电站轴流式风机的失速喘振与防治
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来自6 轴流风机的失速报警装置
由于轴流风机的失速区域大，当风机 选型不当，或所在风(烟)系统阻力增 加较多和漏风变化较大时，很可能落 入风机失速区运行。为保护风机自身 安全，目前电站轴流式风机的制造厂 都配有失速报警保护装置。当风机发 生失速时，让远行人员及时知晓，并 立即进行调整，避免长期在失速状态 下运行。
3) 两台风机并列运行时，并未进行 调节而一台风机的电流等参数突然 大幅度降低，则该风机失速。
4) 两台风机并联运行时，两台风机 的开度和电流应基本相同，若未进 行调整操作，而两台风机的电流却 相差较大，且调整电流小的风机出 力不起作用，则该风机失速。
8 如何防止轴流风机的失速
1) 风机选型设计时留足失速裕量； 按电力行业标准DL/T468-2019《电站 锅炉风机选型和使用导则》规定，轴流 风机的失速安全系数k>1.3。
K=pk/p(q/qk)2
式中：p、q为设计工况点的压力和流量。 pk、qk为对应致计点风机开度下的
失速界线点压力和流量。
2) 在轴流风机的进出口之间加旁路再循 环风(烟)道；当风机失速时，打开旁路 风道门，使一部分风(烟)量从风机出口 流向风机入口，即使一部分风(烟)量在 风机内循环，以增加风机的风(烟)量， 使风机脱离失速区运行。但这增加了风 机的耗功，是很不经济的。
9) 流器来消除旋转失速，并在矿井局扇上获得广泛应
10) 用。取得了美、英、法、原西德、印度、丹麦等多
当叶片表面发生进界层分离阻塞流道时，叶轮叶片进口处压力升高，其 扰动气流将进入装置的环形通道，并在环形通道内导叶的作用下消除旋转， 再无干扰的引回叶轮前的的主气流中。从而防止失速扩展，还到大大缩小轴 风机失速区域的目的
图7 加装防失速装置的轴流风机示意图
图8 轴流风机防失速装置
图9 轴流风机有无防失速装置性能曲线比较
9 防止运行中轴流风机失速措施
1)运行人员应了解风机所在系统的阻 力构成，特别是那些阻力较大又易 于堵塞的设备（如预热器、暖风器 、消声器等）的正常阻力范围。
2)在实际运行中若这些设备阻力超出 了范围可能导致风机失速时，应控 制该风机的出力，并及时采取措施 消除堵塞。
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。
图10 电站风机的并列运行
图1 送风机特性曲线
二 钦州电厂一次风机失速原因分析
1 试验结果
Χ 630MW工况（5台磨） △ 500MW工况（5台磨） ○ 489MW工况（4台磨） □ 400MW工况（4台磨） ＋ 300MW工况（3台磨）
电站轴流式风机的失速喘振与防治
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，如图3所示。
图3 轴流风机旋转失速原理
图4 NOVENCO失速报警装置
图5 失速探针压力的变化
图6 TLT失速报警装置
7 运行中如何判断风机失速
1) 安装有失速报警保护装置的风机， 应课持其管路畅通，装置动作准确。
2)
若该装置失灵，戓未装失速
报警装置，则
2) 在运行调整过程中，若发现一台风 机的电流、压力有突然大辐度的变 化，则该风机失速；
• 如图3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。
3)运行人员应了觧当风机调节装置固 定在某一位置时，风机流量的变化范 围，即从正常运行流量到该角度(动 叶角度或调节静叶的角度)下的失速 流量之间允许的流量变化。在操作风 机所在系统的其它设备时(如一次风 机所在系统的磨煤机时)，避免瞬时 流量减小过大，引起风机失速。
• 4)加装风机运行点监视装置，使运行 人员能看见风机运行在性能曲线上的 位置。
2) 加装防失速装置
3)
为消除轴流风机的失速，多年来学者们进行了
大
4) 量的研究和实验工作，并提出了一些能把失速区向 小
5) 风量方向推移，戓者把压力曲线上的波谷减弱直到 完
6) 全消除的办法。但戓因结构复杂，戓因对风机效率 影
7) 响大，或噪音问题而未能得到广泛应用。直到1974 年
8) 原苏联伊万诺夫提出了一种简单有效的装置--空气 分
• 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 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。
