片產生共振;此時,葉片的動應力增加,嚴重時還會導致風機葉片斷裂,造成設備重大損毀事故。
失速
一般軸流通風機性能曲線的左半部,都存在一個馬鞍形的區域(這是風機的固有特性,但軸流通風機相對比較敏感),在此區段運行時有時會出現風機的流量、壓頭(反映在風機驅動電機的電流)的大幅度脈動,風機及系統風道都會產生強烈的振動、噪聲顯著增高等不正常工況,一般稱之為“喘振”,這一不穩定工作區稱為喘振區。實際上,喘振僅僅是不穩定工作區內可能遇到的現象,而在該區域內必然要出現的則是旋轉脫流或稱旋轉失速現象。風機喘振的主要表現為風量、出口風壓(電機電流)出現大幅度波動,劇烈振動和異常噪聲。
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