高炉轴流风机喘振分析及防喘振控制系统研究讲解
浅析高炉鼓风机喘振事故的原因及防范措施
浅析高炉鼓风机喘振事故的原因及防范措施【摘要】高炉鼓风机防喘振保护、逆流保护是保证机组安全稳定的重要保护之一, 目前控制系统往往由自控人员负责设计完成, 由于对设备的经验、工艺理解存在差距, 容易出现一些问题。
通过对高炉鼓风机喘振、逆流事故的原因分析, 提出了完善改进控制系统的处理措施, 增强了高炉鼓风机安全稳定运行的可靠性, 有效地避免了类似事故的发生。
【关键词】高炉鼓风机喘振原因防范措施前言高炉鼓风机是高炉设备的心脏。
鼓风机所输送的高压风流，经热风炉加热到1100~1200℃，由设在高炉下腹部的环形风管，通过安装在高炉四周的风口吹入高炉内，一方面托住由炉顶部装料钟处加入的炉料；另一方面通过化学还原反应在炉底形成铁水和渣。
如果送风切断，高炉不能继续生产铁水，同时因炉内支撑炉料的力消失，势必炉料下榻，铁水、渣就会飞溅，造成高炉堵风口的重大事故。
因此要求鼓风机组能够随着高炉的冶炼工况实现自动调节和控制，为高炉提供优质，适量的风源，如果鼓风机组防喘振控制出现误动作放风，轻则造成高炉风压波动、影响冶炼质量；重则造成高炉断风后堵风口事故。
因此，为了确保高炉供风，实现机组的安全经济操作，选择合理的安全控制系统（防喘振控制系统）和自动调节系统对高炉的正常生产有着重要的意义。
二、鼓风机喘振现象鼓风机在运行过程中可能会出现这样一种现象，即当负荷低于某一定值时，对高炉的正常供风遭到了破坏，热风的排出量时多时少，忽进忽出，发生强烈的振荡，并发出如同哮喘病人“喘气”的噪声。
此时热风送风出口的压力表、流量表指示大幅度波动。
鼓风机的机身也会随之剧烈振动，并带动出口管道、厂房振动，汽轮机发出周期性间断的吼响声。
这就是我们所说的风机喘振，也叫飞动。
风机喘振是安全运行最大的威胁。
因为喘振造成的后果是非常严重的：1、会使鼓风机转子和静子经受交变应力而断裂。
2、使级间压力失常而引起强烈振动，导致密封及推力轴承损坏。
3、使运动元件和静止元件相碰，造成严重事故。
轴流风机失速与喘振的分析和对策
轴流风机失速与喘振的分析和对策摘要：本文对轴流风机常见的失速以及喘振问题进行了分析，并结合某发电厂#3炉轴流式吸风机的异常现象进行了总结并提出防范措施。
关键词：轴流风机；失速；喘振前言：由于动叶可调轴流风机具有占地面积小、各负荷段效率都较高等优点，近年来火电厂锅炉辅机普遍都采用动叶可调式轴流风机。
动叶可调轴流风机的性能曲线具有驼峰型特性，这就导致了风机接近曲线边缘时可能会导致风机发生失速甚至喘振的现象。
本文分析了某发电厂3号炉乙号吸风机失速的原因，提出了相应的预防措施，以及在机组运行过程中如何避免失速和喘振的发生。
1轴流风机的失速与喘振1.1失速轴流风机普遍采用扭曲机翼型叶片，气流方向与叶片叶弦的夹角α即称为冲角，正常运行时，冲角为零或很小，气流绕过叶片保持稳定的流动状态，如图1（a）所示。
当冲角为正时，即α > 0，且此正冲角超过某一临界值时，叶片背面流动工况开始恶化，在叶片背面尾端出现涡流区，形成“失速”现象，如图1（b）所示。
冲角α大于临界值越多，失速现象就越严重，流体的流动阻力也就越大，严重时还会阻塞叶道，同时风机出力也会随之大幅下降。
风机的叶片在制造及安装过程中，由于各种客观因素的影响，叶片不可能有完全相同的形状和安装角度，因此当运行工况变化时使气流方向发生偏离，各个叶片进口的冲角就不可能完全相同。
当某一叶片进口处的冲角α达到临界值时，就可能首先在该叶片上发生失速，并非是所有叶片都会同时发生失速，失速可能会发生在一个或几个区域，该区域内也可能包括一个或多个叶片。
由于失速区不是静止的，它会从一个叶片向另一个叶片或一组叶片扩散，如图2所示。
假定产生的流动阻塞首先从叶道23开始，其部分气流只能分别流进叶道12和34, 使叶道12 的气流冲角减小, 叶道34的冲角增大,以至于叶道34也发生阻塞, 并逐个向其他叶道传播。
如图3所示，马鞍形曲线M为风机不同安装角的失速点连线，工况点落在马鞍形曲线的左上方，均为不稳定工况区，这条线也称为失速线。
关于轴流风机的喘振及其预防方法
关于轴流风机的喘振及其预防方法发表时间:2002-9-16作者：胡惠源摘要：1 两台轴流风机并联运行特性2台变节距轴流风机可并联运行。
但要注意避免喘振，(后面将作专门讨论)图1所示为2台变节距轴流风机的运行特性。
图1中风机特性为单只风机的特性。
曲线I表示锅炉的阻力曲线。
如果，两台风机是同步调节，工作点1表示锅炉需要的空气体积流量，则工作点2为每台风机的运行点。
事实上的两台风机工况也可不一样。
这种配合很复杂，每台风机可在1到Y之间的任一点工作，而2台风机的风量总和只要等于工作点1的风量即可。
虽然，从图1中可知，为保证其效率最高，每台风机最好在工作点2运行。
设想加大轴流风机的尺寸，以使1台风机运行就能在工作点1运行，。
如果有第2台风机启动，并并入并联运行时，第2台风机一定经过3→X→Y→1，虽然在X到Y时会产生喘振。
解决此问题的方法是在第2台风机投运之前要降低锅炉负荷，使工作点1降下来，降到某值，以确保第2台风机投入并联运行时不会通过喘振区。
2 喘振特性轴流风机有喘振问题，喘振是一种空气动力现象。
