轴流风机风机的结构特点及运行

轴流风机的结构特点及运行

一. 风机概述

风机是一种把机械能转变为流体势能和动能的动力设备。在锅炉上的应用主要是送风机、引风机和一次风机等，它们担负着连续不断地共给燃烧所需要的空气，并把燃烧生成的烟气及飞灰排出炉外的任务。随着锅炉单机容量的增大，为保证机组安全可靠和经济合理的运行，对风机的结构、性能和运行调节也提出了更高更新的要求。离心风机具有结构简单、运行可靠、制造成本较低，效率较高、噪声小、抗腐蚀性能较好的特点，以往锅炉的风机普遍采用离心式风机。现代离心风机普遍采用空心机翼型后弯叶片，其效率可高达85％～92％。但是随着锅炉单机容量的增大，离心风机的容量已经受到叶轮材料强度的限制，不可能使风机的容量随锅炉容量大幅度而按相应比例增大。离心风机过大的尺寸，会给制造、运行等方面带来一定的困难。

轴流风机与离心风机比较有以下主要的特点：

1)轴流风机调节效率高且可一直在高效率区域内工作，其运行费用较离心风机低。轴流风机可以制造成动叶或静叶可调，效率最高可达90％，而采用机翼型叶片的离心式风机效率可达92.8％。虽然在设计负荷时离心风机的效率稍高一点。但当低负荷时，相应风机负荷也减少，则动叶可调轴流风机的效率要比具有入口导向装置调节的离心风机要高许多。当机组负荷为100％时，轴流风机与离心风机的效率分别为86％与84％，当机组负荷降至54％～50％时，轴流风机效率将比离心风机高2.53～2.81倍。

2)轴流风机对风道系统风量变化的适应性优于离心风机。目前对风道系统的阻力计算还不能做到很精确，尤其是锅炉烟道侧运行后的实际阻力与计算值误差较大；在实际运行中，如果煤种变化也会引起所需的风机风量和压头的变化。然而，对于离心风机来说，在设计时要选择合适的风机来适应上述各种要求是困难的。为考虑上述的变化情况，选择风机时其裕量要适当采取大些，则会造成在正常负荷运行时风机的效率会有明显的下降。如果风机的裕量选得偏小，一旦情况变化后，可能会使机组达不到额定出力。而轴流风机采用动叶调节，关小和增大动叶的角度来适应风量、风压的变化，而对风机的效率影响却较小。

3)轴流风机重量轻，低的飞轮效应值等方面比离心风机好。由于轴流风机比离心风机的重量轻，所以支撑风机和电动机的结构基础也较轻，还可以节约基础材料。轴流风机结构紧凑、外形尺寸小，占据空间亦小。如果以相同性能作作对比基础，则轴流风机所占空间尺寸比离心风机小30％左右。

轴流风机有低的飞轮效应值（kg.m2），这是由于轴流风机允许采用较高的转速和较高的流量系数。所以在相同的风量、风压参数下轴流风机的转子重量较轻，即飞轮效应较小，使得轴流风机的启动力矩大大地小于离心风机的启动力矩。一般轴流式送风机的启动力矩只有离心式送风机启动力矩的14.2％～27.8％，因而可明显地减少电动机功率裕量对电动机启动特性的要求，降低电动机的投资。而离心风机由于受到材料强度的限制，叶轮的圆周速度也受到限制。而转速低，使离心风机的转子大而重，飞轮效应显著增大，会使风机的启动带来困难。电动机功率要比正常运行条件下所需的功率大得多，这样在正常运转时，电动机又经常在欠载运转，增加电动机的造价，降低电机的效率。

4)轴流风机的转子结构要比离心风机转子复杂，旋转部件多，制造精度要求高，叶片材料的质量要求也高。再加上轴流风机本身特性，运行中可能要出现喘振现象。所以轴流风机运行可靠性比离心风机稍差一些。但是动叶可调的轴流风机由于从国外引进技术，从设计、结构、材料和制造工艺上加以改进提高，使目前轴流风机的运行可靠性可与离心风机相媲美。

