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轴流风机失速的处理及防范措施

时间:2016-07-04来源: 作者: 点击: 128次


                                           

引言:目前新建大机组的六大风机均以采用轴流式风机为主,风机失速现象也经常发生,运行人员处理不当或风机失速时间长就会导致设备损坏或者影响机组运行安全。运行人员要在监盘过程中及时发现风机失速,正确果断处理。

[Introduction] Axial Flow Fans, which are mainly used in all the new units, confront a problem of rotating stall frequently. It would lead to the damage of equipments, and influence the normal running if the operators deal with the stall of axial flow fans in an improper way. Therefore, the line staff need to find out the problem timely and solve correctly.

摘要:对在生产运行过程中容易发生的轴流式风机因为各种原因导致的风机失速进行分析,结合运行人员在处理风机失速中的一些方法和出现的问题,提出一些意见建议,以此帮助运行人员正确分析判断风机失速,正确处理,避免事故扩大。

[Abstract]: The article analyzes the various reasons that give rise to Stall of Axial Flow Fans in the process of running. Combining with some methods and problems that appeared before on stall of axial flow fans, this article puts forward some new suggestions to assist  operators in estimating this type of problems, dealing with it correctly and reducing the spreading on the issues.

关键字:风机失速 原因分析 处理 防范措施

[Key Words]: Stall of Axial Flow Fan; Causes; Countermeasures.

正文:

1 风机失速原理:

轴流风机叶片前后的压差,在其它都不变的情况下,其压差的大小决定于动叶冲角的大小,在临界冲角值以内,上述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”,如图1-1所示。 

a、风机正常工况时的气体流动状况

 


b、风机脱流工况时的气体流动状况

 

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1-1:风机正常工况与脱流工况的气流状况对比

当风机处于正常工况工作时,冲角等于零,绕翼型的气流保持其流线形状,如图示:当气流与叶片进口形成正冲角时,随着冲角的增大,在叶片后缘点附近产生涡流,而且气流开始从上表面分离。当正冲角超过某一临界值时,气流在叶片背部的流动遭到破坏,升力减小,阻力却急剧增加,如果脱流现象发生在风机的叶道内,则脱流将对叶道造成堵塞,使叶道内的阻力增大,同时风压也随之而迅速降低,这种现象称为“旋转脱流”或“失速”。

风机的叶片由于加工及安装等原因不可能有完全相同的形状和安装角,同时流体的来流流向也不完全均匀。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,如果某一叶片进口处的冲角达到临界值时,就首先在该叶片上发生脱流,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,这种单个叶片的脱硫导致整个风机动叶的失速发生。

图在轴流风机QH性能曲线中,全压的峰值点左侧为不稳定区,是旋转脱流区。从峰值点开始向小流量方向移动,旋转脱流从此开始,到流量等于零的整个区间,始终存在着脱流。

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2 风机失速的现象:

2.1运行风机失速时风机出力逐渐下降,电流下降,风机出口压力下降,若风机投入自动,动叶开度不断增大,电流与正常运行动叶开度不匹配。

2.2为满足一次风母管压力设定值,另一台风机在自动状态下动叶开度逐渐增大,电流增大。

2.3失速风机噪声明显增加,严重时机壳、风道、烟道发生振动。

3 风机失速的危害:

3.1风机进入不稳定工况区运行,叶轮内将产生一个到数个旋转脱流区,叶片每经过一次脱流区将受到一次激振力的作用,此激振力的作用频率与旋转脱流的速度成正比,当脱流区的数目23……时,则作用于每个叶片的激振力频率也作2倍、3倍……的变化。如果这一激振力的作用频率与叶片的固有频率成整数倍关系,或者等于、接近于叶片的固有频率时,叶片将发生共振。叶片依次经过脱流区要受到交变应力的作用,这种交变应力会使叶片叶片的动应力显著增加,甚至可达数十倍以上,使叶片产生断裂。一旦有一个叶片疲劳断裂,将会将全部叶片打断。

3.2旋转脱流对风机性能的影响不一定很显著,风机在发生旋转脱流的情况下尚可维持运行,因此,风机的工作点如落在脱流区内,短时运行人员较难从感觉上进行判断。直至失速风机电流逐渐减小,风机出口压力流量下降,两台并列风机动叶开度增大,一次风母管压力下降,锅炉负荷、汽温下降才会被运行人员发现。风机失速未被监盘人员及时发现,会造成一次风母管压力下降,磨组通风出力下降,不及时发现调整会造成磨组满煤堵磨。