如果风机叶片要求提供大于其设计时的推力，在叶片周围则要发生流传的分裂，使得风机不稳定，不能运行在它的正常性能曲线上，这就是发生喘振的原因。
图2中的曲线上标有A的等叶片角是正常风机性能曲线。
每个叶片角曲线有其单独的喘振点，以I表示。
曲线C是把所有的I点相连而成的，称为喘振线。
喘振线上都是喘振区。
3条B虚线表示3个不同叶片角度的特征喘振曲线。
此曲线表示如果发生喘振，风机运行所经历的路径，即如果运行在I点，风机会按B曲线路径运行。
图3表示喘振与锅炉阻力特性的关系。
设正常的锅炉系统的阻力曲线B，由于某种原因(例如主燃料跳闸)而增大，曲线B1为新的锅炉阻力曲线。
运行点X将改变，先沿A到I点，此时发生喘振，再沿喘振特性曲线D工作，D与新的阻力曲线B：的交点X：为新的运行点。
如果系统阻力仍很高(曲线B1)，则风机一直运行在不稳定的喘振情况X l处，但系统阻力下降时，风机则从喘振情况恢复到正常的性能曲线A。
轴流式高炉风机控制系统用防喘振阀的设计(1)
书山有路勤为径，学海无涯苦作舟
轴流式高炉风机控制系统用防喘振阀的设计(1)
1、概述防喘振是各类鼓风机和压缩机的一个特有控制要求。
喘振通常表现为快速的流量振荡或压力振荡, 因而影响风机流量和压力的稳定性。
由于喘振发生时常伴随有反向的轴向推力与反向流动, 从而使风机的效率降低, 寿命缩短, 对风机造成严重危害。
当风机发生喘振或需要放风时, 打开防喘振阀或紧急减压阀, 可以使风机的运行工况点在规定的区域内。
2、工作原理及主要参数2.1、工作原理随着高炉大型化和超高压炉顶的采用, 高炉鼓风系统(防喘振阀具有自动调节和快开功能, 其主要性能参数如下。
公称尺寸DN50～500
公称压力PN6～16
工作介质热空气
工作温度300℃(max)
驱动方式气动+手动
气源压力0.4～0.6MPa
启闭时间调节不限, 紧急快开≤0.5 s
流量特性近似等百分比
3、结构设计防喘振阀主要由三偏心蝶阀((2) 密封圈采用多层次不锈钢金属片制成,具有金属硬密封和弹性软密封的双重密封效果。
同时, 阀座采用硬质合金磨削加工, 表面光洁, 确保了阀门密封性能。
(3) 轴承采用自润滑材料组合, 阀轴采用不锈钢, 确保阀门长期灵活动作。
阀轴密封采用V 形组合或成型填料密封, 确保了阀轴处的介质不外漏。
风机喘振现象原因和防治方法
风机喘振现象原因和防治方法工厂的风机发生喘振，结果因为不了解喘振是什么，错过了最佳的维修时间，导致了设备和轴承损坏，造成了事故，直接影响到了设备得安全运行。
行业里有很多新人不懂得自行诊断设备病症，设备出了问题也不懂得怎么处理，结果导致了一连续的问题，从而酿成大祸。
1、叶片上积灰或者是叶片局部出现剥落层引起的转动不平衡导致的振动值增大；2、叶轮磨损引起的不平衡；3、轴承游隙太大或者是轴承磨损及失效而造成的振动；4、联轴器左右张口、上下张口超过允许偏差值；5、风机基础地脚松动或者是地基下沉造成水平度超过允许值；6、风机转动机械部分产生摩擦（动静部分）引起的振动；7、风机内部支撑部件出现断裂或是连接部件松动造成刚性不足引起振动。
8、动叶片开关不同步引起的振动。
9、运行中引风机入口前设备严重堵塞或者是并列风机调整偏差大也将引起风机喘振。
说明：叶片开度倾角误差大而引起振动，在风机运行过程中部分滑块会发生摩擦逐渐磨损，滑块在调节盘内有较大的活动空间；调节装置部分曲柄弯曲；叶柄轴承发生锈蚀，使得叶片调节困难，部分叶片因卡滞出现角度不一致；叶片受到外力撞击而使叶片变形，使得部分叶片在运行过程中角度不协调。
在其它条件相同的情况下，每个叶片倾角每增加1°，风机振幅增加近1丝。
#1 轴流风机的失速与喘振现象轴流式风机当调节叶片(动叶调节风机为动叶片，静叶调节风机为入口调节叶片)角度固定在某一位置时，在正常工作区域内，风机的压力随风机流量的减小而增加，当流量减小到某一值时压力达到最大、当流量进一步减小时，风机压力和运行电流突然降低，振动和噪音增大这一现象被称为风机失速。
风机失速后有两种不同表现，一是风机仍能稳定运行，即压力、风量、电流保持相对稳定，但噪音增加；风机及其进、出口气流压力承周期性脉动；风机振动常常比正常运行高。
这种现象称之为旋转失速。
另一是风机即压力、风量、电流大幅度波动，噪音异常之大，风机不能稳定运行，风机可能很快遭受灭性损坏，这种现象称之为喘振。
风机的防喘振控制及优化浅析
风机的防喘振控制及优化浅析摘要：喘振是高炉鼓风机固有特性，喘振将严重危害机组的安全运行。
因此，基于风机喘振原理，分析喘振产生原因与危害,并提出了风机的防喘振控制及优化策略，设计抗喘振控制系统具有重要意义，也为同类机组提供技术参考。
关键词：风机；防喘振控制；优化引言高炉鼓风机一般采用透平压缩机，喘振是透平压缩机的固有特性。
喘振现象对透平压缩机的危害极为严重，必须禁止压缩机处于喘振状态。
如果高炉鼓风机浪涌，空气供应被切断，高炉将无法继续生产铁水。
同时，由于支撑炉内矿石、焦炭等物料的力突然丧失，势必造成炉底的铁水和炉渣飞溅，使风口充满炉渣和铁水，造成高炉重大事故。
因此，高炉鼓风机抗喘振的研究对高炉的稳定生产具有积极意义。
1喘振产生原因与危害大型风机一般采用6KV电机驱动风机转子，动调或静调轴流风机。
轴流风机喘振的主要原因归纳为以下两个方面。
(1)内因:严重失速，气流膨胀。
