浅析轴流式吸风机旋转脱流和喘振

　　大坝发电有限责任公司的锅炉主设备是北京巴布科克威尔科克斯有限公司引进美国技术制造的300！胃中间再热自然循环汽包炉，型号8贾8102516.8肘。锅炉配备的吸风机为3166型轴流式吸风机，是成都电力机械厂引进德国民的专有技术，该风机性能可靠，能在高温高含尘量的恶劣工况下工作，并具有投资省效率高维修简单维修费用低的特点，但是该吸风机在低负荷运行1叶轮片2轮焚；3前整流罩；集流器；5外壳；6轴；7后整顿流罩；8入口导向叶片；9出口导向叶片时和2台吸风机并联运行时多次发生喘振现象，尤其是在1992年10月1炉启动时，乙侧吸风机在低负荷区运行发生喘振，扭断固定叶轮螺栓，叶轮脱落，发生动静磨擦，叶片损坏，主轴损坏，滑动轴承受轴向力过负荷裂损，直接造成经济损失30余万元，因此，对轴流式吸风机的性能，旋转脱流，喘振进行分析，找出优化处理方法，提出预防措施显得特别重要。

　　2轴流式吸风机的构造轴流式吸风机由叶轮叶片轮毂前整流罩集流器外壳轴后整流罩入口导向叶片，出口导向叶片扩压器等部件组成1.

　　3轴流式吸风机的工作原理叶轮上游和下游的静压力几乎相同，当气体从进，侧轴向进入叶轮时，由于叶轮的旋转，叶片对气体做功，使气体能量升高，然后流入后导叶，后导叶的作用方面将偏转压力能，此后气流通过扩散和整流器，随着过流断面的扩大，进步转变为压力能。

　　4轴流式吸风机的性能曲线种脉动现象相当剧烈，流量和压力，大幅度波动，噪间，大，甚至吸风机和管道也会发生激烈地震动，这种现象称为喘振。

　　5旋转脱流5.1脱流现象的出现压力性能曲线1的右侧相当陡削，而左侧呈现马鞍形点的左侧称为不稳定工况区；当流量减小时，功率反而，大；当流量=0时，功率达到大值；高效率点的位置相当接近不稳定工况区的起始点。

　　轴流式通风机的叶片通常是流线型的。在冲角，大，分离点入向前移，在升力倍加的同时，尾部涡流变宽，阻力，加。当冲角，至某临界值时，气流在叶片背部低。这个现象称为脱流或失速。冲角，6再，大，脱流现象更为严重，甚至出现部分流道阻塞的情况。

　　5.2旋转脱流的形成过程轴流式吸风机的这3个性能特点，与吸风机在不同工况下叶轮内部的气流流动状况有着密切的联系。3是轴流式吸风机在不同流量时，叶轮内部气流流动状况的意。33相当于性能曲线中高效率点，即设计工况点。从该中可以看出，气流沿叶片高度均匀分布。36超负荷运行的工况，在叶顶附近形成小股回流技。此时，气流偏向内侧，使压力下降。36流动代压力性能曲线2上点的工况，点是性能曲线的峰顶。动叶背部的气流分离，形成涡流8，并遂个传递给后续相邻的叶片，即所谓的旋转脱流。3中的种流动代性能曲线2中马鞍形低点b的情况，此时涡流以不断扩大，同时又在进口叶顶处形成新的涡流灰。这些涡流会堵塞气流的通道，并迫使气流朝径向偏斜，犹如接近离心升。33的流动，代性能曲线中流量等于零的情况。此时，在进口和出口均被涡流人和8所充满。由于涡流的形成和扩展，使功率曲线线上升。

　　在这个区段运行，就会出现流量脉动等不正常现象。有时这正常工况山冲角增大，尾部出现涡液由于轴流式吸风机各叶片加工时存在着误差，叶片的安装角度不可能完全致，气流的流向也不完全均匀。因此，在吸风机进入不稳定工况区运行时，不是所有叶片同时达到失速角6.假定叶道2首先由于脱流而出现气流阻塞现象，原先进入叶道2的气流只能分流进入1和3.这两股分流来的气流又与原脱流传播方向来进入叶道1和3的气流汇合，改变了原来的所流方向，使流入叶道1的所流冲角减小，而流入叶道3的冲角，大。这样使叶道1保持正常流动，而叶道3发生脱流和阻塞。叶道3的阻塞又使其向叶道4和2分流，其结果又触发叶道4出现脱流和阻塞，同时，减小了进入叶道2的气流冲角，使之恢复正常流动工况。由此可，叶道中的脱流失速现象从叶道2逐个向叶道34传播。