5)轴流风机如与离心风机的性能相同的话，则轴流风机的噪声强度比离心风机高，因为轴流风机的叶片数往往比离心风机多2倍以上，转速也比离心风机高，因此轴流风机的噪

声频率位于较高频程频带。国外资料报导，不装设消声器的轴流送风机的噪声水平可达110～130dB，离心送风机噪声水平约在90～110dB。然而，对于性能相同的两种风机，把噪声消减到允许的噪声标准（85dB），在消声器上所花费的投资相差不大。

二. 轴流风机工作原理

1.机翼的升力原理

如图7-21示。机翼上有一个顺时针方向的环流运动；由于机翼向前运动，以流体相对于机翼来说作自左向右的平流运动。机翼上部平流与环流叠加流速加快，压力降低；机翼下部平流与环流叠加流速减慢，压力升高。这样机翼上、下面产生压力差，此压力差乘以机翼的面积即为升力P。

图7-21机翼的升力原理

图7-22环形叶栅

轴流风机的叶轮是由数个相同的机翼形成一个环型叶栅，若在风机的叶轮上以同一半径展开，如图7-22示。当叶轮旋转时，叶栅以速度u向前运动，气流相对于叶栅产生沿着机翼表面的流动，所以气体对机翼产生升力P，而机翼对流体产生一反作用R。R力分解可得Rm和Ru，Rm使气体获得沿轴向流动的能量，力Ru使气体产生绕轴的旋转运动，所以气流经过叶轮做功后，作绕轴的沿轴向运动。

2.叶翼型理论

轴流风机得名于流体从轴向流入叶轮并沿轴向流出。其工作原理基于叶翼型理论：气体由一个攻角α进入叶轮，在翼背上产生一个大小相等方向相反的作用力，该力使气体排出叶轮呈螺旋形沿轴向向前运动。同时，风机进口处由于压差的作用，气体不断地被吸入。

对动叶可调轴流风机，攻角α越大，翼背的周界越大，则升力越大，风机的压差就越大，而风量越小。当攻角α达到临界值时，气体将离开翼背的型线而发生涡流，致使风机压力大幅度下降而产生失速现象。

轴流式风机中的流体不受离心力的作用，所以由于离心力的作用而升高的静压能为零，

因而它产生的能头远低于离心风机。故一般适用于大流量低扬程的地方。

三. 轴流风机的基本形式

轴流风机有四种基本型式，如图7-23所示：

（a）单个叶轮；（b）单个叶轮后置导叶；（c）单个叶轮前置导叶；（d）单个叶轮前后置导叶

图7-23轴流风机型式

四. 送风机

1.送风机简介：

送风机采用沈阳鼓风机厂生产的ASN-2800/1600动叶可调式轴流风机，通过液压调节系统调节风机叶片的角度，从而达到调节送风机风量的目的。液压调节系统通过一位于风机外部的气动调节装置来驱动。从DCS系统来的电流信号经过调节装置转换成气压信号，气压信号的变化使液压调节装置内部的滑阀产生位移，风机的动叶也随之发生变化。

送风机的主轴承采用油池稀油自润滑方式，推力轴承采用油脂润滑。

送风机采用动叶可调轴流式风机，带有一套独立的液压控制油系统。送风机的液压油是风机动叶调节的动力油。系统主要由两台液压油泵、互为备用的两台滤网、一个油箱电加热器、一个油冷却器等组成。液压油从油箱经液压油泵加压后，将一定压力液压油输送到动叶执行机构。两台滤网和冷油器都装在液压油的回油管道上。用闭式冷却水来冷却液压油回油，以控制液压油温。当滤网差压出现高报警时应将滤网切至备用滤网运行，并联系检修对脏污的滤网进行清洗。

液压油系统的两台液压控制油泵，正常运行时一台运行、一台备用。油泵出口装有一泄压阀，以调节油泵出口压力。液压油箱装有一电加热器，以控制液压油箱内的油温。

表7-31：