根据风机失速的机理，正常运行时不会发生旋转失速。
只有在风机启动或停止阶段，转速发生变化时，才会发生旋转失速。
(2)外因:风机与管网联合运行情况。
一般来说，网络容量越大，浪涌频率越低，浪涌幅值越大;反之，当网络容量较小时，浪涌频率较高，浪涌幅值较小。
风机喘振危害很大，性能明显恶化，会出现较大的供气波动，破坏生产工艺系统的稳定性，会造成风机本体严重振动，风机部件承受较高的动应力，容易造成静、动部件的摩擦和损坏，对推力轴承产生很大的冲击力，会使轴承合金疲劳开裂甚至烧毁。
在严重的情况下，它会膨胀成逆流，导致风道内温度急剧上升，导致叶片和轴承损坏。
2防喘振的基本原理风机运行时，当气体介质固定，在一定的转速、压力、温度和压差下，可以计算出一个最小的流点。
当流量低于这个值时，风机的性能就会变得非常不稳定，也就是说风机会出现喘振，这个点也叫喘振点。
喘振点与风机内气体的分子量、进口压力、温度、压差和出口压力、温度和压差有关。
不同条件下浪涌点的位置是不同的，所以可以在不同条件下计算多个浪涌点，然后将这些点连接起来得到一条线，这条线称为浪涌线。
高炉轴流风机防喘振控制优化及实施
上 ，形成耐磨板 ，然后再根据需 要 卷 制成不 同的衬 套镶嵌在接管 及调 节蝶 阀内 ，从而提 高半净煤 气调压 阀组 抗冲刷的能 力。 通 过 三 维 模 拟 及 用 户现 场 使 用 ，增加 导流柱和耐 磨衬套的半净 煤气调 压阀组使用 寿命较改进前的
用寿命短的瓶颈问题。新型半净煤气调压阀组的研制，可有效降低炼铁高
行 ，另 一方面可能制约 风机供风能力的充分发挥 。
高炉鼓 风机是 高炉炼铁 生产的 关键动 力设备 ，为确保鼓风 机的安 全稳定运 行，在其控制 系统 中必须 配备防喘振 自动控 制 ，并应 兼顾高 炉生产 、机组 安全 、节能 降耗等各
方因 素，高炉作为鼓风 机供风的 负 载 ，Ｉ 炉内状 况瞬息万变 ，鼓风阻 力
【 关 键 词 】 轴 流 风 机 防 喘
振 优化 实 施
振控 制 侧重于保护 鼓风机 ，加之 防喘振控 制品质 不高 ，２ ０ １ ０ 年 投产以 来 ， 防喘振控 制系统运行状况不甚理想 ，主要表现在 以 下几方面。
一
、
前言
１ ）防喘阀开 度基本在 ｌ Ｏ ％左右 ，轴流 风机经常处 于放 风状态 ， 造 成大 量无谓能量损失 ，放风噪声污染严 重。 ２ ）防喘振的控 制品 质有 待提 高 ：一旦高炉路 况不顺 ，鼓 风阻 力增 大使 风机 工况点进 入调节 区时 ，通 常是采 用人 工紧急干预 打开防 喘阀 ，使工况 点 回到稳定工作区 ，保守的安全意识使 工况点总是远 离防喘振线 。 ３ ）不 同人 口温度对 风机 喘振 性能 有较 大影 响 ，采 用 固定 的喘振 性能 曲线 不能真 实地反映 风机喘 振性能 ，一 方面 可能影 响 风机 的安全 、稳定运
为计算依据 ，采用 的常规 的Ｐ Ｉ Ｄ 运
高炉鼓风机防喘振控制系统的分析与研究
高炉鼓风机防喘振控制系统的分析与研究作者：郑海生来源：《科技资讯》2014年第04期摘要：本文首先探讨了轴流压缩机喘振发生机理及其危害，提出了高炉鼓风机防喘振控制的必要性，然后以某钢厂大型高炉鼓风机为例对防喘振控制系统作了详细分析与研究，同时在分析与研究的基础上对湛江钢铁高炉鼓风项目提出了一些合理的优化和改进建议。
关键词：高炉鼓风机喘振防喘振控制优化中图分类号：TH442 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）02（a）-0155-02高炉鼓风机是高炉设备的心脏，所输送的高压风流经热风炉加热到约1300 ℃，由设在高炉炉腹下的环型风管，通过安装在高炉四周的风口吹入高炉内。
万一送风切断，高炉不能继续生产铁水，同时因炉内支撑矿石、焦炭等料物的力突然消失，势必料物下榻，且炉底的铁水、渣就会飞溅，使风口灌渣、灌铁水，这就形成高炉重大事故[1]。
喘振是透平压缩机械的固有特性，对轴流压缩机所造成的危害极其严重，一旦喘振机理发展成逆流，在极短时间使高炉鼓风机毁坏，在世界各国都有事故先例，我国的高炉鼓风机中也发生过逆流事故，造成机组全部损坏[2]。
基于防喘振控制技术的重要性、复杂性和难度性，本课题针对高炉鼓风机防喘振控制系统的分析与研究有着重要的意义。
1 喘振发生机理在生产中，轴流式压缩机总是与管网一起联合工作[3]。
图1为压缩机和管网联合工作性能曲线，曲线I是管网的阻力线，曲线ABC为压缩机的特性线，P为管网压力，Q为压缩机进口流量。
正常工作时，机、网在两曲线交点B工作。
随着高炉炉况的变化或管网阻力增加，则管网阻力线从位置I移到II，机、网系统工作点向上移动，工况向小流量偏移。
当流量减少到正常工作允许最小值时，工作点移到C点，此时压缩机通道受阻堵塞，因失速而造成特性曲线出现断裂，使气流产生强烈脉动，出口压力突然下降至G点。
由C点过度至G点是随外界管路容积的影响，容量越大，过渡状态越复杂，当容量足够大时，这种过渡可能使倒向气流超过极限F点，从而解除失速恢复正常B点。
高炉风机防喘振先进控制技术
