浅谈轴流风机失速处理措施

张袭

【摘 要】 轴流式风机是一种低压头，大流量的风机，由于其独特的优越性被应用于各个工业领域，因为轴流风机结构复杂，转动部件较多，失速现象时有发生。本文通过对轴流风机发生失速的原因进行阐述，有针对性提出防止轴流风机发生失速的措施，以达到电厂实现安全运行的目的。

【关键词】 轴流风机 失速 措施

一般而言轴流式风机引起旋转失速的原因有叶轮本身、叶片结构、进入叶轮的气流情况、风道系统的布置形式等； 旋转脱流对风机性能的影响不显著，虽然气流不稳定但流量、压力、功率基本稳定，风机发生失速仍可运行。因此，风机的工作点如果落在脱流区内，运行人员较难进行判断，但对风机的安全仍然是个威胁。

1 轴流风机失速原因

轴流风机叶片前后的压差，在其它条件都不变的情况下，其压差的大小决定于动叶冲角的大小，在临界冲角值以内，上下叶面压差大致与叶片的冲角成比例，不同的叶片叶型有不同的临界冲角值。翼型叶片的冲角超过临界值，气流会离开叶片凸面发生边界层分离现象，产生大面积的涡流，此时风机的全压下降，这种情况称为失速现象。冲角值大于临界值越多，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。

风机的叶片在制造及安装过程中，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，该区域内也可能包括一个或多个叶片；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；例如在叶道2中出现脱流阻塞，叶道由于受脱流区的排挤变窄，流量减小，则原气流分别进入相邻的1、3叶道，使1、3叶道的气流方向改变。结果使流入叶道1的气流冲角减小，叶道1脱流的可能性减小，甚至消失；叶道3的冲角增大，加剧了脱流和阻塞。叶道3的阻塞同理又影响相邻叶道2和4的气流，使叶道2消除脱流，同时引发叶道4出现脱流。脱流现象所造成的堵塞区沿着与叶轮旋转相反的方向移动。

本文数值模拟涉及的控制条件包括质量守恒方程、动量守恒方程以及这些方程相应的定解条件。雷诺时均质量守恒方程和动量守恒方程为：

式（1）（2）中：为方向的时均速度；为方向的脉动速度；为压力；为运动粘度系数。

2 轴流风机失速预防措施

（1）机组冷态启动时，轴流风机启动后待出口门全开后，立即开启风机动叶5%以上，脱离失速区域。（2）启动第二台轴流风机时，待出口门全开后，应逐步开启风机动叶至5%以上，在保证负压稳定的情况下，尽快将第二台风机动叶开度与第一台风机动叶开度调平。（3）两台轴流风机运行时，要保证其出力一致，尽量保持两台轴流风机的出口压力、动叶开度、电流一致，防止出现抢风而导致风机失速。（4）运行中因一台风机动叶自动故障无法投入时，要及时解除另一台风机动叶自动，需要调整轴流风机出力时，手动进行调节并保持两台轴流风机电流一致，调节过程中操作要缓慢，防止两台轴流风机出力不平衡造成风机失速发生。（5）若运行中两台轴流风机动叶调节无法投入自动，启停制粉系统时要派专人监视锅炉风烟系统，与启停制粉系统操作人员配合调整两台轴流风机风压并保持风机出力平衡，防止轴流风机发生失速。（6）制粉系统停止时，在降低一次风量过程中，应首先通过缓慢关小冷热风调节挡板来减少一次风量，当冷热风调节挡板全关后，方可关闭冷热风气动插板门，严禁在风量比较大情况下，直接关闭冷热风一次风插板门或将冷热风调节挡板开度指令设到零，以防止一次风量瞬间减小造成轴流风机失速。（7）注意监视各运行磨煤机入口风量，发现测量值或各粉管风速显示不准时及时联系热工人员处理，若两值显示都低时，，应适当减小给煤量，防止一次风量低造成磨煤机跳闸和各一次风管堵塞，造成一次风量突变引起一次风机失速。（8）遇有停炉机会对轴流风机入口检查，发现有杂物堵塞要及时清理干净。

3 轴流风机失速处理措施

（1）在运行监视中，发现风机失速报警，应立即检查报警风机动叶开度指示，在失速跳闸开度以上时，应尽可能将风机动叶开度调整至跳闸开度以下后，检查风机电流、出口压力等相关风机运行参数的变化情况，结合就地检查风机运行状况，判断风机实际运行情况。（2）发生轴流风机确实失速时，立即解除两台轴流风机动叶自动，手动关小两台轴流风机动叶，调节两台轴流风机电流、动叶开度一致，直至失速的轴流风机失速现象消失。（3）若因系统阻力增大，如一次风系统的风门、挡板误关引起，应立即打开或打开备用磨煤机出口门，同时调整动叶开度。（4）待风机失速消除后，手动调节一次风压至正常值后，再投入两台轴流风机动叶自动。（5）运行中当失速的轴流风机跳闸后，要确认RB动作正常，否则手动进行处理，并注意监视运行轴流风机不超电流和锅炉燃烧情况。（6）运行中当轴流风机跳闸后，RB动作正常，需检查确认锅炉等离子正常投入。（7）若风机并列过程中发生失速，立即关小未失速的风机动叶，同时开大失速的风机动叶，注意维持一次风压、炉膛负压、总风量在允许范围内，如风机并列时失速，经调整处理无效，应停止并列，恢复至原状态。（8）磨煤机运行台数较少时，各班都要做充分的轴流风机失速事故预想，一旦发生轴流风机失速，要在值长的指挥下果断处理，缩短轴流风机失速时间，保证机组及设备的安全。

4 结语

轴流风机失速特征多种多样，原因错综复杂，有时一个失速问题可能存在多个原因，在处理完其中一项之后仍然存在失速的问题，因此以上总结的一些失速特征、处理措施不能涵盖所有失速现象，但只要弄清失速机理、监测方法、风机运行调节机制，并对风机性能、系统特性认真分析，那么失速问题将不再会是困扰电厂的一大难题，如此亦达到本文的目的。

参考文献：

[1]胡晨星.电站轴流风机旋转失速动力学机理研究[D].华北电力大学，2014.

[2]孙树宽.锅炉静叶可调轴流风机失速分析[J].发电设备，2010（01）：46-50.