静调吸风机结构与原理

入口静叶片角度可调节轴流式
2.脱硫增压风机及辅助设备技术规范（四期）
一、本期工程吸风机介绍
成都电力机械厂1987年从原联邦德国KKK公司引进的AN型静调轴流式吸风机（简称：AN静调轴流风机）专有技术，是由电力部根据我国电力工业的迫切需要向国家申报、经国家经委批准的技术引进项目，并被列为国家计委重大新产品项目。

1990年成都电力机械厂用引进技术制造了AN静调轴流风机，同年通过了德国专家的质量认证，在制造质量上完全符合该公司制造质量标准。

1、风机结构简介
图4-9是风机结构简图，吸风机按照气流方向，包括下列主要部件：进气箱、进口集流器、进口导向调节器、机壳及后导叶、转子（带滚动轴承）、扩压器。

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图4-9 吸风机结构图
1—联轴器；2—入口集流器；3—入口静叶；4—叶轮；5—出口扩流器；6—轴冷风机；
7—吸风机轴系；8—吸风机壳体
1.1、叶轮
a、轮毂呈锅底状，应力均匀分散，当应力在轮毂表面加速时，气流均匀接触轮毂表面，均匀加速，转子运行平稳。

锅底轮毂静调风机比锥形轮毂静调风机的最高效率要高出3％左右。

b 、轮毂上只有一组主叶片，重量轻，焊接量少，热影响区少，轮毂可多次重复使用，使用寿命长。

c、叶片是等强度叶片，固有频率高出风机转速下频率的8倍以上，可避免共振区，各机号叶片均要做频率试验。

同时既有倾斜角又有扭转角，压力系数高，在相同工况下比TLT 静调风机小一至两个机号，降低叶轮线速度，提高其耐磨性。

另外，其独特的叶型设计保护了叶片根部，磨损区域控制在叶尖，不会对风机安全运行构成威胁。

d、通过多种叶型与不同安装角组合，为风机气动安全提供了保证，确保风机在选型时各工况点均距离失速线8％～10％以上，从一开始就避免了在运行时出现喘振现象。

1.2、转动组
a、结构：转动组由电机、膜式联轴器、空心轴（只传动扭矩）、空心短轴（只传动扭矩）、膜式联轴器、叶轮、主轴承箱组成。

后导叶基础支撑主轴承箱。

b、振动：主轴长度不到一米，三套轴承集中在很短的主轴上，整个轴承箱通过后导叶支撑，叶轮装在短轴上，叶轮重心通过三套轴承的中心，稳定性好，振动非常小，国际振动值≤0.08mm,厂振动值≤0.04mm，可见该风机的振动之小。

c、轴承寿命：轴承集中在短轴上，只承受短轴和较轻的转子的重量，不承受风机大轴承的重量。

轴承使用寿命比老式结构的轴承寿命提高了很多。

1.3、润滑方式
KKK新式结构风机采用的是油脂润滑方式润滑，不需要油站，加油方式是每隔一个月，用专用油枪加油一次，每次只需加油100克。

该风机采用的是空气冷却，若电机不用油站，那么整台风机便无油无水，非常利于文明达标。

2、工作原理
AN风机是一种子午加速风机，它由进气室、前导叶、集流器、叶轮、后导叶和扩压器组成。

AN风机工作时，烟气由除尘器出来后进入AN风机进气室，经过前导叶的导向，在集流器中收敛加速，再通过叶轮的作功产生静压能和动压能；后导叶又将烟气的螺旋运动转化为轴向运动而进入扩压器，并在扩压器内将烟气的大部分动能转化成静压能，从而完成风机的工作过程；最后烟气由烟囱排入大气。

3、AN风机的特征
AN风机结构简单，叶轮重量很轻，叶轮的转动惯量也很小，且检修时叶轮无需与轴承座整体吊装，这比在相同参数下选用的其他形式风机的转动惯量均要小得多，这相应地降低了电机的拖动负荷。

无需油站、冷却水系统，投资少，维护量小，满足用户对现场环境的要求。

3.1 优化的气动性能
AN静调轴流风机空气动力性能设计，是KKK公司经过五十多年的试验逐步发展起来的。

AN静调轴流风机各通流部件的互相匹配、几何型线、叶轮叶片数、进口和出口导叶的叶片数、进口导叶调节转动轴线的位置、后导叶及叶轮叶片安装角度等，都是经过大量试验研究而优化的结果。

叶轮的空气动力学设计，是风机性能好坏的关键。

AN风机叶轮的设计是按照气流脉动原理进行的，其中：叶片为三维扭曲等强度叶片；轮毂为锅底形，迎着气流方向是多圆弧面且沿流向收敛，因而，叶轮的气流损失少，效率高，作功能力强。

其基本叶型有几种：既有适用于较大比转速的叶型，也有适用于较小比转速的叶型。

前者与世界各国的子午加速风机的叶型相近，而后者是KKK公司所特有的。

这些新叶型的效率不仅有所提高，而且效率变化的梯度却差别不大，在新叶型的设计中，不仅优化了空气动力性能，而且还从气动原理的角度提高了防磨性能，从而增强了叶片的机械性能。

