物流工程与技术 中国市场２０１１年第４９期（总第６６０期） 一次风机失速现象原因 分析及处理措施 田 昌 （河北大唐国际 王滩发电有限责任公司，河北 唐山０６３６１ １） ［摘要］本文对轴流式风机失速的机理进行了较为详细的探讨，阐述了实际运行中产生失速的原因，介绍了河北 大唐王滩发电厂｝｝１、＃２机组锅炉一次风机的失速特性、失速原因，并从运行管理的角度提出了失速的相关预防措施和 紧急处理方案。 ［关键词］冲角；失速特性；现象；处理措施 ［中图分类号］ＴＭ７６１ ［文献标识码］Ａ ［文章编号］１００５—６４３２（２０１１）４９—００６８—０１ 风机的失速现象主要发生于轴流式风机。而一般情况 下，大型火电机组锅炉的三大风机均为轴流式风机，失速 时常常会引起振动，严重时威胁到机组的安全运行。河北 大唐王滩发电厂＃１、＃２机组锅炉的吸风机为静叶可调轴 通过的流量减少，在该叶道前形成低速停滞区，于是气流 分流进入两侧通道１２和３４，从而改变了原来的气流方 向，使流入叶道ｌ２的气流冲角减小，而流人叶道３４的冲 角增大。可见，分流结果使叶道ｌ２绕流情况有所改善， 失速的可能性减小，甚至消失；而叶道３４内部却因冲角 流风机，送风机及一次风机为动叶可调式轴流风机，下面 对风机在运行过程中的失速问题作简要分析。 增大而促使发生失速，从而又形成堵塞，使相邻叶道发生 失速。这种现象继续进行下去，使失速所造成的堵塞区沿 着与叶轮旋转相反的方向推进，即产生所谓的“旋转失 速”现象。风机进人到不稳定工况区运行，叶轮内将产 生一个到数个旋转失速区。叶片每经过一次失速区就会受 １ 失速产生的机理 １．１失速的过程及现象 轴流风机的叶片均为机翼型叶片。风机处于正常工况 时，叶片的冲角很小（气流方向与叶片叶弦的夹角即为 冲角），气流绕过机翼型叶片而保持流线状态，如图ｌ （ａ）所示。当气流与叶片进口形成正冲角，即 ＞０，且 到一次激振力的作用，从而可使叶片产生共振。此时，叶 片的动应力增加，致使叶片断裂，造成重大设备损坏 事故。 此正冲角超过某一临界值时，叶片背面流动工况开始恶 化，边界层受到破坏，在叶片背面尾端出现涡流区，即所 谓“失速”现象，如图１（ｂ）所示。冲角大于临界值越 多，失速现象越严重，流体的流动阻力越大，使叶道阻 塞，同时风机风压也随之迅速降低。 方向 ＝＝＝垂 气流 （ａ） ＝ 叶片旋转方向ｕ 图１ 图２ 失速推进方向 风机的叶片在加工及安装过程中由于各种原因使叶片 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。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失速，而不会所有叶片都同时发生 失速。如图２中，Ｕ是对应叶片上某点的周向速度，Ｗ是 １．２影响冲角大小的因素 王滩电厂的一次、送、吸风机都是定转速运行的，即 叶片周向速度Ｕ是一定值，这样影响叶片冲角大小的因素 就是气流速度与叶片开度角。如图３所示，可以看出：当 叶片开度角Ｂ一定时，如果气流速度ｃ越小时，冲角旺就 越大，产生失速的可能性也就越大。 从图３还可以看 ，当流速Ｃ一定时，（下转１＇７０） 气流对叶片的相对速度，仅为冲角。假设叶片２和３问的 叶道２３首先由于失速出现气流阻塞现象，叶道受堵塞后， ２０１１．１２ 物流工程与技术 位于机床的运动部件上的反射镜随机床从点Ａ移动到点Ｂ 时（假设距离为Ｌ），根据光的干涉原理，回光孔接收到 中国市场２０１１年第４９期（总第６６０期） 机床定位精度过程中还要注意以下细节：其一，注意激 光干涉仪各个环境传感器的摆放位置和膨胀系数的设 置，否则会增大检测误差。例如，当反馈元件是光栅尺 时，膨胀系数应设为７，而球栅尺应设为１２；材料温度 传感器用于检测机床本体的温度，应放在导轨上；大气 温度、压力及湿度传感器应放在分光镜和反射镜问靠近 光线的地方，因为这些因素直接影响了激光的波长，从 而降低了检测精度。