一、風(fēng)機失速

   風(fēng)機的葉片在制造及安裝過(guò)程中，由于各種客觀(guān)因素的存在，使葉片不可能有完全相同的形狀和安裝角，因此當運行工況變化而使流動(dòng)方向發(fā)生偏離時(shí)，在各個(gè)葉片進(jìn)口的沖角就不可能完全相同。

      當某一葉片進(jìn)口處的沖角達到臨界值時(shí)，就可能首先在該葉片上發(fā)生失速，并非是所有葉片都會(huì )同時(shí)發(fā)生失速，失速可能會(huì )發(fā)生在一個(gè)或幾個(gè)區域，該區域內也可能包括一個(gè)或多個(gè)葉片；由于失速區不是靜止的，它會(huì )從一個(gè)葉片向另一個(gè)葉片或一組葉片擴散。

如圖1所示，若在葉道2中出現脫流，葉道由于受脫流區的排擠變窄，流量減小，則氣流分別進(jìn)入相鄰的1、3葉道，使1、3葉道的氣流方向改變。

結果使流入葉道1的氣流沖角減小，葉道1保持正常流動(dòng)；葉道3的沖角增大，加劇了脫流和阻塞。葉道3的阻塞同理又影響相鄰葉道2和4的氣流，使葉道2消除脫硫，同時(shí)引發(fā)葉道4出現脫流。也就是說(shuō)，失速區是旋轉的，其旋轉方向與葉輪旋轉方向相反，這種現象稱(chēng)為旋轉失速。 

                              圖1

   二、風(fēng)機性能曲線(xiàn)

   為此在通風(fēng)機調節時(shí)，要充分考慮其經(jīng)濟性和安全性。

1)動(dòng)葉角度變化對通風(fēng)機性能曲線(xiàn)的影響軸流式通風(fēng)機葉片一般為機翼型的。在零沖角時(shí)，其阻力主要是表面摩擦阻力，而繞翼型的氣流保持其流線(xiàn)形狀。隨著(zhù)沖角的不斷增大，葉片尾跡損失也隨之增加。

軸流式通風(fēng)機轉速不變時(shí)，在一定流量下氣流的相對速度和葉片進(jìn)口角相吻合，即為正常工況。當流量減少，軸向進(jìn)口流速降低，而圓周速度不變。這時(shí)，使氣流與葉片之間形成較大的沖角。如果流量再減少，沖角達到甚至超過(guò)臨界沖角，此時(shí)，葉片背面出現脫離現象，軸流式通風(fēng)機的壓力迅速下降，甚至出現部分流道阻塞的情況。軸流式通風(fēng)機動(dòng)葉片的調節，就是利用改變葉片安裝角度來(lái)適應流量的變化，使其能在小流量工況區內穩定運行。當動(dòng)葉片的角度改變時(shí)，效率變化不大，而功率卻隨著(zhù)葉片角度的減小而降低。流量的調節范圍很大，在設計工況點(diǎn)兩側都有較大的調節余地。因此，動(dòng)葉片角度的調節是軸流式通風(fēng)機最理想的調節方法。

                           圖2

2)動(dòng)葉片的調節機構軸流式通風(fēng)機的動(dòng)葉片調節機構有機械傳動(dòng)和液壓傳動(dòng)兩種。

a.機械傳動(dòng)的動(dòng)葉調節機構:

軸流式通風(fēng)機的機械傳動(dòng)，由電動(dòng)執行器推動(dòng)各種聯(lián)杠、鉸鏈移動(dòng)來(lái)完成。從而達到改變葉片安裝角度的目的，一般情況下葉片角度在40°范圍內變動(dòng)。這種調節機構由于存在調節空行程大;需要較大的調節力矩和轉換器易磨損等問(wèn)題，應用中尚有不成熟之處。

b.液壓傳動(dòng)的動(dòng)葉片調節機構:

該調節機構由調節缸、活塞、掖壓伺服機構等主要部件組成。通過(guò)滑閥左右移動(dòng)，將機械輸人信號轉換為液壓信號，并驅動(dòng)調節缸移動(dòng)，最后達到調節動(dòng)葉片角度的目的。液壓傳動(dòng)動(dòng)葉調節機構的調節品質(zhì)良好，動(dòng)葉片角度與流量呈線(xiàn)性關(guān)系。

3)軸流式通風(fēng)機動(dòng)葉片調節的特點(diǎn):在高效區范圍內調節范圍寬廣;每個(gè)葉片角度對應一條性能曲線(xiàn)，葉片角度由最小角度調節到最大角度.幾乎與流量全部呈線(xiàn)性關(guān)系。動(dòng)葉片調節是工作中隨著(zhù)管網(wǎng)困力的變化，隨時(shí)來(lái)適應流量的變化，調節的經(jīng)濟性最好。

綜合上述:動(dòng)葉片調節是軸流式通風(fēng)機性能調節范圍寬、調節經(jīng)濟性好、調節可靠性好的調節方法。

三、軸流風(fēng)機的喘振

圖3

當系統管網(wǎng)阻力突然增大使得流量和流速減小，或風(fēng)機動(dòng)葉開(kāi)度過(guò)大，都會(huì )使進(jìn)入風(fēng)機葉柵的氣流沖角α增大 , 沖角α超過(guò)臨界值時(shí)，在葉片背面尾端就會(huì )出現渦流（脫流）區，沖角超過(guò)臨界值越多，則失速越嚴重，在葉片背部形成的渦流區也會(huì )迅速擴大，使葉片流道出現阻塞現象，此時(shí)流動(dòng)阻力增加，風(fēng)機輸送的壓能則大為降低，發(fā)生旋轉失速，流動(dòng)工況大為惡化 , 風(fēng)機出口壓力明顯下降。此時(shí)若管網(wǎng)容量較大，且反應不敏感，管網(wǎng)中的壓力不會(huì )同時(shí)立即下降而維持較高值，這使得管網(wǎng)中壓力大于風(fēng)機出口壓力，壓力高的氣體有一種回沖趨勢，使風(fēng)機中氣體流動(dòng)惡化，當氣流前進(jìn)的動(dòng)能不足以克服回沖趨勢時(shí)，管網(wǎng)中的氣流反過(guò)來(lái)向風(fēng)機倒流（圖3中A→K→D→C），這種倒流結果使得葉柵前后壓力差逐漸消失，此時(shí)氣流又在葉片的推動(dòng)下做正向流動(dòng)，風(fēng)機又恢復了正常工作，向管網(wǎng)輸氣（圖3中C→D→K）；管網(wǎng)壓力升高到一定值后，風(fēng)機的正常排氣又受到阻礙，流量又大大減小，風(fēng)機又出現失速，出口壓力又突然下降，繼而又出現倒流；如此不斷循環(huán)，于是出現了整個(gè)風(fēng)機管網(wǎng)系統的周期性振蕩現象，即形成風(fēng)機“喘振現象”。 

理論上對軸流通風(fēng)機喘振的的闡述與實(shí)際的喘振現象存在著(zhù)差異，現有的喘振型理論是建立在大容量系統單風(fēng)機運行方式的基礎上，工程上應用的是兩臺風(fēng)機并列運行的方式。在實(shí)際運行中，軸流風(fēng)機喘振的發(fā)生在增加風(fēng)機出力的過(guò)程中；并列運行的風(fēng)機只是單臺風(fēng)機發(fā)生喘振，不會(huì )兩臺同時(shí)喘振；風(fēng)機喘振時(shí)電機電流下降 , 并無(wú)擺動(dòng)現象，最明顯特征是喘振風(fēng)機的風(fēng)量被壓制、急劇下降，系統空氣倒流入風(fēng)機。