成都电力机械厂引进的，就是采用了这种综合性能较好的新型的AN静调轴流风机。

AN风机风量调节是由前导叶完成的。

前导叶为机翼型，能在-75°～+30°范围内实现无级风量调节（该项技术为TLT-KKK公司专利），因而其调节范围宽，调节效率高；尤其是AN风机性能曲线的等效线呈椭圆分布且其长轴几乎与锅炉管网阻力曲线平行，因此，AN风机特别适合于作带调峰负荷的锅炉机组的风机。

众所周知，轴流风机均存在着失速或喘振问题，对这一问题，有些厂家采用的是加开旁路的办法，这给运行控制和管道布置均带来许多麻烦，而且损耗很大。

而AN风机已经较好地解决了这个问题，AN静调风机备有专门设计的消除喘振的KSE分流装置，当叶轮进入小流量区域产生失速时，位于主流道叶片顶部所产生的反向气流流经KSE分流装置重新进入主流道，从而避免了叶轮主流道内产生的气流往复流动—喘振，使风机喘振区变成了稳定区。

3.2 优良的耐磨性
在相同的风机选型条件下，选择AN静调轴流风机可获得比离心风机和动调轴流风机低一挡的转速。

理论与实践均表明风机叶轮的耐磨寿命与风机转子速度的平方成反比，因此，
在相同出力条件下，转速较低的风机具有更好的耐磨性。

这就是AN静调轴流风机更适用于锅炉用吸风机的一个重要因素。

AN风机耐磨寿命的提高主要采取两个手段，其一是应用空动理论优化设计叶轮流道，使含尘烟气避免冲刷叶片根部而均匀流过叶片尖部和后导叶，同时后导叶又设计成在不停机状态下也能更换，在工业实践中，在不加任何防磨措施时在250～400kg/ m3含尘烟气中其耐磨寿命就能超过25000h，甚至在许多电厂已达到50000h以上，这种靠先进气动理论来提高耐磨寿命的方法是最根本最彻底的方法；另一个提高耐磨寿命的方法是在叶轮叶片和后导叶上再喷熔镍基炭化钨耐磨材料，硬度为HRC55-60,因而又大幅度提高了其耐磨性。

所以，AN风机优良的耐磨性能是离心风机、动调风机以及其它类型的静调风机无法比拟的。

3.3 低廉的维护费用
a、前导叶的维护及费用
前导叶由电动执行器实现调节，其在40～50秒内可完成由最小到最大开度的全过程调节。

由于烟气在前导叶流段流速低，对前导叶叶片的磨损很小，因此，在风机整个服务期内几乎不用维护前导叶，只需在大修期内更换前导叶叶柄处的油脂即可，因而几乎不发生维护费用。

b、叶轮的维护及费用
叶轮叶片经过1～2个大修期后还可在原轮毂上实现3～4次更换叶片的处理，进一步延长了叶轮的有效寿命。

其更换叶片的费用约为8～10万元/叶轮，相比之下，动调风机经过1个大修期后，更换叶片的费用约为22万元/叶轮（叶片数22，每片叶片1万元），因而AN 风机叶轮的维护费用低廉。

c、后导叶的维护及费用
后导叶经磨损失去功能后，可在不停机状态下进行更换，更换时仅需拆卸对称安装的两个后导叶叶片，而芯筒及外壳可保持不动，对维护技术要求不高，经济方便。

3.4、高度的可靠性
AN风机设置了轴承温度测量及保护装置，风机振动监测装置和失速报警装置，可以对风机的运行进行就地及集中监测、控制，可靠性高。

从风机性能角度出发，由于其具有优良的气动性能，因而能满足用户的需要；从运转可靠性出发，由于AN风机独特的结构特点和完美的制造技术，合理的热工测点布置、保护监测以及完善的系统检测、试验，因而AN风机具有相当高的可靠性。

