引風機失速、喘振的異常分析及處理措施

山東省龍口市東海工業(yè)園東海熱電廠 楊海利

1 引風機出現(xiàn)喘振和失速異常的現(xiàn)象分析

1.1異常機理分析

葉片氣流沖角是指葉片的面與氣流之間的夾角，當處于正常狀況下引風機的沖角較小，氣流能夠繞過翼型葉片保持流線狀態(tài)，當氣流與葉片進口角出現(xiàn)一定偏離時，會形成正沖角，之后正沖角度越大，一旦超過臨界值會使葉片背面流動處于惡化并使得邊界層受到破壞，在葉片背面位置會出現(xiàn)渦流區(qū)域。一旦引角超過臨界值且該值偏離度越大，則表明失速更加嚴重，甚至還會從一定程度上增加流體阻力，堵塞流道，降低風速、風機風壓，使其進入不穩(wěn)定狀態(tài)，即出現(xiàn)喘振等異?，F(xiàn)象。

風機處于不穩(wěn)定區(qū)域時會引起壓力、風量以及電流大幅度增加以及風機劇烈振動，管道振動等均被稱為是喘振現(xiàn)象。對于高壓、大容量風機來說，其產(chǎn)生喘振危害是比較大的，會影響軸承以及設(shè)備的使用壽命，同時對于鍋爐安全運行來說也會受到直接影響?？傊L機喘振中失速是關(guān)鍵因素，而風機出現(xiàn)失速卻不一定會導致喘振的發(fā)生。

1.2 引風機的喘振、失速危害性分析

在失速區(qū)域內(nèi)風機會長時間運行，導致葉片斷裂，其他部件也會受到一定程度的損傷，失速之后會導致喘振的現(xiàn)象發(fā)生，如果管道系統(tǒng)容積與阻力幾乎一致，則在失速壓力降低時，風機的出口管道壓力會高于其壓力產(chǎn)生而使氣流出現(xiàn)倒流，快速降低管道壓力，并且風機又會向管道中進行氣體輸送，但由于氣體流量較小而風機面臨失速，會使氣流又出現(xiàn)倒流的問題。隨著引風機喘振的發(fā)生會從一定程度上影響風機參數(shù)，使其發(fā)生劇烈振動，在短時間內(nèi)破壞風機設(shè)備，因此需要使風機立即停止運行。

風機處于失速喘振的過程中會對爐膛壓力產(chǎn)生較大波動，使鍋爐燃燒狀態(tài)不穩(wěn)定，尤其在處于高負荷狀態(tài)時會使風機出現(xiàn)跳閘或者機組RB降出力、火災等事故，在風機處于喘振過程中時，風機的風壓、風量以及電動機電流會發(fā)生較大波動，形成電流氣流沖擊，并且從一定程度上加劇振動，產(chǎn)生較大的噪聲。此時風機的葉片風道均會受到較大作用力，進而使風機設(shè)備出現(xiàn)嚴重損傷，其容量與壓力越大則產(chǎn)生的喘振危害越強，因此應(yīng)當盡可能避免軸流風機在喘振、失速下長時間運行。

2 引風機喘振、失速異常的原因分析

2.1 失速原因分析

對于引風機的失速原因主要是由于：在處于一定動葉角下風機長期運行時，如果由于受到外界因素的影響導致母管風壓快速升高，而風機的流量快速降低，這種情況下在動葉角度未發(fā)生顯著變化時會快速提高壓力，導致其超出失速線而進入失速狀態(tài)運行，對于并聯(lián)運行的兩臺風機來說，其中一臺動葉性能較差，會使該風機在短時間內(nèi)失速；在風機處于正常運行下，其流量異常降低，一次風壓的快速升高，也會導致風機處于失速狀態(tài)；風機出口位置的擋板脫落或者出現(xiàn)斷裂等多種因素，均會導致風機擋板突然或部分關(guān)閉，使動葉調(diào)節(jié)無法快速適應(yīng)壓力的變化，在壓力波動以及動葉自動化調(diào)節(jié)的過程中，會導致并列運行的其中一臺風機處于失速狀態(tài)。

