轴流风机失速与喘振分析

赵文帅 庞京 王鹏远

华能沁北发电有限责任公司 459012

摘 要: 本文针对轴流风机常见的失速与喘振的现象、危害、原理，进行了较为详尽的阐述，并提出了相应的预防措施和处理方法。

关键词：轴流风机；失速；喘振；

动叶可调轴流风机具有体积小、质量轻、高低负荷区域均有较高的效率、调节范围广、反应速度快等优点，近十年来，国内大型火力发电厂已普遍采用动叶可调轴流风机。同时因为轴流风机具有驼峰形性能曲线这一特点，理论上决定了风机存在不稳定区，当风机工作点移至不稳定区时就有可能引发风机失速及喘振现象的发生。

1.失速

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，如图1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，当接近于某一临界值时(不同的叶片叶型有不同的临界冲角数值)，叶背的气流工况开始恶化，当冲角增大至临界值时，气流会离开叶背，发生边界层分离现象，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1 风机正常工况时的气体流动状况

图2 风机脱流工况时的气体流动状况

2.喘振

风机在喘振区工作时，流量急剧变化，产生气流的撞击，使风机发生强烈的振动，就地检查机壳异音严重，而且压力不断晃动，喘振风机电流大幅度晃动，并联运行的另一台风机投自动时，会自动增加指令，引起电机过流。长时间喘振运行会严重损坏风机及其出口管道，锅炉燃烧工况变差，处理不好会导致MFT动作。风机的容量与压力越大，则喘振时的危害就越大。

引起轴流风机喘振的原因

1. 系统管道阻力增高流量减小（如挡板误关、停运制粉系统（一次风机）、管道内严重结灰（暖风器堵塞）、锅炉运行工况发生大的变化等），使系统管道特性曲线变陡，工作点落入喘振区，（见图3），正常运行系统管道阻力特性曲线为1，工作点为a，当管道阻力增高流量减小后，管道阻力特性曲线变为1’，工作点落入喘振区。

2. 风机选的过大，运行中动叶安装角开度较小，使运行工作点距失速线很近，当系统管道阻力发生变化，工作点易落入喘振区。图3中由于风机偏大，工作点由a变为b点，b点距离失速线较近。

图3轴流风机喘振发生示意图

3. 运行操作。两台风机并联运行，在启停其中一台风机时操作稍有不当，即会导致母管压力失衡，或者第1台风机运行压力高于第2台失速线的最低点，导致第2台风机工作点落入喘振区。两台并联风机工作点均在a点，在总风量不变的情况下，一台风机增大出力，其工作点水平右移，出力减小的风机工作点水平左移很可能落入喘振区。

4. 当一台风机的执行机构死区大、有振荡现象（机械部分传动机构的间隙大，控制部分指令与实际输出偏差大），该风机的动叶晃动造成另一风机出力受阻而失速(没有出力)。

5. 安装偏差。安装时叶片窜动值及叶片间距误差太大，前后级叶片角度偏差太大，动叶执行机构动作的范围与风机动叶的可调范围对应关系等，均是风机喘振的诱因。

4.轴流风机的失速与喘振的预防措施和处理方法

1）迅速关小风机动叶开度，使风机尽快避开不稳定区而进入稳定区运行，然后将出力调平；

2）减小另一台风机出力，想法降低管道压力，使喘振风机逃离喘振区；

3）一次风机（送风机）发生喘振时，由于进入炉膛的煤量（风量）发生突变，燃烧极易恶化，建议立即投入油枪助燃。

5.结束语

轴流风机实际运行过程中应尽可能的减少或避免失速以及喘振的发生确保风机运行的工作点处于安全区域，保证设备稳定运行。上述的分析及措施基本上可以避免轴流风机的失速与喘振异常的发生。但一般来说，风机失速不仅仅与运行工况有关，还涉及到风机选型、风道设计、安装、调试、运行等各个方面，要严格保证各个环节的工作质量，才能真正做到维护机组的安全稳定运行。

参考文献

[1]丁鹏，吴跃东，动叶可调轴流通风机的失速与喘振分析及改进措施

[2]马少栋，李春曦等，动叶可调轴流风机失速与喘振现象及其预防措施

[3]刘鑫辉，彭宗贵等，华能沁北电厂辅机规程