火电厂引风机失速原因分析及防范措施

火电厂引风机失速原因分析及防范措施

摘要：在对轴流风机失速机理进行分析的基础上，通过实验分析得出结论：由于脉冲吹灰过程中产生的冲击波，炉内负压波动较大，而测得的风量波动很大，导致风扇压力增加。因风量变化而停止。

关键词：火电厂；引风机；失速原因；防范措施

引言

轴流风机的特性由风机的叶片轮廓等特性决定，也受系统特性（如风道阻力）的影响。显示了带叶片组的轴流风机的特性曲线。其中，鞍形曲线为不同安装角度下鼓风机挡块的连线。工作点位于鞍形曲线的左上角，是不稳定工作状态的区域。这条线也叫失速线。在相同的叶片角度下，风道阻力越大，风机出口处的风压越大，风机越接近不稳定工作状态区；通道阻抗特性保持不变。在这种情况下，风力转子叶片的孔径越大，风力涡轮机的工作点越接近不稳定工况区域。根据运行经验，当并联运行的轴流风机出现以下现象时，说明风机已经停机：失速风机的压力、流量和扬程大大降低；堵转风机噪音大大增加，机壳、风道、烟道振动剧烈；当自动开启时，另一台风扇与停止的风扇并联运行的电流和体积比可以大大增加；与风机冲不同，风机停转后，风压、流量下降后无脉动[1]。

1.轴流式引风机失速机理

轴流风扇叶片通常呈流形，当空气流向翼片入口尖端（攻角a=0°）时，分为上、下气流在机翼表面附近，气流在叶片和腹部背面光滑的“边界层”处呈直线状。作用在叶片上的力有两种，一种是垂直于叶片表面的升力，另一种是平行于叶片的拉力，升力n为拉力。当进入叶片的气流方向偏离叶片入口角并形成正叶片攻角（a>0°）时，当接近临界值（临界值因叶片类型而异）时，刀片背面开始老化。当攻角增加到临界值时，叶片背面的边界层被破坏，叶片背面末端出现涡流区，称为失速现象。随着迎角的增加，气流分离点向前移动，叶片的后涡区从尾端向叶片后部扩展。分离现象更严重，甚至部分流道堵塞。此时作用在叶

片上的升力大大减小，阻力大大增加，压头减小。轴流风扇的失速特性由叶片盘管和风扇的其他特性决定。同时，它也受系统特性的影响，如风道阻力。调整引风机的定子叶片，改变烟气流动方向，从而改变烟气与引风机叶片之间的攻角，使引风机的特性曲线随固定叶片孔径的变化，类似于波纹管的调整和动叶片的特性曲线。增加增压风机的出力，降低引风机出口压力，减小引风机固定叶片的开度可以保证风机的连续出力，保证炉内负压的稳定，并使风扇远离摊位区域。虽然静叶调整的螺旋桨特性与转子叶片的调整有些相似，但是在螺旋桨机构下调整转子叶片时，攻角会很小，甚至是攻角将是负的，从而将风扇从停止区域移开。在不停机区域，关闭静叶调节风机虽然可以提高烟气的圆周速度，但与风机相比，其圆周速度很小。扇叶开口大且不可调节。烟气流速影响不大。只要可调螺旋桨的动叶片向下旋转，即矢量4线向左移动，就可以减小迎角，足以消除停转情况；但是，对于固定叶片风扇，无法调整动叶片。旋转固定叶片可以使矢量2的线向右移动，相对速度矢量3向右移动，但烟气的圆周速度是有限的。由于转子定子叶片的节流作用，减少了烟气量，降低了烟气的轴向流速。向量 2 的增长是有限的，可以缩短。这样，攻角A变得更小、有限甚至更大。如果可以增加烟气流量和风机烟气轴向速度，增加矢量线2的长度，即使矢量线2左移，也可以大大减小攻角避开停车区。因此，通过关闭定子叶片将引风机留在失速区域之外可能是无效的。机组启动时，负荷低，引风机静叶开度小，引风机处于长停报警状态。只有在增加负载后，警报才会消失。这种情况符合引风机的特点[2]。