其二，手动往数控系统中输入补偿 数据前，要认真查阅系统相关说明书。不同系统的误 差计算方式和误差计算起始位置不一样，例如， ＦＡＮＵＣ一０Ｍ误差计算是分段增量式，而Ｓｉｅｍｅｎｓ８０２Ｄ 系统的误差计算是绝对式的。其三，应该分别用ＧＯ０ 的光线会不断明暗交替（两束光相位差为零时，两束光 相长干涉，此时最亮；相位差为１８０。时，两束光相消干 涉，此时最暗）。在这个过程中激光干涉仪能够不断记录 明暗交替的次数（设为ｉ１）。明暗状态每变化一次，就说 明光走过了一个波长的距离，可知光移动的距离 △ｌ＝ｌｑ× 机床从点Ａ到点Ｂ移动的距离为光路移动距离的１／２ Ｌ＝Ａ１／２＝ｎ×ｋ／２ 这样，激光干涉仪软件就能结合环境补偿系数精确实 时计算｝｝ｊ机床的移动距离。经环境补偿后，ＭＬＩＯ激光干 涉仪的测量精度可达±０．７×１０一，即在１ｍ距离内误差不 超过±０．７ｐ，ｍ，完全满足数控机床的精度检验要求。 和ＧＯ１作为进给指令编写机床程序，检测出两个反向 间隙值。这是由于在不同的运动方式和速度下，运动 轴的间隙值是不一样的。例如，ＦＡＮＵＣ一０Ｍ系统在执 行Ｇ００和Ｇ０１指令时，ｘ轴的反向间隙补偿参数分别 ６８６号和５３５号。 、ｔ ｌ｜ ＼ 、 ＿Ｉ ｏ、 ≮＼ｔ ， 、 ３ 结论 此外，结合现场情况，作者认为在按以上程序调整 ＝： 、 ・ 、 ＿ ， ＼ ， ， ；、‘・ ＝１１ －＋、 ：，＼’ ：－ ＿．＝＼ ： 、 ≈、 －一； 矗啦 （上接Ｐ６８） 气流方向Ｃ 的动叶出口产生涡流而不打风。其现象是两台风机并列运 行并且投入自动控制时，风机动叶迅速开大；一次风母管 风压迅速下降；一台风机电流基本保持不变，另一台 （发生失速的）风机电流迅速降低，电流下降的风机轴承 温度迅速升高，振动增大。 处理失速方法的本质是设法减小冲角，恢复叶片线形 绕流。具体做法是风机投入自动控制方式运行时，立即切 除自动，迅速降低机组负荷、手动关小风机动叶，直至系 统风压回升、风机电流迅速恢复到故障前数值为止（此 １＝况动叶开度一般在５０％左右）。同时，要开启部分备用 磨煤机出口挡板及总风门、冷热风门，增加系统通风量。 叶片旋转方向Ｕ 图３ 监视系统风压稳定后，调平两台一次风机的 力。系统稳 定后，风机控制可以重新投入自动方式。 处理一次风机失速过程中有两个关键点值得监盘人 员注意，一是手动关小动叶过程中要密切监视制粉系统 的运行情况，及时开大冷、热风门及减少燃料量，防止 堵磨；二是一次风机由失速转为正常运行后，一次风母 管压力有一个突增的过程，此时制粉系统内的存粉会大 如果叶片角度１３减小，则冲角 也减小；当流速Ｃ很小 时，只要叶片角度Ｂ很小，则冲角 也很小。因此，当 风机刚启动或低负荷运行时，风机失速的可能性大大减小 甚至消失。 １．３运行中风机失速的原因 （１）风机出口挡板销子脱落或断裂等原因导致其突 然关闭或部分关闭时。 量进入炉膛不但会造成气压快速升高，投自动的制粉系 统还会快速减少燃料易造成风粉配比失调而灭火，因此 发现一次风母管压力上升后应立即将燃烧切至手动，迅 （２）变负荷过程中由于调节失灵或误操作致使两台 风机风量严重不平衡。 速升高机组电负荷（热负荷不变），必要时开启向空排 汽门。处理过程中还要密切监视汽包水位、气温等相关 参数。 （３）风机出人口风道堵塞，如暖风器或空预器严重 积灰。 （４）运行调整不当，系统风量不足或风压保持不 合适。 ３ 结论 失速是一种很危险的情况，处理不当很容易造成锅炉 灭火、机组非停甚至设备损坏事故。我们应认真了解失速 的机理，认真预防；在真正发生了失速的情况下，胆大细 ２ 王滩电厂一次风机发生失速的现象及处理 一次风机失速一般发生在两风机运行且负荷偏差大、 动叶投自动时，是由于风压过高或风量过小导致一台风机 心，严格按照运行规程及各项技术措施，保证机组稳定 运行。 ２０１１．１２