3.3风机失速不能及时处理,风机在失速态下轴承振动逐渐增大,振动达到一定数值会导致风机轴承损坏或者轴承振动大保护动作风机跳闸。

3.4由于风机失速后风机流量大幅下降,风机入口动叶内会和汽轮机叶片一样,由于空气鼓风摩擦损失逐渐温度升高,风机轴承温度升高会导致风机轴承的损坏。

3.5并联运行的另1台风机投入自动时,动叶开度不断增大,出力增大、电流增大容易造成电机过负荷。

4风机失速的原因:

4.1由于空预器堵塞,造成风机出口通道阻力过大、动叶开度大,落入风机不稳定工况区导致风机发生失速。

4.2由于机组负荷大,磨组煤质差、煤量大,通风阻力大导致一次风机出口压力高,风机叶片角度过大引发风机进入不稳定区发生失速。

4.3由于风机安装质量问题,风机个别动叶根部未固定牢固,在运行中风机叶片角度发生偏转,导致个别叶片冲角过大发生脱流,进而导致风机失速。宁夏鸳鸯湖电厂2012年二号机B一次风机频繁发生风机失速,经过风机停运检查发现原因为一动叶根部安装不牢固,存在微小动叶角度摆动现象,在对风机叶片重新加固后风机再未发生失速现象。

4.4多台磨煤机跳闸造成一次风机流量大幅下降、出口压力骤增,风道阻力增大,促使风机进入不稳定工况区域发生失速。

4.5运行人员挡板操作不当误关风道挡板,造成风道阻力增大,促使风机进入在不稳定工况区域发生失速。                     

 结论:

1 防范风机失速的措施:

1.1在锅炉启停阶段以及正常运行时,按照规程规定对空预器进行吹灰,清除空预器蓄热片积灰,降低空预器风阻。

1.2在机组高负荷、煤质差时,注意风机出口风压设定值不能太高,特别对于一次风机,风机出口风压尽量不要超过13KPa,否则很容易发生风机失速。 高负荷时风机动叶开度不要超过80%

1.3保证风机安装质量,风机动叶根部固定牢固,风机动叶安装角度一致,防止运行中由于风机出口压头高,个别动叶角度摆动发生单个叶片失速引起整个风机失速。

1.4提高运行人员监盘质量和事故处理水平,杜绝误操作,防止误关风烟系统挡板;在磨组跳闸时及时监视调整一次风压合适,防止发生一次风机失速。

1.5在机组启动低负荷阶段一台磨组运行时,应开启最上排一台磨组一次风门及出口煤阀,防止磨组跳闸一次风压突然升高引起风机失速。

1.6在发生2台以上磨组跳闸时要及时手动调整一次风机动叶,防止一次风憋压导致风机失速。

2  一次风机失速处理及注意事项:

2.1低负荷磨组运行台数少时并入风机时尽量开大备用磨组一次风门,增大通风量,降低风压。

2.2并入风机时,缓慢开启失速风机动叶注意电流随开度变化情况,如果开度增加而电流不增大就要关小动叶重新再来。

2.3负荷低时并风机,失速风机动叶不能开度太大,要对应正常运行时该负荷下的动叶开度偏低一些。在关小未失速风机动叶时,磨组一次风量要下降,这时要监视运行磨组一次风量大胆关小动叶,动叶开度越小,风机出口风压越低越容易并列。

2.4风机失速时要注意主、再热汽温的调整,特别在并风机降低风压时汽温会下降很多,在风机并入系统开始出力后大量煤粉进入炉膛,此时要注意汽温和炉膛负压的调整,防止超温超压事故的发生。

2.5风机失速时风机本体振动会增大,出口风道振动会增大,所以风机失速时还是要尽快处理,防止长时间对风机本体叶片、轴承造成损坏。另外在处理时要注意对振动和轴承温度的监视,防止因为风机振动大和轴承温度高保护动作风机跳闸扩大事故。

2.6风机失速发现越早,处理越快越容易并列。发现风机失速及时减少机组负荷,降低磨煤机出力,解除风机自动关小动叶进行处理,容易将失速风机拉回,减少对机组运行参数的影响。

 

参考文献:

黄新元:《电站锅炉运行与燃烧调整》中国电力出版社

范从振:《锅炉原理》水利电力出版社

作者简介:

沈晓东:197412月出生,毕业于北京电力高等专科学校集控运行专业,现在宁夏枣泉电厂值长岗位工作。刘妍芳:19784月出生,毕业于西安电力专科学校,现在宁夏鸳鸯湖电厂维护部工作。

                              

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