在變負荷過程中，由于自動化調(diào)節(jié)失靈或者出現(xiàn)人為誤操作，導致兩臺并列運行的風機風量、風壓不平衡，進而進入失速狀態(tài)；風機的出口位置存在風道堵塞問題，如在風機空預器上存在灰塵嚴重，在兩側(cè)空預器積累灰塵或者堵灰不一致的基礎(chǔ)上，一次風系統(tǒng)存在輕微擾動，這種情況下會使一側(cè)風機阻力較大造成失速；當磨煤機在運行過程中突然跳閘，其出入口關(guān)斷擋板全關(guān)，進而導致風壓快速提高使風機進入失速狀態(tài)；在磨煤機處于加負荷或減負荷運行中，由于改變磨煤機的風量會使兩側(cè)的風機存在一定的流量偏差，在風機入口位置動葉調(diào)節(jié)時會使電流和流量出現(xiàn)較大偏差，進而使其中一臺風機的動葉調(diào)節(jié)工況較差時存在風機失速的問題。

2.2 喘振原因分析

受熱面、空氣預熱器嚴重積灰或煙氣系統(tǒng)擋板誤關(guān)，引起系統(tǒng)阻力增大，造成風機動葉（靜葉）開度與進人的風量、煙氣量不相適應(yīng)；操作風機動葉（靜葉）時幅度過大使風機進入喘振區(qū)；動葉（靜葉）調(diào)節(jié)特性變差，使并列運行的兩臺風機發(fā)生“搶風”或自動控制失靈，使其中一臺風機進入喘振區(qū)；機組在高負荷時，吹灰器投入運行或送風量過大。

2.3 風機存在喘振與失速的關(guān)系

對于軸流風機來說是失速是其基本屬性，對于每一個引風機葉輪均會出現(xiàn)失速導致的不穩(wěn)定工況，這種失速是隱形的，只有使用高靈敏設(shè)備才能夠檢測出來。對于喘振現(xiàn)象是一種顯性現(xiàn)象，一旦出現(xiàn)風機喘振其功率、流量、壓力數(shù)值會發(fā)生較大波動，并且伴隨明顯的噪聲產(chǎn)生；對于風機葉輪來說，失速是指給葉片結(jié)構(gòu)帶來的空氣動力工況，在整個過程中失速有其運動規(guī)律，不會受到系統(tǒng)形狀以及容積產(chǎn)生的影響，風機和系統(tǒng)耦合之后形成的振蕩特性，即喘振的頻率、振幅是由風道容積影響的。

在處于失速狀態(tài)時能夠獲得風機特性曲線，當風機出現(xiàn)喘振則無法進行特性曲線的測量；在處于失速狀態(tài)時葉輪周邊的工況會發(fā)生較大波動，但整臺風機的壓力流量和功率是保持穩(wěn)定的，可確保風機實現(xiàn)穩(wěn)定運行，一旦出現(xiàn)喘振則風機的功率、流量、壓力會發(fā)生較大波動，無法維持其實現(xiàn)正常運行；風機出現(xiàn)失速，一般存在于特性曲線頂峰以左位置，而喘振發(fā)生在頂峰以左的坡度范圍內(nèi)，壓力的降低通常是由于風機失速導致的。

3 引風機失速有效預防措施

3.1 有效降低系統(tǒng)阻力

對于一次風機系統(tǒng)阻力降低的主要措施為：

在滿足煤粉燃燒需求以及運輸要求的基礎(chǔ)上，盡可能減少磨煤機的通風量，可通過制粉和鍋爐系統(tǒng)進行性能測試，確定合理的分離器擋板開度，進而降低出口位置的溫度。適當增加磨煤機進口熱風調(diào)節(jié)門以及冷風調(diào)節(jié)門的開度大小，合理調(diào)整空頂器密封間隙，以減少風漏風量，除此之外還需要在模擬機配置風量分配以降低一次風壓力；有效降低空預器漏風問題，在引風機處于運行過程中需要強化空頂器一次風、二次風的出入口以及煙氣測差壓等相關(guān)參數(shù)的實時監(jiān)控，一旦出現(xiàn)差壓顯著變化，需及時調(diào)整并采取強化吹灰的措施，防止出現(xiàn)堵灰，減小系統(tǒng)阻力，關(guān)閉風煙系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)擋板以減少風機的彼此干擾。