2.引风机失速分析

（1）现象分析。一般情况下，轴流风机并联运行时会出现以下现象，说明风机停转：风机压头、流量、电流大大降低；在这种情况下，可以增加另一个与风扇并联运行的风扇的电流和体积比；与风机流量不同，风机停止后，风压和流量下降后没有脉动。风机堵转现象是风机运行不稳定的一种状态，对风机的安全是非常有害的。风机关闭时，风量和压力明显降低，导致炉膛燃烧剧烈变化，容易发生灭火事故；当另一台并联风扇开启时，输出会增加，容易造成电机过载；停止的风机振动会大大增加，可能会损坏风机设备和风道；当加工工艺不正确时，很容易造成风机内爆，损坏设备。在固定叶片开度相同的情况下，空气预热器的压差增大，引风机电流增加10A，说明空气预热器被灰堵塞。随着整个烟道阻力

的增加，引风机需要做更多的工作来克服阻力，所以风机电流增加诱导阻力。增加烟道阻力后，引风机在工况不稳定的区域运行，这是引风机失速的主要原因[3]。

（2）预防措施分析。吹脉冲烟尘时，应加强炉膛负压监测和风机电流。当发现炉膛负压波动较大时，必须及时将风轮叶片分离，进行自动手动调整。尽量平衡两台风机的风量，在吹出油烟时关闭引风机和送风机的导流板。脉冲吹灰尽量在高负荷下吹，吹灰时要保持大炉负压。严格执行脉冲吹灰定期工作，每班必须进行一次，并严格按规定将首环压力调整至0.11MPa左右。每次关闭烤箱时检查空气加热器和空气加热器。如果有灰尘堆积或堵塞，应及时清理。在每个机组维护期间，应检查风机停机探测器、相关压力变送器和差压开关，以确保保护动作可靠[3]。

降低机组负荷，降低锅炉含氧量，只是防止鼓风机落入停机区的应急处理方法。只有保证送风管道畅通无阻，减小风管道阻力，才能使鼓风机完全停止。在随后的停产检修中，对吹灰室进行了一系列设备处理：秋季小修时，将6号锅炉空气预热蓄热室彻底清洗，更换锈蚀蓄热室；②为保证中空预热器蓄热翅片上的灰尘能及时清除，增加了成熟的吹灰器，代替原来的蒸汽鼓风机，用于清除空气预热器的积灰。已经工作一年多了，效果不错。预热空气的空气侧与烟侧的压差可长期控制在设计值以内；③根据环境温度的变化，冬季应开启空气预热器，避免预热空气。④冬季大雾天气，及时清理鼓风机过滤器上的结霜。在大风的春天，立即清理杨树片、挂在鼓风机入口过滤器上的塑料袋，以免堵塞鼓风机入口；⑤在鼓风机入口处空气加热器后面的管道上，打开大面积旋转门在正常运行时关闭。一旦空气加热器因某种原因堵塞，动叶开度大于80%时，应立即打开和打开气缸百叶窗，避免因空气不足和风扇运行异常而导致动叶开度过大。⑥正常运行时，尽量保持充气机的风量平衡。当鼓风机停止时，迅速降低风机转子叶片，使转子叶片孔径小于80%，使鼓风机尽快恢复到稳定的工作状态[4]。

只要风扇尽量跑在堵转线的右下方，就可以防止风扇停转。针对引风机失速情况，提出相应措施：①低负荷运行时，适当增加总风量可使风机运行曲线右移。

②提高引风机入口压力，降低出口压力，可使风机运行曲线向下移动。由于风机本身的性能决定了入口压力，很难调节，但可以通过增加脱硫系统增压风机的开