　　5.3旋转脱流的基本特点及危害旋转脱流的基本特点归纳起来有以下7点旋转脱流的转向总是与叶轮转向相同。

　　旋转脱流的转速总是小于叶轮的转速，两者大致保持比例关系。

　　在吸风机的压力性能曲线上，从高压力点向小流量侧转折向下，明旋转脱流的开始，从开始点到流量等于零的整个区间，旋转脱流始终存在。

　　旋转脱流的产生仅与叶片的结构有关，而与外界管道叶片的自然频率无关。对于定转速的叶轮，开始出现旋转脱流时的流量和旋转脱流消失时的流量是固定不变些，即所谓的滞延性。

　　旋转脱流的存在，对于通风机的运行影响不很大，尽管脱流区内局部的流量不稳定，但流经通风机的总流量是基本稳定的，压力和功率也基本上稳定，这时，通风机还可以维持运行。

　　如果没有灵敏的仪器探测，旋转脱流不易被察觉。只有在整个叶片上发生旋转脱流时，才能听到明显的节奏音响。

　　旋转脱流造成叶片附近的压力波动，在进气侧比出气侧厉害些。

　　吸风机进入不稳定工况区运行，叶片上就有旋转脱流产生，脱流区的个数从个到数个不等，视吸风机的结构和工况而异。叶片流道的阻塞造成叶片前后压力的变化，改变了叶片原先的受力关系。叶片依次经过脱流失速区，受到交变力作用，这种交变力会使叶片产生疲劳。由于叶片本身存在固有的振动频率，所以，叶片每经过次脱流区，就使其受到次激振力的作用。这种激振力的作用频率与旋转脱流的转速成正比。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。如果这激振力的作用濒率与叶片的固有频率成倍数关系，或者接近等于叶片的因有频率，将使叶片发生共振。此时，叶片的切应力显著增加，甚至可达几十倍以上，使叶片很快断裂。由于轴流式吸风机长期在不稳定工况区运行，易使叶片疲劳断裂，造成严重破坏事故。为使轴流式吸风机在稳定工况区运行，在投入运行前应进行试验，找出其进入不稳定工况区时的流量压力电流等，以供操作人员运行中参考。

　　6喘振轴流式吸风机在不稳定工况区运行时，还可能引起流量压力和电流的大幅度波动噪音显著，加，有时，吸风机和管道还会发生激烈地振动，这种现象叫作喘振。

　　喘振与旋转脱流不同，它除了叶轮的旋转脱流外，还会在风道系统内出现不稳定工况。喘振的危害很大，严重时能造成风道和吸风机部件的损坏。

　　6.1喘振发生的条件喘振是在下列情况下发生的吸风机处于不稳定工况区运行，运行点位于压力性能曲线的上升区段，即曲线坡度为正值；进出口风道有足够的容积，它与吸风机组合成为个弹性的空气动力系统，因而，在通风机的流动工况发生变动时，风道中引起相应的变化，需要定的适度时间；整个系统的气流振荡频率与气流扰动频率合拍，发生共振。

　　6.2喘振的特点喘振的振幅和频率受风道系统容积的支配，但不受其形状的影响。系统容积越大，喘振的振幅越大，振动也越强烈，但频率越低。因此，可以通过缩小系统的容积来减轻喘振的激烈程度。此外，如引起喘振，吸风机的转速越高，喘振7旋转脱流与喘振的关系长期以来的经验明，喘振现象仅仅发生在吸风机的压力曲线中从峰顶到坡度么为正值的区段。而通过对叶轮的空气动力工况分析明，压力的降低是由于旋转脱流造成的，脱流现象出现在整个不稳定工况区，而压力曲线中坡度处么为正值的区段就在这个不稳定工况区内。因此，旋转脱流与喘振是密切相关的，可以说前者的存在是后者得以发生的原因。

　　但从本质看，旋转脱流与喘振是两种不同的概念，它们之间存在着重要的区别旋转脱流是叶片结构特点造成的种空气动力现象，它的些基本特性，例如脱流区的旋转速度，脱流的始点消失点等，都有它自己的规律，不受风道系统的容积和形状的影响。