高炉风机防喘振先进控制技术高炉鼓风机是炼铁过程中的核心动力设备，对于整个钢铁企业而言，鼓风机的运行状态与企业的产量、效益、安全息息相关，防喘振控制作为高炉风机控制中最重要的一环，其控制效果完善与否，在很大程度上决定了能否充分发挥鼓风机的潜能，为高炉提供一个安全、稳定、高效的风源，保证高炉达到理想的利用系数。
一、目前在炼铁行业高炉风机防喘振控制技术中普遍存在的问题1．“保风机”与“保高炉”之间的矛盾：在防喘振控制回路中，由于缺少完备的数学算法，在工况点接近喘振线时，“保风机”和“保高炉”往往成为一对不可调和的矛盾。
防喘振动作的速度主要由调节器的增益值来决定，在调试过程中，往往对增益值如何设定感到两为其难：如增大数值，防喘振阀在动作时打开得过快、过大势必会产生较大的流量和压力波动，这种波动是高炉正常生产中无法接受的。
如减小数值，又不能保证在工况点上升较快的情况下保证风机不进入喘振区。
产生这一矛盾根本的原因是防喘振控制回路设计的出发点是保护风机本体，对如何在保护风机的同时又保护高炉的正常生产缺少必要的考虑。
目前普遍应用的防喘振控制效果的现实情况是：一旦工况点越过防喘振线，防喘振阀进行调节动作，工况点在2~3秒钟内由接近喘振区域被向下拉至距离防喘线以下，风机出口压力的波动至少会超过40kPa，在高炉憋压比较突然的情况下，压力的波动甚至可能达到100~150kPa，这样幅度的波动远远超过了高炉操作所允许的范围。
一般来说，导致来自高炉的阻力增大、风机工况接近喘振线的原因可能是以下几种：在热风炉切换的过程中操作不慎、高炉炉料下落、炉顶煤气压力控制不稳等，这些原因都可能导致炉料料层透气性下降、高炉工况恶化。
从维持高炉工况的角度出发，在这种情况下，最需要的就是高炉风机能够保证稳定的送风压力，使高炉工况得以好转，而由于防喘振控制的局限性，往往恰是在这一时候，供风压力最不稳定，导致和加剧了高炉座料，而高炉工况一旦变坏后往往需要几天的时间才能逐渐恢复，由此给炼铁企业造成巨大的经济损失。
轴流式高炉鼓风机防喘振
轴流式高炉鼓风机防喘振汇报人：日期:•轴流式高炉鼓风机概述•喘振现象与危害•防喘振技术与措施•实际应用与效果评估•结论与展望01轴流式高炉鼓风机概述工作原理结构组成轴流式高炉鼓风机的工作原理炼铁核心设备高炉鼓风机的性能及运行状态直接关系到高炉内的气流分布、燃烧效率等关键指标，进而影响到炼铁效率。
影响炼铁效率设备维护与管理高炉鼓风机在炼铁工艺中的地位稳定运行范围宽轴流式高炉鼓风机具有较宽的稳定运行范围，能够适应不同工况下的气流需求。
高效节能轴流式高炉鼓风机采用先进的叶轮设计和高效扩压器，具有较高的气动效率，能够实现节能降耗。
抗喘振能力强通过采取一系列防喘振措施，如设置回流阀、采用可变进口导叶等，轴流式高炉鼓风机具有较强的抗喘振能力，确保在各种工况下稳定运行。
轴流式高炉鼓风机的运行特性02喘振现象与危害喘振时，风机的压力和流量会产生周期性的波动。
喘振现象的定义压力和流量波动气流不稳定降低效率机械设备损坏缩短使用寿命030201喘振对高炉鼓风机的影响喘振对炼铁工艺的危害03防喘振技术与措施被动防喘技术主动防喘技术常用的防喘振技术防喘振控制系统的设计与实现控制系统硬件设计控制算法设计实时监测与故障诊断定期维护与检修定期对鼓风机进行维护保养，检查叶轮、轴承等关键部件的磨损情况，及时更换损坏部件，确保鼓风机处于良好运行状态，降低喘振风险。
预处理操作在启动鼓风机前，对进口管道进行预热、预冷处理，以减少气流中的水分和杂质，降低喘振风险。
平稳升速在鼓风机启动和运行过程中，要控制升速速率在合适范围内，避免过快升速导致气流不稳定而引发喘振。
及时调整导叶角度根据高炉工况和鼓风机的运行参数，实时调整进口导叶的角度，确保气流稳定、连续，防止喘振发生。
高炉鼓风机防喘振的操作策略04实际应用与效果评估防喘振技术在某高炉的应用应用背景01技术方案02实施过程03能耗降低维护成本减少性能提升防喘振措施实施前后的性能对比智能化自适应性绿色环保未来防喘振技术的研究与发展方向05结论与展望提高设备稳定性防喘振技术能够显著减少高炉鼓风机的喘振现象，提高设备的运行稳定性，降低故障率。
浅析轴流风机及其防喘振技术
浅析轴流风机及其防喘振技术摘要：轴流风机适用范围非常普遍，生活中随处可见，为人们的生活提供了极大的便利，其虽然结构简单，但是对于数据要求非常高，因此，本文介绍了轴流风机的结构，尤其是防喘振装置，可有效地对风机的喘振进行消除，提高风机的性能。
关键词：轴流风机、防喘振、轮毂、风叶轴流风机通常用在流量要求较高而压力要求较低的场合，可用于冶金、化工、轻工、食品、医药设备、机械设备及民用建筑等场所通风换气或加强散热之用。
1、轴流风机工作原理当叶轮旋转时，气体从进风口轴向进入叶轮，受到叶轮上叶片的推挤而使气体的能量升高，然后流入导叶。
导叶将偏转气流变为轴向流动，同时将气体导入扩压管，进一步将气体动能转换为压力能，最后引入工作管路。
2、轴流风机结构轴流风机主要由叶轮、机壳、电动机等零部件组成，叶轮包括若干风叶和轮毂。
2.1机壳机壳采用圆形，由风筒、机架板和支架组成，其具有直角弯曲形状，使电机可以放在管道外部。
2.2轮毂轮毂包括相互固连的二个轮毂盘，轮毂盘的轴心上设有轴套安装孔，轮毂盘靠近外周端设有一圈固定面，装配时，把二个轮毂盘的固定面相向而固定。
固定面之间设有若干个叶柄抱箍，固定面上设有以轮毂盘轴心为圆心的环状法向定位槽，叶柄抱箍与固定面的连接面对应位置上设有法向定位棱，法向定位槽与法向定位棱相匹配。
