轴流式风机失速原因分析及处理

轴流式风机失速原因分析及处理

摘要：本文根据福州发电公司600 MW 机组一次风机失速现象, 分析了造成失因, 并通过对失速前后风机运行参数的分析比对, 提出了相应

的预防和处理措施。希望多我厂#3机吸风机失速处理提供参考。

关键词：轴流式风机; 一次风机; 失速; 叶轮; 叶片

1 轴流风机的失速及其危害

图1 为轴流风机的性能曲线, 它由失速界线分为两个区域。在失速线的右下方为稳定运行区域, 在失速线的左上方为不稳定工作区域即

失速区域。当轴流式风机进入到不稳定区运行时, 在轴流风机叶轮的环形叶栅上将产生一个到数个

失速区, 且这些失速区会沿

着与叶轮旋转相反的方向在

叶片间传递, 称为旋转失速。

失速是由于叶片吸力面

发生了附面层分离( 脱流) ,

使叶片产生的升力突减所致。失速会造成流道的堵塞, 并使叶片前后的压力发生变化, 对轴流风机的安全运行是一个威胁。在旋转失速情况下, 脱流区依次经过每个叶片, 叶片每遇一次失速就会受到一次激振力的

作用, 从而使叶片受到交变力的作用, 叶片的动应力增加, 致使叶片

发生疲劳损坏。若此交变力的频率与叶片自振频率合拍, 则将使叶片产生共振, 造成叶片折断。

2 风机失速的原因

( 1) 风机在一定的动叶角下运行, 如果由于某种原因, 母管风压

突升, 风机流量下降, 这样在动叶角度还未发生变化之前, 压力迅速

攀升, 以致于超出失速线而进入失速区运行。对于并联运行的2 台风机, 如果其中一台动叶调节性能不好, 这台风机就有可能先失速。

( 2) 风机正常运行中流量异常降低、一次风压突升都可能导致风

机失速。在受到外部突发因素的影响下, 风机流量极可能落在风机特性曲线的驼峰段, 故极易发生风机失速。

( 3) 风机出口挡板销子脱落或断裂等原因导致其突然关闭或部分

关闭, 动叶调节未能跟上压力的突变, 在压力波动及动叶自动调整过

程中, 造成并列运行的其中一台风机失速。

( 4) 变负荷过程中由于调节失灵或误操作致使2 台风机风量、风压严重不平衡而失速。

( 5) 风机出入口风道堵塞, 如暖风器或空预器严重积灰, 两侧空

预器积灰或堵灰情况不一致, 在一次风系统有轻微扰动的情况下, 就

可能造成阻力大的一侧风机失速。

( 6) 运行磨煤机突然跳闸, 磨煤机出入口关断挡板全关及冷热调

节风门全关, 造成一次风压突升而导致失速。

( 7) 在磨煤机加减负荷过程中, 因磨煤机风量的改变, 两侧风机

存在流量偏差, 在一次风机入口动叶调节过程中, 使流量和电流出现

过大的偏差, 从而使其中一台动叶调节工况不好的风机失速。

3 一次风机的失速

送风机、引风机一般情况下较少发生失速, 失速的原因也较为简单, 多是因2 台风机流量不平衡、动叶调节差、特性不匹配造成, 并多半发生在炉膛负压、炉膛风量大幅波动, 或者是在加减负荷过程中, 且失速后也较易处理。在实际运行中, 一次风机失速的后果很严重, 再次并列运行也较困难, 因此本文重点讨论一次风机的失速预防及失速后的处理。

3. 1 一次风机失速案例

图2 是典型的一次风机失速情况的参数曲线图。从图2 可以清楚地看到一次风机失速前后各参数变化情况, 以及失速产生及处理的全

过程。失速的一次风机所配锅炉采用前后对冲的旋流燃烧器, 分3 层, 每层5 个燃烧器喷口。2007 年10 月19日, 根据要求机组负荷降至300 MW, 3 台磨煤机运行, 2 台一次风机并列运行, 风机入口动叶调节均投自动。一次热风母管压力设定值为10. 8 kPa, 2 台一次风机流量平衡, 运行稳定。一次风机失速的起因是其中的1 台磨煤机油站跳闸, 致使磨煤机跳闸, 其出入口速关阀、冷热风调节阀、混合风门迅速全关, 2 台风机出口压力均升高, 空气预热器( 空预器) 出口热一次风母管压力

随之升高, 风机动叶调节动作。关小动叶角度, 一次风压又下降, 在2

台风机都投自动的调节过程中, 实际值与设定值的偏差较大, 一次风压力又升高, 2台风机动叶均开大。在这一次再次开大动叶角度的过程中, A 一次风机有了失速的征兆, 动叶虽在开大, 流量却在下降( 风机电流刚开始虽有升高, 但出口风压一直在下降) , 由于风机动叶此时仍投自动, 压力实际值与设定值仍存在偏差, 故A、B 一次风机的动叶仍在继续开大, 这进一步加快了A 一次风机的失速。对此, 将A 一次风机动叶调节切手动, 手动调整一次风母管压力, 维持母管压力正常,后减小A 一次风机的动叶开度直至零。经过几次反复的并入, A 一次风机运行恢复正常。

3. 2 一次风机失速的预防

( 1) 正常运行中将2 台并列运行的一次风机出口的联络挡板关闭( 图3) , 因在一次风冷、热母管的末端是汇通的, 关闭此联络挡板并不影响磨煤机的通风量。此联络挡板关闭后, 一方面可减少因空预器堵灰或者暖风器积灰造成的管路阻力不等而诱发其中一台风机失速的可能;另一方面可减轻2 台一次风机正常运行中因动叶调节不均匀、出口压力不均等诱发失速的可能。一次风机出口至2 台风机联络挡板之间的矩形风道很短, 2 台风机出口压力很容易互相影响, 压力波动很容易影响对侧风机的运行和并入。此外, 关闭一次风机出口的联络挡板, 有助于将失速或停运后的风机尽快并入系统。

当单台风机运行时, 视情况可将风机出口联络挡板打开( 在出口挡板关严, 停运风机不倒转的情况下) ,在要将另一台风机并入前关闭此联络挡板。另外, 由于一次风量相对较小, 单台风机停运的情况下机组仅能带一半负荷, 此时烟气量、烟温都相对较低, 对停运风机一侧的空预器来说, 一次风侧风量冷却换热不良的影响不大, 空预器仍将处于安全运行范围之内。

( 2) 在起动风机之初, 打开至少3 台磨煤机的风道, 在低负荷运行情况下, 适当增大备用通风量, 或者开大运行磨煤机的通风量。由于有一个相对较大的空间, 一次风机能吸收压力波动对整个一次风母管压力的冲击, 减缓压力上升速度, 从而避免失速。

( 3) 在多台磨煤机运行中, 尽可能降低一次风母管压力, 防止压力突升造成的风机失速。

( 4) 保证动叶调节特性良好, 空预器和暖风器运行压差保持在设计值以下。

( 5) 保持2 台风机的风量、负荷平衡。可根据情况在低负荷期间一侧风机停运, 对相应侧暖风器和空预器进行冲洗, 恢复风道通畅。

( 6) 机组检修时应对风机失速探测器和相关压力变送器、差压开关进行检查, 避免风机运行中失速报警保护不动或误动。

3. 3 一次风机失速后的处理