轴流风机喘振,失速,抢风事故的探讨

轴流风机喘振，失速，抢风事故的探讨发电部李焱摘要：风机的喘振，失速和抢风的发生都是由于风道阻力增大，促使风机运行在不稳定工况区域工作造成的。因此在正常的运行工作中，我们必须要加强监视风机出口风压和动叶开度尤其重要。并且经常进行相同负荷下风机出口风压与历史数据对比,可以预知通风系统阻力的变化。尽量避免此类事故的发生。关键字：不稳定工作区，系统阻力，处理方法，预防方法我厂锅炉为亚临界、自然循环、一次中间再热、“W”火焰燃烧方式、双拱单炉膛、平衡通风、尾部双烟道、烟气挡板调温、固态排渣、露天布置、全钢架悬吊式汽包炉，燃用煤种为无烟煤；锅炉风烟系统配备2台离心式一次风机，2台动叶可调轴流式送风机，2台静叶可调轴流式吸风机，空预器采用三分仓容克式空气预热器。鉴于我厂的引，送风机都是轴流风机，轴流风机的特点之一是低压头、大风量。所以相对来说引，送风机都有发生喘振，失速，抢风的可能，虽然我厂风机并未频繁的出现这些是故，但必须防患于未然，因此写出自己的一些想法，不对之处敬请指正。一，喘振的发生原因分析以及处理喘振，顾名思义就象人哮喘一样，风机出现周期性的出风与倒流，严重的喘振会导致风机叶片与轴承的疲劳损坏，造成事故，直接影响锅炉的安全运行。一般喘振发生时必然伴随着电流频繁摆动、出口风压下降并摆动，噪声大、振动大、机壳温度升高、炉膛负压波动，燃烧不稳等现象。然而，发生喘振的原因多半是因为风机在不稳定工作区域运行，或是烟风道积灰堵塞，烟风道挡板开度不足，误关等引起系统阻力过大引起的。下面结合轴流风机性能曲线（图1）来说明一下；图1（a为管道流量压力曲线，b为风机流量压力曲线）当风机工作点在K点（分界点）右侧时，风机工作是稳定的。当风机负荷降到低于Qk时，进入不稳定区工作（即轴流风机性能曲线左半部的马鞍形的区域）。当风机的流量QQK时，这时风机所产生的最大压头将随之下降，并小于管路中的压力，因为风道系统容量较大，在这一瞬间风道中的压力仍为PK，因此风道中的压力大于风机所产生的压头使气流开始反方向倒流，由风道倒入风机中，工作点由K点迅速移至C点。但是气流倒流使风道系统中的风量减小，因而风道中压力迅速下降，工作点变为E点，由于风机在继续运转，风机流量QF＞QE，风机又开始输出流量。随着压力的上升，为了与风道中压力相平衡，工况点又从F跳至相应工况点D，此时又出现QD＞QC风又开始倒流。所以只要外界所需的流量小于QK，上述过程又重复出现。只要运行中工作点不进入上述不稳定区，就可避免风机喘振。当喘振出现时，我们一般可通过迅速开大喘振风机的动叶或提高频率（我厂送风机为动叶调节，引风机为变频调节），提高风机的出力。即让Q＞QK，来避过喘振点K。或是全开进，出口挡板，加强空预器吹灰等方法来减小风道阻力，避开喘振。二，失速的发生原因以及处理另外，当风机在不稳定工况区内发生喘振时可能出现的则是旋转脱流或称旋转失速现象。喘振与失速这两种工况是不同的，但是它们又有一定的关系。当风机发生失速时，失速风机的压头、流量、电流大幅降低；失速风机噪声明显增加，严重时机壳、风道、烟道发生振动；与风机“喘振”不同，风机失速后，风压、流量降低后不发生脉动。其发生原因是因为轴流风机叶片通常是机翼型的，当空气顺着机翼叶片进口端（冲角α＝0°），如图2所示的流向流入时，它分成上下两股气流贴着翼面流过，形成叶片背部和腹部的平滑“边界层”气流呈流线形。作用于叶片上有两种力，一是垂直于叶面的升力，另一种平行于叶片的阻力，升力≥阻力。当空气流入叶片的方向偏离了叶片的进口角，它与叶片形成正值的冲角（α＞0°），当接近于某一临界值时（临界值随叶型不同而异），叶背的气流工况开始恶化。当冲角增大至临界值时，叶背的边界层受到破坏，在叶背的尾端出现涡流区，即所谓脱流工况，也叫失速工况。