叶柄抱箍包括上叶柄抱箍和下叶柄抱箍，上叶柄抱箍和下叶柄抱箍的结合面上分别设有半圆状的叶柄安装面。
为了使叶柄抱箍与沿轮毂盘之间在径向方向上的定位，固定面上还设有若干个径向定位槽，径向定位槽的延长线相交于轮毂盘的轴心，叶柄抱箍与固定面的连接面对应位置上设有径向定位棱，径向定位槽与径向定位棱相匹配，设风叶的数量为N，N≥2，径向定位槽包括一个基准径向定位槽和M个分径向定位槽，M＝N-1，径向定位槽沿轮毂盘的固定面呈圆周均匀分布。
这样，分径向定位槽与基准径向定位槽之间具有一个角度β＝306度÷N或其2至M的整数倍。
轴流风机的失速和喘振及预防(精)
轴流风机的失速和喘振及预防轴流式风机在运转时气流是沿着轴向进入风机室，空气在风机叶轮处受挤压，又沿着轴向流出的风机，空气在不断旋转的叶轮处获得能量。
轴流式风机负荷调节是根据控制系统发出指令，伺服机带动液压缸调节输入杆，液压缸缸体发生轴向位移，推力盘轴向位移，带动所有叶片同步转动角度，来调节风机的出力（一次风机主轴为中空轴，中间有一连接杆，连接前后两级推力盘，通过液压缸的带动，两级推力盘同步移动，从而两级叶片同步转动）。
送风机叶片转动角度范围（－30～＋10°），一次风机叶片转动角度范围（－30～＋15°）。
液压缸调节原理：叶片需开大时，伺服机带动调节杆向开大的方向旋转一定角度，则伺服阀芯向后移动，液压油进入液压缸体后腔，前腔油通过回油管返回至油箱，液压缸体向后移动，叶片开大，此时和缸体连在一起的反馈杆也一同向后移动，而反馈杆带动伺服阀套向后移动相同的距离，从而堵住进油孔，停止进油，保持叶片在某一开度；若叶片需关小时，伺服机带动调节杆向关小的方向旋转一定角度，则伺服阀芯向前移动，液压油进入液压缸体前腔，后腔油通过回油管返回至油箱，液压缸体向前移动，叶片关小，此时和缸体连在一起的反馈杆也一同向前移动，而反馈杆带动伺服阀套向前移动相同的距离，从而堵住进油孔，停止进油，保持叶片在某一开度。
液压缸调节头处各阀、轴封的微量泄漏油通过泄漏油管返回的油箱。
一、轴流风机的失速与喘振1、轴流风机的失速轴流风机叶片通常都是流线型的，设计工况下运行时，气流冲角（气流方向与叶片叶弦的夹角α即为冲角）为零或很小，气流则绕过机翼型叶片而保持流线平稳的状态，如图1a所示；当气流与叶片进口形成正冲角且此正冲角超过某一临界值时，叶片背面流动工况则开始恶化，边界层受到破坏，在叶片背面尾端出现涡流区，即所谓“失速”现象，如图1b所示；冲角α大于临界值越多，失速现象就越严重，流体的流动阻力也就越大，严重时还会使叶道阻塞，同时风机风压也会随之迅速降低。
高炉鼓风机防喘振控制策略研究的开题报告
高炉鼓风机防喘振控制策略研究的开题报告
一、研究背景和意义：
高炉鼓风机是高炉生产中关键的设备之一，其工作稳定性和运行效率对高炉的生产效率和经济效益有着重要的影响。
但是在工作过程中，高炉鼓风机有时会出现喘振
现象，严重影响了其工作效率和寿命，甚至会对整个高炉生产造成不良影响。
因此，对高炉鼓风机防喘振控制策略的研究具有十分重要的实际意义。
本文将探究高炉鼓风机喘振的成因、防控措施，试图制定一套有效的防喘振控制策略，为高炉
鼓风机的正常工作提供技术保障。
二、研究内容和方法：
1. 喘振成因分析：对高炉鼓风机的工作原理、机械和结构特点进行深入分析，探讨喘振产生的原因，如叶轮不平衡、气流不稳定等。
2. 喘振防控技术研究：研究喘振防控技术的现状，并对其进行归纳总结，探讨其适用性和实用性，并提出针对高炉鼓风机防喘振的控制策略。
3. 控制系统设计：依据前两部分研究成果，设计一套高炉鼓风机防喘振控制系统，包括传感器、控制器、执行器等组成的闭环控制系统，并进行测试验证。
4. 结果分析：对系统测试的结果进行数据分析和实验比对，评估系统的效果和性能，以及控制策略的优缺点和可行性。
三、研究计划和进度：
1. 第一阶段（1个月）：完成高炉鼓风机的工作原理和喘振成因分析，并撰写相关文献综述。
2. 第二阶段（2个月）：综述当前高炉鼓风机喘振防控技术，探讨其适用性和实用性，并提出控制策略。
3. 第三阶段（3个月）：设计高炉鼓风机防喘振控制系统，进行测试验证，并分析实验结果。
4. 第四阶段（1个月）：撰写论文并进行系统综合分析。
以上是本文高炉鼓风机防喘振控制策略研究的开题报告，谢谢审阅。
喘振控制在高炉鼓风机系统中的应用
喘振控制在高炉鼓风机系统中的应用本文概述了喘振控制在高炉鼓风机系统中的应用，并详细地介绍了喘振曲线的形成过程、喘振系统的基本原则以及逆流保护系统的作用。
标签喘振；临界喘振点；喘振线；逆流前言在风机系统中喘振是特有的不正常工况，风机（轴流压缩机）绝对禁止在喘振工况下运行，为此，设置了防喘振控制系统。
当风机接近喘振工况时，控制系统调节放风阀打开某一开度，使风机的工况得以改变，从而避免进入喘振区。
1 喘振控制系统介绍设曲线（1）为管网系统的阻力线，当静叶开度为a时，曲线（1）与特性曲线a的交点A就是压缩机此时稳定工况点。
如果静叶开度a不变，而管网阻力增加，则工况点会沿曲线a上移，当超过某点B，就会发现压缩机输出流量和排气压力出现紊乱，发生如同哮喘病人喘气般的响声，机器发生振动，所以形象地称为喘振。
B点称为临界喘振点。
