鋒速達通風降溫系統
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離心式通風機的常見故障及處理辦法一覽表（二）軸流風機維護和貯
故 障 現 象故 障 原 因處 理 辦 法離心式通風機轉子不平衡引起的振動1、離心式通風機風機葉片被腐蝕或磨損嚴重2、風機葉片總裝后不運轉、由于葉輪和主軸本身重量、使軸彎曲3、葉輪表面不均勻的附著物，如鐵銹、積灰或瀝青等4、運輸、安裝或其他原因，造成葉輪變形，引起葉輪失去平衡5、葉輪上的平衡塊脫落或檢修后未找平衡1、修理或更換2、重新檢修，總裝后如長期不用應定期盤車以防止軸彎曲3、清除附著物4、修復葉輪，重新做動靜平衡試驗5、找平衡離心式通風機的固定件引起共振1、水泥基礎太輕或灌漿不良或平面尺寸過小，引起風機基礎與地基脫節，地腳螺栓松動，機座連接不牢固使其基礎剛度不夠2、風機底座或蝸殼剛度過低3、與風機連接的進出口管道未加支撐和軟聯結4、鄰近設施與風機的基礎過近，或其剛度過小1、加固基礎或重新灌漿，緊固螺母2、加強其剛度3、加支撐和軟聯接4、增加剛度離心式通風機軸承過熱1、離心式通風機主軸或主軸上的部件與軸承箱摩擦2、電機軸與風機軸不同心，使軸承箱內的內滾動軸承別動3、軸承箱體內潤滑脂過多4、軸承與軸承箱孔之間有間隙而松動，軸承箱的螺栓過緊或過松1、檢查哪個部位摩擦，然后加以處理2、調整兩軸同心度3、箱內潤滑脂為箱體空間的1/3~1/24、調整螺栓離心式通風機軸承摩損1、離心式通風機滾動軸承滾珠表面出現麻點、斑點、銹痕及起皮現象2、筒式軸承內圓與滾動軸承外圓間隙超過0.1mm1、修理或更換2、應更換軸承或將箱內圓加大后鑲入內套
軸流風機維護和貯存
1、使用環境應經常保持整潔，軸流風機表面保持清潔，進、出風口不應有雜物，定期清除風機及管道內的灰塵等雜物。
2、只能在風機完全正常情況下方可運轉，同事要保證供電設施容量充足，電壓穩定，嚴禁缺相運行，供電線路必須為專用線路，不應長期用臨時線路供電。
3、風機在運行過程中發現風機有異常聲、電機嚴重發熱、外殼帶電、開關跳閘、不能啟動等現象，應立即停機檢查。為了保證安全，不允許在風機運行中進行維修，檢修后應進行試運轉五分鐘左右，確認無異常現象再開機運轉。
4根據使用環境條件下不定期對軸承補充或更換潤滑脂（電機封閉軸承在使用壽命期內不必更換潤滑油脂），為保證軸流風機在運行過程中良好的潤滑，加油次數不少于1000小時/次封閉軸承和電機軸承，加油用zl-3鋰基潤滑油脂填充軸承內外圈的1/3,嚴禁缺油運轉。
5、風機應貯存在干燥的環境中，避免電機受潮。風機在露天存放時，應有防御措施。在貯存與搬運過程中應防止風機磕碰，以免風機受到損傷。
動葉可調軸流通風機的失速與喘振分析及改進措施
丁 鵬/揚州第二發電有限責任公司
吳躍東/沈陽鼓風機（集團）有限公司
摘要：闡述了軸流鋒速達是通風機生產廠家失速與喘振的形成機理，結合2×600MW機組一次風機的喘振問題，分析了失速與喘振的原因，同時還制定了檢查及整改措施。
關鍵詞：軸流式通風機 失速 喘振
中圖分類號：TH432.1 文獻標識碼：B
文章編號：1006-8155（2007）03-0000-00
Analysis on Stall and Surge of Variax Blade Adjustable Axial Fl ow Fan and Improvement Measure
Abstract: The formation principle of stall and surge for axial fl ow fan was elucidated, analyze the reason of stall and surge bonding the surge problem of 2*600MW primary fan, at one time, draw the measure of check and improvement.