軸流風(fēng)機的P - Q性能曲線(xiàn)是一組帶有駝峰形狀的曲線(xiàn)（見(jiàn)圖3），風(fēng)機動(dòng)葉處的每一角度下都有一條與之對應的曲線(xiàn)，每一條曲線(xiàn)都具有一個(gè)最高風(fēng)壓點(diǎn)，通常稱(chēng)為臨界點(diǎn)；不同動(dòng)葉角度下曲線(xiàn)臨界點(diǎn)左半段有重合的部分，臨界點(diǎn)右半段則為動(dòng)葉角度與曲線(xiàn)相對應。

以A、B兩臺并列運行的軸流風(fēng)機為例，假設兩臺風(fēng)機工作點(diǎn)存在微小差別 (實(shí)際運行中兩臺風(fēng)機工作點(diǎn)也不會(huì )完全相同，可能交替變化或者保持一定的差值)，通風(fēng)系統正常狀態(tài)下，A、B兩臺風(fēng)機風(fēng)量為QA、QB，對應風(fēng)機出口全風(fēng)壓為p1，風(fēng)機工作點(diǎn)分別在

圖3中a、b 位置上，這時(shí)的工作點(diǎn)都處在各自動(dòng)葉角度下 P - Q性能曲線(xiàn)臨界點(diǎn)的右半段,風(fēng)機處在穩定狀態(tài)運行；即使兩臺風(fēng)機動(dòng)葉角度不一致或風(fēng)量有較大偏差 , 也能穩定運行。若由于某種因素導致通風(fēng)系統阻力增加，A、B風(fēng)機的工作點(diǎn)將出現上移現象，如圖3所示，

假設這時(shí)2臺風(fēng)機仍需要保持風(fēng)量QA、QB，由于通風(fēng)系統阻力增加，勢必要開(kāi)大風(fēng)機的動(dòng)葉角度，提高出口全風(fēng)壓來(lái)維持QA、QB不變，這時(shí)相應工作點(diǎn)要上移，當通風(fēng)系統阻力增大到一定數值，A、B風(fēng)機的工作點(diǎn)將上移至a′、b′位置，a′已是 A 風(fēng)機此時(shí)動(dòng)葉角度下P - Q 性能曲線(xiàn)上的臨界點(diǎn)，B風(fēng)機的工作點(diǎn)b′則以微小差值仍處在相應動(dòng)葉角度下P - Q性能曲線(xiàn)上的臨界點(diǎn)的右端，這時(shí)系統壓力為p2，在A(yíng)風(fēng)機工作點(diǎn)上移至a′時(shí)，即到達了喘振的邊緣，此狀態(tài)下系統壓力一旦出現波動(dòng)，系統壓力與A風(fēng)機的全風(fēng)壓之間就會(huì )產(chǎn)生一個(gè)微壓差，在這個(gè)壓差的作用下，A風(fēng)機風(fēng)量受阻，風(fēng)機出口的流速、總壓頭隨之下降，系統壓力與A風(fēng)機全風(fēng)壓之間的壓差進(jìn)一步增大，A風(fēng)機風(fēng)量、壓頭繼續下降，這一過(guò)程處在惡性循環(huán)變化之中，直至A風(fēng)機全風(fēng)壓崩潰，風(fēng)量倒流入風(fēng)機，A風(fēng)機工作點(diǎn)沿P - Q性能曲線(xiàn)滑向左端，即是軸流風(fēng)機在實(shí)際運行中發(fā)生喘振的過(guò)程。受A風(fēng)機喘振影響，系統壓力有所下降，B風(fēng)機工作點(diǎn)對應的系統壓力沿P - Q性能曲線(xiàn)迅速移向右下方，風(fēng)量急劇增加，系統壓力由B風(fēng)機維持。

