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机组运行中一次风机并列产生失速喘振简析
作者:48365365体育投注    发布于:2015-04-23 16:08:15    文字:【】【】【

摘要:在运行时,往往会出现一次风机的并列操作。由于1000MW机组的一次风机容量大,在并列风机过程中容易造成风机失速喘振,应尽量减少此现象的发生。本文通过查阅相关资料,并对轴流风机失速原理进行简要分析,找到百万机组一次风机并列时避免风机喘振的有效措施。 
关键词:轴流式风机 失速  并列  
1.引言  
轴流式风机在运转时气流是沿着轴向进入风机室,当叶轮在电机的驱动下旋转时,旋转的叶片给空气流体一个沿轴向的推力(叶片中的空气流体绕流叶片时,根据流体力学知道,流体对叶片作用有一个升力,同时由作用力和反作用力相等的原理,叶片也作用给空气一个与升力大小相等方向相反的力,即推力),此叶片的推力对空气做功,空气在风机叶轮处受挤压,使空气的能量增加并沿轴向排出。叶片连续旋转,空气在不断旋转的叶轮处获得能量,即形成轴流式风机的连续工作。 
轴流式风机负荷调节是根据控制系统发出指令,伺服机带动液压缸调节输入杆,液压缸缸体发生轴向位移,推力盘轴向位移,带动所有叶片同步转动角度,来调节风机的出力(一次风机主轴为中空轴,中间有一连接杆,连接前后两级推力盘,通过液压缸的带动,两级推力盘同步移动,从而两级叶片同步转动)。 
 
       图1:轴流风机结构图              图2:轴流风机动叶片结构图    2.轴流风机的失速原理 
轴流风机叶片为流线型,设计工况下,气流冲角(气流方向与叶片叶弦的夹角)为零或很小,气流则绕过机翼型叶片而保持平稳流线的状态,如图3所示;当气流与叶片进口形成正冲角并超过某一临界值时,叶片背面流动工况则开始恶化,在叶片背面尾端出现涡流区,即所谓“失速”现象,冲角α大于临界值越多,失速现象就越严重,流体的流动阻力也就越大,严重时还会使叶道阻塞,同时风机风压也会随之迅速降低。  
 
 
图3:气流冲角的变化与失速的形成 
由于各种客观因素的存在,使叶片不可能有完全相同的形状和安装角,因此当运行工况变化而使流动方向发生偏离时,在各个叶片进口的冲角就不可能完全相同。当某一叶片进口处的冲角达到临界值时,就可能首先在该叶片上发生失速,并非是所有叶片都会同时发生失速,失速可能会发生在一个或几个区域;由于失速区不是静止的,它会从一个叶片向另一个叶片或一组叶片扩散。也就是说,失速区是旋转的,其旋转方向与叶轮旋转方向相反,这种现象称为旋转失速。  
    3.轴流风机的喘振原理 
若轴流风机发生旋转失速,流动工况恶化, 风机出口压力明显下降。此时,管网容量大且反应不敏感,管网中维持较高的压力,管网中压力大于风机出口压力时,有一种回冲趋势,使风机中气体流动恶化,当气流前进的动能不足以克服回冲趋势时,管网中的气流反过来向风机倒流(图4中A→K→D→C),使得叶栅前后压力差逐渐消失,此时气流又在叶片的推动下做正向流动,风机恢复正常工作,向管网输气(图4中C→D→K);管网压力升高到一定值后,风机的正常排气又受到阻碍,继而又出现倒流;如此不断循环,使得整个风机管网系统的周期性振荡,即形成风机“喘振现象”。 
                
图4:风机性能曲线 

4.实际分析 
图5为某一次风机特性曲线图,一次风机风量为50m3/h时,图中B-F曲线以上为喘振区域,D点为待并风机启动点,C为运行中的风机工况点 ,待并风机出口背压与运行风机出口压力相同,随着待并风机的启动,风速、风量增加的同时,风机全压也相应提高,如图5中DE线所示。若D点所对压力较低,则风机并列后,不会进入喘振区域,运行平稳。 
从图1中可以看出,风机的启动背压在B点以上即进入喘振区, 当一台风机流量为50m3/h,出口全压(风机全压=静压+动压,而静压=风机入口静压+风机出口静压)在B点以上。第二台风机启动时, 其背压就在B点以上,故此时 并入第二台风机,将出现喘振现象,由于喘振导致 第一台风机运行不稳定。即使启动时未进入喘振区,由于并列后,随着流速增加,风机全压要增加(见图5中BF线), 很可能进入喘振区。由于已运行风机随风量的减少,全压降低,不会进入喘振区,待并风机风量增加后,全压也增加,很容易进入喘振区。结果由于喘振使待并风机处于不稳定喘振状态,产生倒风, 影响控制系统,使运行中的风机出力增加,风机全压亦相应增加,导致待并风机深入喘振区,产生过大振动而跳机   
 
       
  
图5:某轴流风机特性曲线 
   5. 结论 
  由以上分析可知,一次风机具有上升段特性曲线,并列时如稍有不慎,很容易导致风机
喘振。风机压力越高、容量越大越,则喘振的危害性则越大,一次风机并列时,要考虑到风机启动背压要有一定余度,并列过程中若发生喘振要及时调整。 
   6.1000MW机组一次风机并列时注意事项 
1. 并列过程中应安排专人监视运行制粉系统运行状态及热一次风母管压力,并配合进行备
用磨煤机通风。 
2. 风机并列时机组负荷减至500MW以下,以460MW左右为宜,机组运行稳定之后,解除运
行一次风机动叶自动。 

3. 启动备用一次风机后,将动叶开度开至10%,开启两台备用磨煤机出口气动关断门和磨
煤机冷、热一次风气动插板,准备给备用磨煤机通风。 
4. 逐渐开启备用磨煤机冷、热一次风调节挡板,两台磨煤机总通风量不低于100t/h,以
140t/h左右为宜。 
5. 并列过程中当热一次风母管压力合适,且制粉系统运行正常时应增加待并风机动叶开
度,若热一次风母管压力与待并风机动叶开度呈反向变化趋势,判断为待并一次风机发生喘振现象,将动叶开度关至15%重新并列,并适当增加原运行风机出力保证制粉系统安全运行。 
6. 并列过程中当发生待并一次风机入口风温上涨、风机电流(功率)不随动叶开度增大而
上涨时等现象时,也判断为待并一次风机发生喘振现象,将动叶开度关至15%重新并列,并适当增加原运行风机出力保证制粉系统安全运行。 
7. 逐渐增大待并一次风机动叶开度,监视风机电流、功率及热一次风母管压力随风机动叶
开度逐渐增大时,维持热一次风母管压力稳定,逐渐减少运行一次风机动叶开度,当两台一次风机电流一致时并列成功,投入两台风机动叶自动并将一次风机出力动平衡定值置零。

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