此时作用于叶片的升力大幅度降低，阻力大幅度增加，如图2所示，随着冲角α的增大，气流的分离点向前移动，叶背的涡流区从尾端扩大到叶背部，脱离现象更为严重，甚至出现部分流道阻塞的情况。图2失速发生的临界点与风机各叶片加工误差，安装角不完全一致，气流不完全均匀等因素有关，当气流进入不稳定工况区运行时，α角度的改变形成了失速工况。为了更好的防止喘振和失速的发生我厂在引风机上设置了喘振测点，在送风机上设置了失速测点。在运行过程中要注意监视，防止风机喘振以及失速的发生。一旦发生风机失速，由于此时风机已经打不出风无法用加大出力的方法来避开不稳定工作区。所以应降低负荷运行，迅速关小失速风机的动，静叶，相应的适当的关小未失速风机的动，静叶，使并联运行的2台送风机动叶开度、电流相接近，使风机快速脱离失速工况后再并列运行。三，风机抢风发生的原因以及处理所谓抢风，是指并联运行的两台风机，突然一台风机电流（频率）上升，加一台风机电流（频率）下降。如果在调整时操作不当可能导致风机电机超电流而烧坏。并且严重时会引发喘振，扩大事故。抢风现象的出现，是因为并列风机存在较大的不稳定工况区。下面结合两台特性相同的轴流风机并联后的总性能曲线（图3）来说明。图中，有一个∞字型区域，若两台风机在管路系统1中运行，则P1点为系统的工作点，每台风机都在E1点稳定运行，此时抢风现象不会发生。如果由于某种原因，管路系统阻力改变至2（升高）时，则风机进入∞字型工作区域内运行。我们看P2点的工作情况，两台风机分别位于E2a和E2点工作。大流量的风机在稳定区工作，小流量的风机在不稳定区工作，两台风机的不平衡状态极易被破坏。因此，便出现两台风机的抢风现象。图3以我厂两台引风机为例（正常运行中，静叶开度100%，变频调节），如果一旦并列运行的两台引风机发生抢风，马上解除引风机自动，把打不出风的一台引风机频率调至初始频率20HZ并关小静叶直至为零，把另一台引风机的频率适当降点下来（由于自动的投入，这台引风机的频率可能已被提得很高了，防止风机超电流）。同时协调调节引、送风机，维持炉膛负压在允许范围内。减少送入炉膛的燃料量，合理控制炉内氧量。适当根据主汽压力情况降低负荷运行，如果在调整中出现燃烧不稳及时投油助燃。另外在处理过程中注意监视水位和气温，防止满缺水事故的发生。在操作过程中，注意引风机喘振测点是否报警，防止喘振的发生，损坏设备扩大事故。当事故风机逐渐起压后，逐渐提高故障风机的频率，适当降低一点正常运行的那台引风机的频率，以维持负压稳定，当频率调平后。逐渐开出事故风机的静叶，降低两台风机频率，如此方法，直至事故风机静叶开完，恢复并列运行。四，预防措施在分析完风机喘振，失速，抢风的发生原因后我们不难发现，造成这些事故异常的原因都是由于风道阻力增大，促使风机运行在不稳定工况区域工作造成的。因此在正常的运行工作中，我们必须要加强监视风机出口风压和动叶开度尤其重要。经常进行相同负荷下风机出口风压与历史数据对比,可以预知通风系统阻力的变化。同时要根据不同风机负荷下的风量，控制其出口风压在适当的范围之内。严格执行空预器吹灰，保证运行中空预器蓄热片积灰能够及时清除。针对引风机来说，要保持与脱硫运行人员的沟通，及时了解脱硫系统运行方式，防止因脱硫烟气挡板误关，或增压风机出力降低引起的风道阻力上升，造成引风机喘振，失速，抢风。两台送风机并列运行时其动叶开度，频率应尽量接近，增减风量时应两台风机同步调整，避免风量和风压的不平衡，在风机投入自动时应严格监视其调整的同步性。对于风机出口气动门、进出口挡板、风烟系统挡板开关不到位的问题应及时联系检修处理，并提高检修质量。以减小风烟系统阻力。参考书目1，《泵与风机》，王寒栋，机械工业出版社2，《黔西电厂300MW机组锅炉运行规程》3，《锅炉运行值班员》，中国石化出版社