因此，處理事故時(shí)降低兩臺風(fēng)機的出力，避免風(fēng)機壓力由于開(kāi)大動(dòng)葉進(jìn)入不穩定區域。

3、失速與喘振的關(guān)系

旋轉失速的發(fā)生只取決于葉輪本身、葉片結構、進(jìn)入葉輪的氣流情況等因素，與風(fēng)道系統的容量、形狀等無(wú)關(guān)，但卻與風(fēng)道系統的布置形式有關(guān)；失速發(fā)生時(shí), 盡管葉輪附近的工況有波動(dòng), 但風(fēng)機的流量、壓力和功率是基本穩定的，風(fēng)機可以繼續運行。當風(fēng)機發(fā)生喘振時(shí)，風(fēng)機的流量、壓力和功率產(chǎn)生脈動(dòng)或大幅度的脈動(dòng)，同時(shí)伴有非常明顯的噪聲；喘振時(shí)的振動(dòng)有時(shí)是很劇烈的，能損壞風(fēng)機與管道系統。所以喘振發(fā)生時(shí)，風(fēng)機無(wú)法正常運行。

軸流風(fēng)機喘振的發(fā)生首先是由于工況改變時(shí)，葉柵氣動(dòng)參數與幾何參數不協(xié)調，形成旋轉失速；但也并不是所有旋轉失速都一定會(huì )導致喘振，風(fēng)機喘振還與管網(wǎng)系統有關(guān)。喘振現象的形成包含著(zhù)兩方面的因素，從內部來(lái)說(shuō) 取決于葉柵內出現強烈的突變性旋轉失速，從外部條件來(lái)說(shuō)又與管網(wǎng)容量和阻力特性有關(guān)。因此，失速是引發(fā)喘振的前因，但失速不一定會(huì )喘振，喘振是失速惡化的宏觀(guān)表現。

四、喘振報警

一般設計了風(fēng)機的喘振報警裝置，其原理是將動(dòng)葉或靜葉各角度對應的性能曲線(xiàn)峰值點(diǎn)平滑連接，形成該風(fēng)機喘振邊界線(xiàn)（如圖4所示），再將該喘振邊界線(xiàn)向右下方移動(dòng)一定距離，得到喘振報警線(xiàn)；為保證風(fēng)機的可靠運行，其工作點(diǎn)必須在喘振邊界線(xiàn)的右下方；一旦在某一角度下的工作點(diǎn)由于管路阻力特性的改變或其它原因沿曲線(xiàn)向左上方移動(dòng)到喘振報警線(xiàn)時(shí)，即發(fā)出報警信號提醒運行人員注意，將工作點(diǎn)移回穩定區。

五、風(fēng)機性能曲線(xiàn)說(shuō)明

圖6某送風(fēng)機性能曲線(xiàn)

圖7某一次風(fēng)機性能曲線(xiàn)

1、曲線(xiàn)參數介紹

一次風(fēng)機特性曲線(xiàn)中，縱坐標單位為Pa，橫坐標單位為Nm3/kg，此單位代表風(fēng)機對每kg空氣作的功，與壓力之比為空氣密度。

性能曲線(xiàn)初始值換算為Pa：一期775mmH2O×9.8＝7595Pa，二期6400Nm/kg×1.184kg/m3＝7578Pa；

運行工況點(diǎn)換算為Pa：一期677mmH2O×9.8＝6635Pa，二期5615Nm/kg×1.184kg/m3＝6648Pa；

最大工況點(diǎn)換算為Pa：一期1155mmH2O×9.8＝11320Pa，二期10366Nm/kg×1.146kg/m3＝11879Pa；

因此一、二期一次風(fēng)機特性曲線(xiàn)基本相同。

2、一次風(fēng)機正常運行中，由于受煤質(zhì)變化、制粉系統運行方式（一、二期鍋爐設計三臺制粉系統帶滿(mǎn)負荷，目前高負荷時(shí)一般四臺運行）、風(fēng)煙系統漏風(fēng)及空預器堵塞等因素的影響，實(shí)際運行工況已偏離設計工況較多（一期尤其嚴重），致使一次風(fēng)機運行中出口風(fēng)壓偏高，較接近不穩定工作區域。