显然，在不同的静叶开度下重复上述过程，都存在这样一个临界喘振点，将所有喘振点联起来形成的曲线，称为喘振线。
喘振线以上的区域称为喘振区，压缩机只允许在喘振线以下的区域运行。
喘振形成的原因是很复杂的，简单说明如下：当进气量过小时，在叶片凸侧面将出现气流分离现象，当气流分离现象严重时，造成压缩机排气压力降低，如果管网容量较大，压力较高，则管网压力大于排气压力，使压缩机排气量更加减少，加剧气流分离现象，联锁反应的结果会使压缩机排气量为零，甚至为负（管网向压缩机倒流），但管网压力也不是维持不变的，随着管网向工艺排气，它的压力也在下降，当下降到低于压缩机排气压力时（因压缩机仍在旋转，产生压力），压缩机又会向管网排气，使管网压力回升，如果管网阻力线不变，仍是曲线（2），则又会周而复始地重复上述循环，形成气流的忽小忽大，忽进忽出的喘振。
2 喘振系统的基本原则Fig. 2 Anti-surge control system performance curve由上述喘振形成过程可以看出，在一定的排气压力下，防止风机流量过小，就能避免喘振。
轴流式高炉鼓风机防喘振的探究混
轴流式高炉鼓风机防喘振的探究混随着我国经济的发展科技水平的逐步提高，同时也带动了各个领域的发展进步，在钢铁产业的发展上我国已经取得了较好的成绩，在一些大中型的企业中对于生产钢铁的基础设施最常见的一个设备就是轴流式的高炉鼓风机，但是随着时间的推移在轴流式的高炉鼓风机防喘振的实际工作中出现了一些不合理的现象。
文章主要是对于在工作中所出现的问题进行详细的分析探究，并找出适当的解决方法，希望能够对此发展有所裨益。
标签：轴流式；高炉鼓风机；防喘振轴流式风机，就是与风叶的轴同方向的气流（即风的流向和轴平行），比如说电风扇、空调外机等，风扇就是轴流方式运行风机，轴流式风机又叫局部通风机。
它是工矿企业常用的一种风机，它和一般的风机有着一定的区别，轴流式风机的电机和风叶都在一个圆筒里，外形就是一个筒形用于局部通风安装方便，通风换气效果明顯、安全，可以接风筒把风送到指定的区域。
1 喘振的基本含义以及产生原因和表现形式1.1 喘振的基本含义喘振是透平式压缩机（也叫叶片式压缩机）在流量减少到一定程度时所发生的一种非正常工况下的振动。
离心式压缩机是透平式压缩机的一种形式，喘振对于离心式压缩机有着很严重的危害，简单来说就是流体机械及其管道中介质的周期性振荡，是介质受到周期性吸入和排出的激励作用而发生的机械振动[1]。
1.2 喘振的产生原因“喘振”顾名思义就像人哮喘一样，风机出现周期性的出风与倒流，相对来讲轴流式风机更容易发生喘振，严重的喘振会导致风机叶片疲劳损坏。
喘振的产生与流体机械和管道的特性有关，管道系统的容量越大，则喘振越强，频率越低，产品一般都附有压力-流量特性曲线，据此可确定喘振点、喘振边界线或喘振区，流体机械的喘振会破坏机器内部介质的流动规律性，产生机械噪声从而引起工作部件的强烈振动，加速轴承和密封的损坏，一旦喘振引起管道、机器及其基础共振时还会造成严重后果。
1.3 喘振的表现形式轴流式高炉风机的喘振现象主要是表现在两个方面，其一是电流减小且频繁摆动、出口风压下降摆动；其二是风机声音异常噪声大、振动大、机壳温度升高、引送风机喘振动使炉膛负压波动燃烧不稳。
高炉鼓风机喘振事故的原因分析及防范措施
高炉鼓风机喘振事故的原因分析及防范措施1 概述高炉鼓风机防喘振保护、逆流保护是保证机组安全稳定的重要保护之一。
目前控制系统往往由自控人员负责设计完成，由于对设备的经验、工艺理解存在差距，容易出现一些问题。
2 设备简介为解决高炉无备用机组的不利局面。
2001年建设安装了一套电机拖动的全静叶可调轴流鼓风机。
电动机为西门子制造的无刷励磁同步电动机。
额定功率36 140 kW，转速3 000 dmin，采用变频启动方式启动，轴流鼓风机为由陕西鼓风机厂制造，型号为AV100—17。
风机出口压力0．43 MPa。
7 000 mVmin(表压)，控制系统硬件采用西门子产品，由首钢高新公司组态。
3 事故经过2002年9月10日，风机正常给高炉送风，出口压力0．356 MPa，吸入风量5 420 mVmin，静叶角度51。
，电机电流1 340 A。
16：50机组出口风压突然由0．356 MPa下降至0．2 MPa。
16：52由于风机轴振动高报警，机组跳闸停机，17：06大车停止。
停机时。
风机仪表显示：风机轴振动高报警、安全运行报警、急停报警，无其他报警显示。
机组惰走时间较正常停机时明显缩短。
并在风机吸入侧有明显异音，9月11日风机解体后，发现风机转子动静叶损坏严重。
其中风机动叶片顶部第一至第三级严重烧损，第四至第八级磨损较重。
第九至十七级部分磨损，且第一至第十二级动叶片有松动现象。
转子级间主轴外径圆周面上有不同程度擦痕(第十六、十七级除外)，转子进气侧轴封密封片严重磨损。
静叶入口导叶受损严重，叶根部都有直径约40 mm、呈半圆形缺损，第一至第二级静叶片顶部磨损较重，第三至第十七级有不同程度的磨损。
上承缸前三级内壁面有十六道裂纹，最长约100 mm，宽约0．5 mm；下承缸前四级有七道裂纹。
最长约80 mill，宽约0．5mm；上、下承缸均有不同程度变形(风机解体时，转子已无法正常从下承缸中吊出)。
风机两侧静叶伺服缸活塞杆弯曲，联接螺栓损坏。