Key Words: Axial fl ow fan Stall Surge
0 引言
由于動葉可調軸流通風機具有體積小、質量輕、低負荷區域效率較高、調節范圍寬廣、反應速度快等優點，近十年來，國內大型火力發電廠已普遍采用動葉可調軸流通風機。因為軸流通風機具有駝峰形性能曲線這一特點，理論上決定了風機存在不穩定區。風機并不是在任何工作點都能穩定運行，當風機工作點移至不穩定區時就有可能引發風機失速及喘振等現象的發生。
筆者針對揚州第二發電有限責任公司二期擴建工程2×600MW 機組一次風機在安裝、調試期間發生的失速問題，對失速與喘振的原理進行了分析，并提出了相應檢查和整改措施，以及風機在正常運行過程中如何避免失速與喘振的發生。
1 軸流通風機失速與喘振的關系
1.1 失速
目前，一般軸流通風機通常采用高效的扭曲機翼型葉片，當氣流沿葉片進口端流入時，氣流就沿著葉片兩端分成上下兩股，處于正常工況時，沖角為零或很�。饬鞣较蚺c葉片葉弦的夾角α即為沖角），氣流則繞過機翼型葉片而保持流線平穩的狀態，如圖1a所示。當氣流與葉片進口形成正沖角時，即α>0，且此正沖角超過某一臨界值時，葉片背面流動工況則開始惡化，邊界層受到破壞，在葉片背面尾端出現渦流區，即所謂“失速”現象，如圖1b所示。沖角α大于臨界值越多，失速現象就越嚴重，流體的流動阻力也就越大，嚴重時還會使葉道阻塞，同時風機風壓也會隨之迅速降低。
風機的葉片在制造及安裝過程中，由于各種客觀因素的存在，使葉片不可能有完全相同的形狀和安裝角，因此當運行工況變化而使流動方向發生偏離時，在各個葉片進口的沖角就不可能完全相同。當某一葉片進口處的沖角 α 達到臨界值時，就可能首先在該葉片上發生失速，并非是所有葉片都會同時發生失速，失速可能會發生在一個或幾個區域，該區域內也可能包括一個或多個葉片。由于失速區不是靜止的，它會從一個葉片向另一個葉片或一組葉片擴散，如圖2所示。假定產生的流動阻塞首先從葉道23開始，其部分氣流只能分別流進葉道12和34, 使葉道12的氣流沖角減小 , 葉道34的沖角增大 , 以至于葉道 34 也發生阻塞 , 并逐個向葉道45、56 … 傳播 , 如圖2所示。試驗表明：脫流的傳播速度ω′小于葉片運轉的角速度ω；因此，在絕對運動中，脫流區以Δω =ω′－ω 速度旋轉，方向與葉輪旋轉方向相同，這種現象稱為旋轉脫流或旋轉失速。風機進入到不穩定工況區運行時，葉輪內將會產生一個或數個旋轉失速區。葉片每經過一次失速區就會受到一次激振力的作用，從而會使葉片產生共振；此時，葉片的動應力增加，嚴重時還會導致風機葉片斷裂，造成設備重大損毀事故。
1.2 影響沖角大小的因素
通常風機是定轉速運行的，即葉片周向線速度可以看作是一定值，這樣影響葉片沖角大小的因素就是氣流速度與葉片的安裝角。
由圖3可看出，當葉片安裝角β（圖3中虛線代表的角度）一定時， 如果氣流速度c 越小，則沖角α（圖3中虛線與相對速度w的夾角）就越大，產生失速的可能性也就越大。
當氣流速度c一定時， 如果 葉片安裝角β減小，則沖角α也減��；當氣流速度c很小時，只要葉片安裝角β很小，氣流沖角α也很小。因此，當風機剛剛啟動或低負荷運行時（前提是管道的進、出口風門此時應處于全開狀態），風機失速的可能性將會減小甚至消失。同樣，對于動葉可調風機，當風機發生失速時，關小失速風機的動葉角度，可以減小氣流的沖角，從而使風機逐步擺脫失速狀態。當然，還可以明顯地看出，對于葉片高度方向而言，線速度u是沿葉片高度方向逐漸增大的，在氣流速度c一定的情況下，沖角α會隨著葉片高度方向逐漸增大，以至于在葉頂區域形成旋轉脫流；因此，隨著葉片高度的方向逐漸減小，葉片安裝角β可以避免因葉高引起的旋轉脫流。目前，動葉可調軸流風機常用的扭曲葉片就是基于這個道理（見圖4）。