4、吸风机的启动与调试
4.1、吸风机调节
吸风机采用安装在叶轮上游进口导叶改变运行工况。

轴向方向的气流用可以旋转的进口导叶，按照叶轮的旋转方向或其相反方向进行导向。

调整每种定向旋流可以得到不同的吸风机容量。

进口导叶在运行过程中可通过执行机构设定一个合适的角度来调节流体。

进口导叶的行程范围可用调节限位装置分别调至-750（关闭）和＋300（全开）予以限定。

4.2、吸风机运行区域
运行区域是指在不损坏风机的前提下风机的连续运行区域。

在吸风机广阔的调节范围内，吸风机的性能可以通过调节进口导叶满足现场要求。

在该范围以外运行，尤其是如果持续运行时间较长，则会造成风机损坏。

假如进口流量太小，会产生旋转失速并导致随后停机，在旋转失速下运行将会增加某些部件的负荷，特别是叶片。

这个禁止运行区域见AN静叶可调轴流式吸风机性能曲线图4-10。

吸风机的许用连续运行范围请参见所附的特性曲线。

风机参数如下(初步数据，所有技术数据以设计院提供的最终数据为准)：
说明：① TB(test block)点风量、风压参数为B-MCR工况考虑了裕量的数据。

图4-10 AN静叶可调轴流式吸风机性能曲线图
② B-MCR系锅炉最大连续出力工况，与汽轮机最大进汽量相匹配。

③ BRL工况的锅炉出力与汽轮机THA工况的进汽量相匹配。

送风机在此工况下运行在高效率区内。

④按设计煤种计算。

4.3、吸风机投运对系统要求
大多数吸风机都要求配有入口管道挡板和出口管道挡板，使吸风机与系统隔绝开，其理由如下：
a、启动过程中，应控制电机负荷；
b、在系统中可能只是为了试验风机而启动；
c、在同一系统装置中有几台吸风机，而且备用吸风机必须与系统隔绝，以防止气流之间发生干扰，出现倒流使风机转动或反向转动，入口挡板关闭时连续运行是不允许的，但在入口管道挡板关闭时启动是可以的。

出口挡板启动前必须先开启。

d、每台吸风机在入口管道挡板关闭时，如果进口导叶已经关闭，将吸风机转速增速至全速是可以的。

但当吸风机在额定转速下运行时，必须立即打开入口管道挡板。

然后可将进口导叶打开至所要求的范围。

e、入口管道挡板打开时间应根据以下要求确定，即必须在吸风机达到额定转速以后最迟1分钟内使入口管道挡板全开，因此，该过程必须是自动执行。

5、吸风机正常运行
5.1、吸风机第一次投运
如果在试运行与正式运行之间的时间间隔较长，则在正式运行之前应完成以下事项：（1）、在电动机联轴器处人工盘转吸风机转子，盘转必须轻快无摩擦。

检查叶轮叶片顶部与其风筒之间径向间隙；检查叶轮与芯筒之间的轴向间隙；间隙数据见工程安装验收报告。

（2）、检查进口导叶调节机构。

手动操作导叶执行装置，应全部关闭和打开数次。

接着应在导叶全开或全关闭位置检查就地刻度盘指示与CRT画面指示一致。

（3）、检查监视仪表及其联锁保护功能是否正确，并可靠投入。

（4）、检查吸风机出入口通道内以及吸风机筒体内无遗留的工器具或其它杂物。

（5）、检查就地事故按钮的开关接线良好，安全罩齐全。

（6）、检查联轴器联接牢固，电动机地脚螺栓无松动现象，电机接地线良好。

（7）、检查电机润滑油系统工作正常，满足电机轴承润滑条件。

（8）、在电机转轴与风机转轴联接之前，单试电机转动方向正确。

5.2、吸风机启动程序
（1）、确认风机轴承油脂均匀充满轴承，电机轴承润滑油系统工作正常。

关闭风机入口管道挡板。

（2）、关闭风机进口导叶（-750）。

（3）、全部开启吸风机出口管道挡板。

（4）、在CRT画面启动轴冷风机。

（5）、在CRT画面启动吸风机。

（6）、吸风机启动转速达额定转速后自动打开入口管道挡板，若入口挡板在1分钟内未全开，应立即停止吸风机运行。

（7）、开启吸风机进口导叶，调至所需工况。

注意：冷态试机时，导叶开度不可调得过快、过大，应监视电机电流是否过载。

因为冷态时，介质密度大于正常热态运行时密度，且管道系统设备不一定完全正常投运，此时导叶开度过大可能导致电机过载。

5.3、吸风机的并联运行
当一台吸风机已运行，启动第二台吸风机采用并联方法。

（1）、如果要将第二台吸风机启动并与第一台吸风机并联运行，则一定要将第一台运行的风机工况点（风量、风压）向下调至风机失速线最低点以下（见吸风机特性曲线）。

当已运行的第一台吸风机的工况点调至失速线最低点以下后，可以随时启动第二台吸风机并联。

准备并联的第二台吸风机启动前应按“5.1”条款进行检查和准备。

按“5.2”条款启动程序进行启动，启动后调整吸风机入口导叶至与第一台相同，使两台并列的吸风机风量、风压相同，根据锅炉负荷调整两台吸风机入口导叶至所需工况为止。

（2）、从两台并联运行的吸风机中停止其中一台吸风机，将两台吸风机的工况点同时调低至失速线最低点以下，接着按吸风机停止程序停止准备停运的吸风机。

同时将运行的吸风机入口导叶开大至所需工况为止。

5.4、吸风机正常运行维护
（1）、吸风机正常运行中每两小时应对其就地检查一次，确认其运行正常，风机和电机内部无异音。

（2）、检查电机润滑油油质良好无乳化变质，箱油位不低于油位计1/2 ，当低于1/2 时，应及时补油。

（3）、检查电机润滑油站滤网压差＜0.1MPa，大于时报警,及时切换并清洗滤网。

正常运行中，风机轴承温度≤70℃。

（4）、运行中吸风机调整时尽量缓慢均匀且保证两台风机所带负荷尽量相同，如果在运行中风机发出失速报警，则将自动关小入口导叶开度直至报警消失,否则应手动调整，如果120s后报警仍未消失，则自动停止吸风机运行。

（5）、电机轴承无漏油现象，风机轴承油脂正常无缺油脂现象。