由于轴流风机的失速区域大，当风机 选型不当，或所在风(烟)系统阻力增 加较多和漏风变化较大时，很可能落 入风机失速区运行。为保护风机自身 安全，目前电站轴流式风机的制造厂 都配有失速报警保护装置。当风机发 生失速时，让远行人员及时知晓，并 立即进行调整，避免长期在失速状态 下运行。
3) 两台风机并列运行时，并未进行 调节而一台风机的电流等参数突然 大幅度降低，则该风机失速。
4) 两台风机并联运行时，两台风机 的开度和电流应基本相同，若未进 行调整操作，而两台风机的电流却 相差较大，且调整电流小的风机出 力不起作用，则该风机失速。
8 如何防止轴流风机的失速
1) 风机选型设计时留足失速裕量； 按电力行业标准DL/T468-2019《电站 锅炉风机选型和使用导则》规定，轴流 风机的失速安全系数k>1.3。
K=pk/p(q/qk)2
式中：p、q为设计工况点的压力和流量。 pk、qk为对应致计点风机开度下的
失速界线点压力和流量。
2) 在轴流风机的进出口之间加旁路再循 环风(烟)道；当风机失速时，打开旁路 风道门，使一部分风(烟)量从风机出口 流向风机入口，即使一部分风(烟)量在 风机内循环，以增加风机的风(烟)量， 使风机脱离失速区运行。但这增加了风 机的耗功，是很不经济的。
9) 流器来消除旋转失速，并在矿井局扇上获得广泛应
10) 用。取得了美、英、法、原西德、印度、丹麦等多
当叶片表面发生进界层分离阻塞流道时，叶轮叶片进口处压力升高，其 扰动气流将进入装置的环形通道，并在环形通道内导叶的作用下消除旋转， 再无干扰的引回叶轮前的的主气流中。从而防止失速扩展，还到大大缩小轴 风机失速区域的目的
图7 加装防失速装置的轴流风机示意图
图8 轴流风机防失速装置
图9 轴流风机有无防失速装置性能曲线比较
9 防止运行中轴流风机失速措施
1)运行人员应了解风机所在系统的阻 力构成，特别是那些阻力较大又易 于堵塞的设备（如预热器、暖风器 、消声器等）的正常阻力范围。
2)在实际运行中若这些设备阻力超出 了范围可能导致风机失速时，应控 制该风机的出力，并及时采取措施 消除堵塞。
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。
图10 电站风机的并列运行
图1 送风机特性曲线
二 钦州电厂一次风机失速原因分析
1 试验结果
Χ 630MW工况（5台磨） △ 500MW工况（5台磨） ○ 489MW工况（4台磨） □ 400MW工况（4台磨） ＋ 300MW工况（3台磨）
电站轴流式风机的失速喘振与防治
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，如图3所示。
图3 轴流风机旋转失速原理
图4 NOVENCO失速报警装置
图5 失速探针压力的变化
图6 TLT失速报警装置
7 运行中如何判断风机失速
1) 安装有失速报警保护装置的风机， 应课持其管路畅通，装置动作准确。
2)
若该装置失灵，戓未装失速
报警装置，则
2) 在运行调整过程中，若发现一台风 机的电流、压力有突然大辐度的变 化，则该风机失速；
• 如图3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。
3)运行人员应了觧当风机调节装置固 定在某一位置时，风机流量的变化范 围，即从正常运行流量到该角度(动 叶角度或调节静叶的角度)下的失速 流量之间允许的流量变化。在操作风 机所在系统的其它设备时(如一次风 机所在系统的磨煤机时)，避免瞬时 流量减小过大，引起风机失速。
• 4)加装风机运行点监视装置，使运行 人员能看见风机运行在性能曲线上的 位置。
2) 加装防失速装置
3)
为消除轴流风机的失速，多年来学者们进行了
大
4) 量的研究和实验工作，并提出了一些能把失速区向 小
5) 风量方向推移，戓者把压力曲线上的波谷减弱直到 完
6) 全消除的办法。但戓因结构复杂，戓因对风机效率 影
7) 响大，或噪音问题而未能得到广泛应用。直到1974 年
8) 原苏联伊万诺夫提出了一种简单有效的装置--空气 分
• 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 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。