电站轴流式风机的失速喘振与防治
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整理课件
• 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。
1) 风机选型设计时留足失速裕量； 按电力行业标准DL/T468-Fra Baidu bibliotek004《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。
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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。
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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。
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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。
化，则该风机失速；
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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。
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8 如何防止轴流风机的失速
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图4 NOVENCO失速报警装置
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图5 失速探针压力的变化
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图6 TLT失速报警装置
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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
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图1 机翼失速原理图
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3 轴流风机压力特性曲线的由来
• 轴流风机压力特性为马鞍形状。这是因为轴流风机的压力遵循机翼升力理论的 缘故。如图2所示。轴流式风机动叶片的冲角随流量的减小而增大。 图2 轴流风机压力特性形成机理
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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。
电站轴流风机的失速喘振与防治
西安热工研究院 刘家钰
2008年7月
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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。
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图3 轴流风机旋转失速原理
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• 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。
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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。
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2 失速喘振机理
• 轴流风机是据机翼理论进行气动设计的， 叶型上的压升取决于翼型的升力，而翼 型的升力除与翼型的形状有关外，主要 取决于冲角α，当叶型确定后，翼型的 升力随着冲角的增加开始成正比的增长， 直到临界冲角值αk时压力达到最大值。 若冲角继续增大，升力会突然下降。这 是由于气流气流突然脱离叶型的凸面 (吸力面)，产生很大旋涡所致。见图1。
• 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。
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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。
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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
• 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。
1) 风机选型设计时留足失速裕量； 按电力行业标准DL/T468-Fra Baidu bibliotek004《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。
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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。
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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。
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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。
化，则该风机失速；
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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。
整理课件
8 如何防止轴流风机的失速
整理课件
图4 NOVENCO失速报警装置
整理课件
图5 失速探针压力的变化
整理课件
图6 TLT失速报警装置
整理课件
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
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图1 机翼失速原理图
整理课件
3 轴流风机压力特性曲线的由来
• 轴流风机压力特性为马鞍形状。这是因为轴流风机的压力遵循机翼升力理论的 缘故。如图2所示。轴流式风机动叶片的冲角随流量的减小而增大。 图2 轴流风机压力特性形成机理
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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。
电站轴流风机的失速喘振与防治
西安热工研究院 刘家钰
2008年7月
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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。
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图3 轴流风机旋转失速原理
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• 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。
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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。
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2 失速喘振机理
• 轴流风机是据机翼理论进行气动设计的， 叶型上的压升取决于翼型的升力，而翼 型的升力除与翼型的形状有关外，主要 取决于冲角α，当叶型确定后，翼型的 升力随着冲角的增加开始成正比的增长， 直到临界冲角值αk时压力达到最大值。 若冲角继续增大，升力会突然下降。这 是由于气流气流突然脱离叶型的凸面 (吸力面)，产生很大旋涡所致。见图1。
• 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。
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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。
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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