1.3 喘振
一般軸流通風機性能曲線的左半部，都存在一個馬鞍形的區域（這是風機的固有特性，但軸流通風機相對比較敏感），在此區段運行時有時會出現風機的流量、壓頭（反映在風機驅動電機的電流）的大幅度脈動風機及工程風道都會產生強烈的振動、噪聲顯著增高等不正常工況，一般稱之為“喘振”，這一不穩定工作區稱為喘振區。實際上，喘振僅僅是不穩定工作區內可能遇到的現象，而在該區域內必然要出現的則是旋轉脫流或稱旋轉失速現象。風機喘振的主要表現為風量、出口風壓（電機電流）出現大幅度波動，劇烈振動和異常噪聲。
1.4 失速與喘振的區別及聯系
風機的失速與喘振的發生都是在p-Q性能曲線左側的不穩定區域，所以它們是密切相關的。但是失速與喘振有著本質的區別：失速發生在圖5所示p-Q性能曲線峰值K以左的整個不穩定區域；而喘振只發生在p-Q性能曲線向右上方的傾斜部分，其壓力降低是失速造成的，可以說失速是喘振發生的根本誘因。
旋轉脫流的發生只取決于葉輪本身、葉片結構、進入葉輪的氣流情況等因素，與風道工程的容量、形狀等無關，但卻與風道工程的布置形式有關。失速發生時, 盡管葉輪附近的工況有波動, 但風機的流量、壓力和功率是基本穩定的, 風機可以繼續運行。
當風機發生喘振時，風機的流量、壓力（和功率）產生脈動或大幅度的脈動，同時伴有非 常明 顯的噪聲，喘振時的振動有時是很劇烈的，能損壞風機與管道工程。所以喘振發生時，風機無法正常運行。
風機在喘振區工作時，流量急劇波動，其氣流產生的撞擊，使風機發生強烈的振動，噪聲增大
摘要：針對華能德州電廠鍋爐送風機曾經多次發生失速的情況, 在介紹軸流送風機失速機理基礎上, 根據實測數據對送風機失速原因進行了分析, 認為空預器堵塞嚴重導致管路阻力特性變化、送風機動葉開度過大是送風機失速的原因, 并提出了送風機失速的處理及預防措施。
關 鍵 字：軸流式送風機 失速 原因分析 預防措施
0 引言
華能德州電廠6號機組額定容量為660 MW，鍋爐容量為2 209 t/h，是德國制造的亞臨界、一次中間再熱、單爐膛、Γ型布置、自然循環汽包爐。鍋爐配有2臺三分倉回轉式空預器，2臺型號為FAF30.15.1的動葉可調軸流式送風機，動葉調節范圍為-29°～31°（對應動葉開度0%～100％），設計風量為315 m3/s，設計靜壓為4 275 Pa,鋒速達是負壓風機報價生產廠家，風機轉速985r/min。2臺送風機入口處各裝設一組50％容量暖風器，暖風器設計壓降0.2 kPa。華能德州電廠6號機組于2002 年10 月投產發電，投產后，在2003年5月～6月期間，多次發生送風機失速現象，一度影響了機組帶負荷能力，經過技術人員分析，認為6號鍋爐送風機失速的主要原因是空預器堵灰嚴重，風道阻力特性變化使送風機動葉開度過大、運行在不穩定區所致，經過設備治理，使空預器壓差減小到設計值范圍內，消除了送風機失速的隱患。
1 軸流式送風機失速機理