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高炉轴流风机喘振分析及防喘振控制系统研究张红庆陕西维远科技有限公司 710054摘要：本文介绍了轴流风机喘振现象的形成机理、不同气温条件下喘振曲线的动态补偿方法，分析了常见的传统防喘振控制工艺中存在的不足，以及先进防喘振控制技术应用于高炉轴流风机的优化控制策略。
关键词：轴流鼓风机；防喘振；优化控制引言目前静叶可调式轴流风机在钢铁企业400~2000m3的高炉上已普遍使用。
在高炉风机的控制系统中，防喘振控制系统是最核心的控制环节，必须综合考虑高炉生产、机组安全、节能降耗等多方面需求，如果在控制工艺中采用常规的简单、粗放的设计方法，不仅能耗浪费严重，也是极大的安全隐患。
本文介绍的高精度防喘振控制系统，不仅可以更有效地保证机组和安全和稳定，同时也可以充份发挥机组的最大性能范围，对高炉安全性和产量的提高起到显著的促进作用。
轴流风机喘振现象的本质为了更好地理解和设计防喘振控制系统，有必要对轴流压缩机形成发生喘振现象的本质原因加以说明。
轴流风机转子的叶片呈多级排列，每一级叶片环绕转子形成一组叶栅。
空气流经过多级叶栅逐级压缩传递，最终经末级叶栅到达出口。
在一定的静叶角度下，气体的流量与风机出口的压力有关，压力越高，流量越低。
喘振是指风机达到出口压力极高、流量极低极限后的工况突变。
气流冲角及叶片背面表层气流脱离失速现象气流沿轴向进入叶栅时，气流方向与风机叶片之间的夹角称为气流冲角。
随着压力的增高，入口流量愈小，气流冲角也就愈大。
当气流冲角增大到一定程度时，沿叶片的非工作面将发生气流脱离现象。
这种现象称为脱流或失速。
失速是叶轮式轴流输送设备都会遇到的一种现象，失速又叫旋转脱流，即由于气体对叶片的冲角过大而使得气流的流线脱离叶片表面，结果叶片表面处的气流变为紊流，同时可导致叶片颤振。
失速区沿叶栅旋转传递和不断扩展，就会引起压缩机的工况突变，即喘振。
气流冲角增大至一定程度后，沿叶片背面形成气流脱离现象示意图当风机发生喘振时，整个风机的管网系统气流周期性振荡现象，这时，轴流风机虽然仍在旋转，但对气体所做的功却不能提高风机的流量和压力，而是基本上转化为空气热能。
风机的气动参数（流量、压力）将作大幅度的纵向脉动，且发出低沉的异常声音和震动。
在轴流风机发生喘振时，纵向推力来回振荡会导致致密封瓦及推力轴承损坏，另外，机组内部温度急聚增加，会造成叶片软熔、变形、碰撞断裂，甚至会在短时间内摧毁风机全部叶片。
高精度防喘振控制系统的实现1、高精度调节回路：防喘振系统的首要目标是确保机组和高炉生产的安全。
高炉轴流风机一旦发生喘振，供风将完全中断，造成高炉塌料影响炉况，严重时可能导致渣铁灌死风口。
因此喘振现象不仅严重威胁机组设备的安全，也有可能对高炉生产造成巨大损失。
防喘振系统对工况变化的反应必须足够灵敏，保证在生产过程中能够避免此类情况的发生。
另外，防喘振调节系统不仅仅要防止风机发生喘振，更要保证生产全过程中供风的稳定。
防喘调节过程必须在无需操作干预的情况下，实现全自动化高精度调节，保证供风压力不因防喘调节而发生变化和波动。
在高炉风机控制应用实践中发现，当由于工艺管网阻力发生扰动，防喘振阀进行调节动作时，要同时做到供风稳定和防止风机喘振这两种后果是非常困难的，“保风机”和“保高炉”似乎是一对不可调和的矛盾。
由于高炉、热风炉存在巨大的管网容量，导致调节对象（排气压力）具有很强的滞后性，如果采用的常规的PID调节回路，无法使工况点被稳定控制在调节线附近。
在高精度防喘振控制回路的设计中，不是将排气压力直接做为调节对象，而是采用工艺阻尼补偿计算的方式做为主要调节手段。
风机出口压力的变化，归根结底是由于高炉工艺阻力的变化引起的。
当高炉料层厚度、密度增加，或出现悬料等工况时，都有可能造成供风压力增加。
另外，TRT和热风炉操作时也有可能造成风压波动。
为了计算工艺阻力的变化情况，我们把整个工艺系统简化成一个3容积为800m左右的气体容器，所有工艺阻力的变化都等价于容器出口的一个假想的调节阀开度的变化，而风机则相当于一个恒量的气流源。
工艺系统内的压力可以用气体方程表示：P=K*ρ/VP 气体压力 kPaK 常数ρ 气体质量总量V 工艺系统管网总容量 m3工艺阻力增大，相当于这个假想的调节阀的开度减小，整个工艺系统的进风流量大于出风流量，气体压力增加，在1秒钟时间内，压力的变化量与管网内的气体总容量变化成正比：⊿P=K*⊿ρ/V = K*(Qin-Qout)/V⊿P: 工况点移动速度 kPa/sQin: 风机供风流量（近似为恒定值） m3/sQout：工艺出口假想调节阀流量 m3/s根据以上公式，只要我们通过一阶微分计算出工况点的的移运速率⊿P，即可以根据管网容量的大小，使用气体方程反推出工艺阻力在一定控制周期内的实际变化，进而控制防喘阀开度向相反方向等比例调节，补偿工艺阻尼的变化。
实践结果表明，在高炉风机防喘振控制系统中采用工艺阻尼模型的控制效果明显优于将排气压力做为直接调节对象，可以做到在不需要人为干预的情况下，自动将工况点稳定控制在防喘调节线附近，压力没有任何波动、振荡现象。
另外，在高炉偶尔发生异常情况，憋风、憋压时，能够及时迅速地调节调节阀打开一定角度，即能够避免风机喘振，又能保持供风的持续稳定。
