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【轴流风机】轴流风机失速喘振莫慌张,我们有

文章出处:未知 人气:发表时间:2019-06-12 14:54

轴流风机的失速与喘振现象

轴流式风机当调节叶片(动叶调节风机为动叶片,静叶调节风机为入口调节叶片)角度固定在某一位置时,在正常工作区域内,风机的压力随风机流量的减小而增加,当流量减小到某一值时压力达到最大、当流量进一步减小时,风机压力和运行电流突然降低,振动和噪音增大这一现象被称为风机失速。

风机失速后有两种不同表现,一是风机仍能稳定运行,即压力、风量、电流保持相对稳定,但噪音增加;风机及其进、出口气流压力承周期性脉动;风机振动常常比正常运行高。这种现象称之为旋转失速。另一是风机即压力、风量、电流大幅度波动,噪音异常之大,风机不能稳定运行,风机可能很快遭受灭性损坏,这种现象称之为喘振。

2、失速喘振机理

轴流风机是据机翼理论进行气动设计的,叶型上的压升取决于翼型的升力,而翼型的升力除与翼型的形状有关外,主要取决于冲角α,当叶型确定后,翼型的升力随着冲角的增加开始成正比的增长,直到临界冲角值αk时压力达到最大值。若冲角继续增大,升力会突然下降。这是由于气流气流突然脱离叶型的凸面(吸力面),产生很大旋涡所致。

3、轴流风机压力特性曲线的由来

轴流风机压力特性为马鞍形状。这是因为轴流风机的压力遵循机翼升力理论的缘故。如下图所示。轴流式风机动叶片的冲角随流量的减小而增大。

 

4、轴流风机的旋转失速

由于轴流风机叶栅中各叶片的形线总是有些差异,安装角度也不可能完全一致。因此,一般不是所有叶片都同时失速,而是一个或多个叶片组成的一个或多个失速区先失速。且失速区不是静止不动的,而是沿着叶片移动。

 

如上图所示,若叶片2、3或4失速,则在这些叶片间的空气流动减少或完全停止。随之造成在这些区域里沒有压升,这会造成向风机叶轮进口测的逆向流。从而在这些叶片的周围形成一个气流变化很大的区域。这个区域就是图上的阴影区。叶片5在进入这区域后冲角α将增加,随之叶片失速。相反叶片2的α角将减少,这样会造成这个叶片脱离失速。这种现象称之为旋转失速。由于失速区在叶轮内环绕移动的速度总是小于叶片的移动速度,因而相对于定子来说,失速区的移动方向与风机的旋转方向相同。

由于失速区的不稳定,风机的运行点也不稳定,可能在图1中的c和c,间移动。如果流量继续减小,则失速区将增加,直到所有叶片顶部都失速,风机运行在图1中的D点。

如果流量再继续减少,那么失速区的径向范围将增加(即失速区从叶片顶部向根部发展),直到全部叶片都失速时,风机运行在0流量的E点。

5、轴流风机失速的危害

1)失速可导至风机损坏 由上可知轴流风机失速后,通常表现为旋转失速。由于旋转失速使风机各叶片受到周期性力的作用,若风机在失速区内运行相当长的时间(或失速频率与叶片自振频率相当时的短时间内),会造成叶片断裂,叶轮的其元机械会损害。

2)失速可能导至喘振 若管道系统的容积与阻力适当,在风机发生失速压力降低时,出口管道内的压力会高于风机产生的压力而使气流发生倒流,同时管道内压力迅速降低,风机又向管道输送气体,但因流量小风机又失速,气流又倒流。这种现象循环发生,称为喘振。伴随喘振的发生,风机电流也大幅度波动,噪声惊人。风机发生喘振的破坏性很大,可在很短时间内损坏风机,必须立即停止风机运行。

可见,失速与喘振是两个不同概念。失速是喘振的必要条件,但不是充分条件。

3) 失速可能造成并列运行风机间相互“抢风”,给发电机组安全运行带来威胁。两台并列运行的风机中的一台发生失速后,两台风机间可能出现相互“抢风”现象而无法并列运行;或虽两台风机能并列运行,但两台风机的总出力可能达不到需要值而影响其带负荷能力。

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