軸流風機葉片通常是機翼型的,鋒速達是廠房降溫生產廠家, 軸流式風機葉片氣流方向如圖1所示。當空氣順著機翼葉片進口端(沖角α= 0°) ,按圖1（a）所示的流向流入時, 它分成上下兩股氣流貼著翼面流過,葉片背部和腹部的平滑“邊界層”處的氣流呈流線形。作用于葉片上有兩種力, 一是垂直于葉面的升力, 另一種平行于葉片的阻力, 升力≥阻力。當空氣流入葉片的方向偏離了葉片的進口角, 它與葉片形成正沖角(α>0°),如圖1（b)所示。在接近于某一臨界值時(臨界值隨葉型不同而異) , 葉背的氣流工況開始惡化。當沖角增大至臨界值時, 葉背的邊界層受到破壞, 在葉背的尾端出現渦流區, 即所謂“失速”現象。隨著沖角α的增大, 氣流的分離點向前移動, 葉背的渦流區從尾端擴大到葉背部, 脫離現象更為嚴重, 甚至出現部分流道阻塞的情況。此時作用于葉片的升力大幅度降低, 阻力大幅度增加, 壓頭降低。
軸流風機的失速特性是由風機的葉型等特性決定的，同時也受到風道阻力等工程特性的影響，動葉調節軸流式送風機的特性曲線如圖2所示，其中，鞍形曲線M為送風機不同安裝角的失速點連線，工況點落在馬鞍形曲線的左上方，均為不穩定工況區，這條線也稱為失速線。由圖中我們不難看出：①在同一葉片角度下，管路阻力越大，風機出口風壓越高，風機運行越接近于不穩定工況區；②在管路阻力特性不變的情況下，風機動葉開度越大，風機運行點越接近不穩定工況區。
根據電廠的運行經驗，當并聯運行的軸流風機出現下列現象時，說明風機發生了失速：①失速風機的壓頭、流量、電流大幅降低；②失速風機噪聲明顯增加，嚴重時機殼、風道、煙道發生振動；③在投入“自動”的情況下，與失速風機并聯運行的另1臺風機電流、容積比能大幅升高；④與風機“喘振”不同，風機失速后，風壓、流量降低后不發生脈動。
風機的失速現象是風機的一種不穩定運行工況，對于風機的運行安全危害很大：①風機失速時，風量、風壓大幅降低，引起爐膛燃燒劇烈變化，易于發生滅火事故；②并聯運行的另1臺風機投入“自動”時，出力增大，容易造成電機過負荷；③失速風機振動明顯增高，可能風機設備、風道振動大損壞；④處理過程不正確時，易于引發風機“喘振”，損壞設備。
2 德州電廠6號爐送風機失速分析
2.1 現象分析
2003 年5月～6月間，6號爐多次發生送風機失速現象, 每次失速現象基本相似,下面以2003年6月19日6號爐B送風機失速為例進行分析：當日14∶47，6號機組負荷為600 MW，A、B送風機并列運行，動葉控制置自動狀態，空預器后二次風母管壓力為1.76 kPa，A、B送風機動葉開度均為87％，A送風機電流290A, B送風機電流300A（額定值370A），爐膛壓力-70Pa。運行人員發現爐膛壓力突降至-810 Pa，A、B送風機動葉開度迅速升至100％，母管二次風壓驟降至0.76 kPa，A送風機電機電流升至360A，B送風機電機電流降至220 A，且B送風機振動驟然升高，風機異常發生后，風壓、風量、振動、風機電機電流等參數突變后未發生波動，因此運行人員判斷為B送風機失速，而不是喘振，運行人員立即減少鍋爐燃燒，手動關小A、B送風機動葉至80％，此時二次風壓回升，B送風機振動回落至2 mm/s，送風機失速現象消失。失速前、后風機主要參數比較見表1。
表1 失速前、后風機主要參數比較
項目風機失速前風機失速后A送風機B送風機A送風機B送風機動葉開度/%8787100100電流/A290300360220風量/kg·s-1