　　喘振是吸风机与风道系统耦合后振荡特性的种现形式，它的振幅频率等基本受风道容积的支配。

　　旋转脱流是轴流式和离心式空气压缩机械的个属性，每个叶轮都有其发生旋转脱流的不稳定工况区。但它是种隐性现象，是潜在的现象，不能直接觉察到，只有用高灵敏度的测试仪器才能测到。

　　喘振是显性现象，是可以直接觉察到的宏观现象。当发生喘振时，流量压力和功率的脉动，以及伴随而来的音响般是很明显的，有时甚至非常强烈。但喘振的发生要有定的条件，同台吸风机装于不同的系统中，有的发生喘振，有的就不发生喘振。

　　变压器型号小95说明3型叠铁心配电变压器产品总重量比39型产品平均增加13.16.

　　5结论4经济效益变压器运行时产生的损耗由两部分组成，负载损耗和空载损耗。负载损耗与变压器负载有关，而空载损耗则存在于变压器整个计算可以看出，3，5人变压器虽然成本要比S950kVA变压器高出761元，但这部分的溢价回收期仅用3.4年，所以3，型叠铁心配电变压器较39型具有回收期短效快，有很好的使用前景。另外，从生产厂家的角度来讲，3，型叠铁心配电变压器作为39型系列变压器的升级产品，不必购置新的工装设备，不必新，加很大投入，适用于大批量大规模生产。

　　通过以上包括3型叠铁心配电变压器的有效材料成本年运行成本以及溢价回收年限在内的经济性分析计算，可以看出，采用或生产3，型叠铁心配电变压器，无论在技术参数还是在经济性等方面，均优于同规格的39配电变压器。

　　谢毓城。电力变压器手册。北京机械工业出版社，2003.1.

　　郭振岩，何迪，董慧生35kV变压器技术经济分析变压器2000，375旋转脱流出现时，尽管叶轮附近的工况有波动，但整台吸风机的流量压力基本上是稳定的，还可以维持运行。

　　在喘振发生时，由于流量压力的大幅度波动，吸风机已无法维持正常运行。

　　在出现旋转脱流时，吸风机的性能曲线还可以测得，而在喘振情况下，由于工况的大幅度波动，正常的测量工作己无法进行。

　　8结论要保证轴流吸风机的安全运行，除保证吸风机结构合理，安装符合要求外，还必须保证所有的运行工况点都落在稳定工况区内。为此，要做到适当的选择吸风机参数，采用合理的调节方法和启动措施等。

　　正确地选择通风机的参数。动叶可调轴流吸风机证吸风机满负荷时高效运行，低负荷也不致落入不稳定区。

　　合理地选择吸风机的调节方法。动叶调节前导叶调节和转速调节等种方法，在风量减小时，不稳定区边界逐渐向风量小的方向移动。如果吸风机参数选择适当，就可避免吸风机在不稳定区内运行。

　　2台轴流吸风机并联运行时，应避免抢风现象的出现。为了消除抢风现象，对于锅炉引风机来说，可以在锅炉点火或低负荷运行时，采用单台吸风机运行，待单台吸风机不能满足锅炉负荷需要时，再启动另台投入并联运行。

　　此时，如果因某种原因使锅炉还不能达到足够高的负荷，出现2台吸风机抢风现象时，则可以适当开启入孔门或放风门，以增加通过吸风机的流量，消除抢风现象。但这种办法是不经济的。好的措施是调整动叶的安装角，并采用合理的调节方法。

　　由于轴流式吸风机所消耗的功率，在动叶角度不变的情况下，大流量时比小流量时为小。因此，为了缩短启动时间和保护电动机，对于采用转速动叶和前导叶调节的通风机，应将转速动叶角度或前导叶角度调到小，并全开通风机出口隔离挡板后，才能启动；对于采用节流挡板调节的通风机，节流档板也应开到适当位置上再启动，以避免启动后即落入不稳定工况区内运行。

　　设立监测仪是保证通风机安全运行的必要条件对于大型轴流式吸风机，应当在控制室内设置可以看到流量，压力的指，随时监视两者的变化，采取措施调整变化，保证吸风机正常运行。

　　1王文飙。泵与风机。水利出版社，1982.

　　人3166型轴流式吸风机使用说明书。成都电力机械厂。