2、性能曲线补偿：在不同的气温下，同等体积的空气密度不同，温度越高，气体密度越低，喘振点能达到的实际压力越低。
如果忽略喘振曲线随气温改变产生的实际变化，则无法确保运行的安全，也无法发挥机组的最佳性能。
河北省四季温差较大，冬季极低气温为-10℃，夏季极限高温接近40℃。
下图是一台AV50-13风机在不同气温条件下的理论喘振性能曲线：由上到下，分别是风机入口温度为-10℃，0℃，10℃，20℃，30℃，40℃时的喘振曲线曲线上的正方形小节点（由左至右）分别表示静叶角度为25、35、45、55、65度由上图可以看出，这台AV50-13轴流风机在-10℃和+40℃两种极端气温条件下，在常用静叶角度55°左右时，喘振点压力分别为448kPa和338kPa。
在极高和极低温条件下，对应同一喉部差压，喘振点压力值的变化幅度为100kPa 左右，这一数值远远超过了喘振线与防喘调节线之间的裕量。
也就是说，如果喘振曲线的温度补偿被忽略，就有可能无法保证工况控制范围处于安全区域内，也有可能因调节线位置不正确而产生不必要的放风能耗和风机供风能力不足。
在以压缩机入口差压为横座标，压缩机压比为纵座标的防喘振工况图中，对于压比的温度补偿应用以下算式：⎧⎡P2'(A)⎪T1⎢⎛P2(A)⎞⎜⎟=⎨⎜⎢P1(A)⎪T2⎝P1(A)⎟⎠⎣⎩⎢α−1α⎤⎫⎪−1⎥+1⎬⎥⎪⎥⎦⎭αα+1其中P2’/P1为经过温度补偿后的压比，P2/P1为压力实际测量喘振点压比。
α为等熵指数，对于空气而言，数值为1.4。
上式中压力值均为绝对压力（A），温度值单位为开尔文（K）。
如果忽略大气压的变化和风机入口滤芯压损，则可近似认为P1=100kPa，并且以表压值和摄氏度做为计量单位，上式即转换为：⎧⎡P2'+100⎪T1+273.15⎢⎛P2+100⎞=⎨⎜⎟⎢T+1002273.15100⎝⎠⎪⎣⎩α−1α⎤⎫⎪−1⎥+1⎬⎥⎪⎦⎭αα+1对于压缩机入口差压(或喉部差压)来说，也需要进行温度补偿：ΔP'T1+273.15=ΔPT1'+273.15使用上述公式对轴流风机的喘振性能曲线进行补偿，其结果与实测值能够准确吻合。
通过对同一台AV50-12风机在冬季（平均-5.5℃）和夏季（平均33℃）进行两次喘振性能实验，夏季实测得到喘振点与冬季喘振曲线的理论温度补偿结果非常接近，最大误差不超过5kPa:冬季实测夏季实测根据冬季数据补偿理论值静叶角度（°）排气压力（kPa）喉部差压（kPa）入口温度（℃）静叶角度（°）排气压力（kPa）喉部差压（kPa）入口温度（℃）排气压力（kPa）喉部差压（kPa）平均入口温度（℃）1 32.2* 264 3.62 -5.68 32.3* 219.2 3.21 31.20 216.3 3.162 41.9* 357.2 5.06 -5.66 41.7* 294.5 4.50 31.74 289.2 4.4233.03 51.7* 423.1 6.67 -5.42 51.9* 343.7 5.95 33.05 340.7 5.834 61.7 467.8 9.37 -5.32 62.1* 380.5 8.40 33.57 375.5 8.20该风机在冬季和夏季实测喘振曲线结果“ * ” 表示实际达到喘振将上表数据绘制成坐标曲线直观显示如下：上图中两条红色实线分别表示冬季和夏季喘振曲线实测结果，蓝色虚线表示根据冬季测试结果，补偿计算得到的理论夏季喘振曲线，与实测值基本吻合。
控制效果总结通过技改项目的实施，我公司在高炉风机上相继应用了高精度防喘振调节系统（简称PCBB），与原有的常规控制方式相比，在春秋季（气温20度）风机的最大排气压力提高20~30Kpa左右，冬季（气温10度以下）提高40Kpa左右。
运行过程中风机防喘振阀开度减小或达到完全关闭，消除了大量不必要的放风能耗，节能降耗效益十分显著。
另外，运行过程中，风机在各种工况下都可以向高炉提供稳定的风压，在调节过程中送风压力保持平稳，供风稳定性和持续性良好。
[参考文献][1] 乐志成，吕灿，轴流压缩机，北京：机械工业出版社，1980：138~146[2] 王再英，轴流风机防喘振分析及基于SLPC的防喘振控制系统设计，化工自动化与仪表，2005，32(4)，61~64Analysis of Anti Surge Control System for Blast Furnace Blowers The microcosmic analysis of axial blower surge phenomenon is introduced, as well as the temperature compensating calculation for dynamic anti-surge line. The method of an advanced anti surge control strategy, which works more effectively and safer, can be used to optimize the conventional control system for BF blowers.KEY WORDS: Anti-Surge Control, Axial Blower, Optimized Control。