595550595395出口風壓/kPa
3.73.62.22,鋒速達是濕簾廠家生產廠家.2振動/mm·s-1
3.71.24.919.1爐膛壓力/Pa
-70-70-810-810母管二次風壓/kPa
1.761.760.760.76總風量/kg·s-1
658658556552空預器煙側差壓/kPa
2.92.93.13.2空預器風側差壓/kPa
1.91.92.12.2
根據運行記錄及DCS打印數據顯示，當時機組正在升負荷過程中，由于空預器堵灰較為嚴重，風、煙側前后差壓均遠高于設計值（滿負荷設計值1.2 kPa），鍋爐負荷升高使送風需求量增大，這些原因使送風機動葉不斷開大，記錄數據顯示：發生失速前15 min內，送風機動葉由84％平緩開至87％，逐漸逼近風機不穩定工況區，而空預器壓差亦隨風量、煙氣量增長不斷增大，送風通道阻力特性改變,促使風機進入失速區。事后對送風機入口濾網及暖風器進行了仔細檢查，未發現堵塞，因此，排除了暖風器及入口風道堵塞造成風機失速的原因。
據此分析, 送風機出口通道阻力過大、動葉開度大，落入風機不穩定工況區是B送風機發生失速的真正原因。應清除空預器蓄熱片積灰，降低空預器風阻是解決送風機失速的根本措施，由于當時電網負荷緊張，無法實現停爐檢修，電廠制定了臨時措施：限制機組最高負荷，適當降低鍋爐氧量運行，避免送風機動葉開度超過80％，在這樣的臨時措施下，送風機失速現象未再次發生。
值得一提的是，動葉可調軸流風機葉片角度過大是引發風機進入不穩定區的重要原因，但為什么B送風機失速后，與之并聯運行的A送風機動葉開大至100％，仍未發生失速呢？原因是B送風機失速后，出力銳減，工程風壓迅速降低，并聯工程的管網阻力特性也隨之變化，阻力特性曲線下移，風機出口風壓降低，使得A送風機運行點遠離不穩定工況區。
2.2 預防送風機失速的措施
限制機組負荷、降低鍋爐氧量僅是避免送風機落入失速區的一個應急的處理方法，確保送風通道暢通，減小風道阻力才能徹底預防送風機失速的發生，在隨后的停機檢修中，華能德州電廠針對送風機失速進行了一系列設備治理：①在秋季的小修中，對6號爐空預器蓄熱片進行了徹底清理，更換了腐蝕損壞的蓄熱片；②為保證運行中空預器蓄熱片積灰能夠及時清除，增加了技術成熟的燃氣脈沖吹灰器，代替原來的蒸汽吹灰器進行空預器清灰。運行一年多來，效果不錯，空預器風、煙側前后壓差能夠長期控制在設計值范圍內；③根據環境溫度變化，冬季及時投入暖風器，避免空預器冷端腐蝕造成風阻增大；④冬季大霧天氣，及時清理送風機入口濾網結霜，春季大風天氣，及時清理送風機入口濾網掛積的楊絮、柳絮及塑料袋等物，避免送風機入口堵塞；⑤在送風機入口暖風器后風道上，新開1×3 m2 面積的卷簾門，正常運行時關閉，一旦暖風器因故堵塞，動葉開度大于80％，則開啟卷簾，以避免缺風引起動葉開度過大，風機運行異常。⑥在正常運行中, 盡量保持2 臺送風機的風量相平衡。當發生1臺送風機失速時, 應迅速關小送風機動葉, 使動葉開度小于80％, 使送風機盡快回到穩定工況區運行。
3 結論
在電廠實際運行中，鍋爐尾部空預器受熱面積灰嚴重或風門、擋板操作不當誤關，造成風道阻力增大，促使風機運行在不穩定工況區域是軸流送風機失速的主要原因之一。根據運行經驗，軸
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