優(yōu)化系統(tǒng)的運行操作方式，需要根據(jù)風機失速區(qū)域的測量確定，在不同動葉開度下風機的最佳運行參數(shù)包括風機出口，風壓機和不同負荷運行條件下的風量，要求合理控制出口風壓使其處于合理范圍，確保風機控制點在失速線下方能夠有效防止風機出現(xiàn)失速問題，對于并列運行的風機需要保持動葉開度一致，需要同步實現(xiàn)增減調(diào)節(jié)，防止出現(xiàn)較大的偏差；定時監(jiān)測，需要定期對風險系統(tǒng)的風量以及風壓等儀表進行檢測，確保儀表指數(shù)的準確度，在啟動風機前需要檢查各個風門以及擋板的開度情況，要求風機表盤開度與實際開度要相符合，對同一風門各擋板應(yīng)當實現(xiàn)同步開關(guān)，盡可能減少與風機聯(lián)系的風葉系統(tǒng)的阻力，使管網(wǎng)具備良好的性能，進而在管網(wǎng)與風機處于聯(lián)合運行時能夠擴大運行工作范圍。

盡可能避免在處于失速狀態(tài)下風機為自動運行狀態(tài)，當一臺風機剛出現(xiàn)不穩(wěn)定失速現(xiàn)象時應(yīng)當解除自動調(diào)節(jié)并設(shè)置為手動調(diào)節(jié)，及時調(diào)整。比如對于開度不穩(wěn)定運行的風機，動葉或者可以關(guān)小另一風機動葉，使不穩(wěn)定風機工作點下一道失速線的下方，盡可能使風機脫離這種不穩(wěn)定運行狀態(tài)，逐漸恢復到正常運行。

3.2 有效防止引風機喘振措施

在調(diào)節(jié)風機的過程中應(yīng)當盡可能使兩側(cè)作用力一致，包括進出口風壓、電流和靜葉開度情況，在風機運行不穩(wěn)定時或者存在較大的負荷參數(shù)變化、引風機自動調(diào)節(jié)無法與異常情況相適應(yīng)時，應(yīng)當調(diào)整到手動調(diào)節(jié)方式；對于并列運行的引風機，單臺引風機應(yīng)當及時關(guān)小，運行風機的靜葉和動葉之后逐漸開大，當并列風機靜動葉直到電流處理情況基本一致為止；在處運行過程中，如果機組設(shè)備出現(xiàn)跳閘導致RB動作，需要及時調(diào)整相關(guān)操作，確保實現(xiàn)穩(wěn)定負荷運行，防止風機處于失速狀態(tài)或者由于爐膛風量較低，導致事故發(fā)生。

在引風機電流存在較大偏差時無需進行煙道吹灰。在吹灰過程中還需要注意爐膛負壓以及電流變化，尤其是在高負荷情況下應(yīng)當防止工況落入不穩(wěn)定區(qū)域；在處于高負荷狀態(tài)下，杜絕引風機處于臨界出力邊界運行，可適當降低氧量運行，同時也可以降低機組的負荷使其遠離失速區(qū)域；當誤關(guān)煙氣通道擋板時需要立即打開，如果無法打開需要降低鍋爐的負荷，及時調(diào)整靜葉開度情況，待風機的喘振消失后，及時聯(lián)系維修人員進行處理。

4 結(jié)語

空預器堵塞及煙氣側(cè)差壓過高是導致大型鍋爐引風機出現(xiàn)失速、喘振異常的重要原因，煙氣側(cè)差壓的不恰當會造成引風機工作程序和工作狀態(tài)的不穩(wěn)定。與此同時，不恰當?shù)娘L機選型也會造成引風機在異常工況中運行，增加了各類異常出現(xiàn)的幾率。因而可以采用高壓水以及化學藥物對大型鍋爐引風機的空預器進行清洗，對于工作異常及結(jié)構(gòu)存在損壞的蓄熱元件要及時進行更換，選擇與生產(chǎn)工況相適應(yīng)的引風機型號，避免失速、喘振等異常的出現(xiàn)。