如一期一次風(fēng)機設計B-MCR

工況一：風(fēng)量37.8m3/s、全壓6635Pa、動(dòng)葉開(kāi)度31%，

工況二：風(fēng)量63m3/s、全壓8675Pa、動(dòng)葉開(kāi)度60%，TB工況風(fēng)量81.1m3/s、全壓11320Pa、動(dòng)葉開(kāi)度89%；

二期一次風(fēng)機設計B-MCR

工況風(fēng)量45.1m3/s、全壓6649Pa、動(dòng)葉開(kāi)度33%，

TB工況風(fēng)量81.2m3/s、全壓11878Pa、動(dòng)葉開(kāi)度95%；實(shí)際運行中風(fēng)量、風(fēng)壓、動(dòng)葉開(kāi)度已嚴重不匹配。

因此，在機組運行中兩臺一次風(fēng)機的出力調整主要按風(fēng)機電流控制，出口風(fēng)壓的控制按風(fēng)機流量確定，用風(fēng)機動(dòng)葉開(kāi)度來(lái)比較風(fēng)機的實(shí)際出力與設計工況的偏差；

如實(shí)際運行中風(fēng)機動(dòng)葉開(kāi)度偏大、流量偏低、出口風(fēng)壓偏高，說(shuō)明由于某種原因使系統阻力發(fā)生變化，一次風(fēng)機實(shí)際運行工況較設計工況前移，這時(shí)應按風(fēng)機流量來(lái)確定已前移工況的出口風(fēng)壓。

3、根據一次風(fēng)機特性曲線(xiàn)，風(fēng)機流量所對應的控制出口風(fēng)壓高限值如下（考慮風(fēng)機在喘振線(xiàn)以下附近運行已不很穩定且抗干擾能力較差，此高限值低于風(fēng)機喘振臨界點(diǎn)風(fēng)壓2000Pa左右）：

風(fēng)量30m3/s（108km3/h，130t/h）以下，出口風(fēng)壓按不高于6800Pa控制，此時(shí)動(dòng)葉開(kāi)度應在≯22%左右；

風(fēng)量30～40m3/s（108～144km3/h，130～174t/h），出口風(fēng)壓按不高于7200Pa控制，此時(shí)動(dòng)葉開(kāi)度應在≯33%左右；

風(fēng)量40～50m3/s（144～180km3/h，172～217t/h），出口風(fēng)壓按不高于8300Pa控制，此時(shí)動(dòng)葉開(kāi)度應在≯44%左右；

風(fēng)量50～60m3/s（180～216km3/h，217～260t/h），出口風(fēng)壓按不高于8700Pa控制，此時(shí)動(dòng)葉開(kāi)度應在≯55%左右；

風(fēng)量60～70m3/s（216～252km3/h，260～304t/h），出口風(fēng)壓按不高于9200Pa控制，此時(shí)動(dòng)葉開(kāi)度應在≯66%左右；

風(fēng)量70～81.2m3/s（252～292km3/h，304～352t/h），出口風(fēng)壓按不高于11000Pa控制，此時(shí)動(dòng)葉開(kāi)度應在≯88%左右。

六、軸流風(fēng)機失速的原因有

(1)風(fēng)機在一定的動(dòng)葉角下運行,如果由于某種原因,母管風(fēng)壓突升,風(fēng)機流量下降,這樣在動(dòng)葉角度還未發(fā)生變化之前,壓力迅速攀升,以致于超出失速線(xiàn)而進(jìn)入失速區運行。對于并聯(lián)運行的2臺風(fēng)機,如果其中一臺動(dòng)葉調節性能不好，這臺風(fēng)機就有可能先失速。

（2)風(fēng)機正常運行中流量異常降低、一次風(fēng)壓突升都可能導致風(fēng)機失速。

(3)風(fēng)機出口擋板銷(xiāo)子脫落或斷裂等原因導致其突然關(guān)閉或部分關(guān)閉。

動(dòng)葉調節未能跟上壓力的突變,在壓力波動(dòng)及動(dòng)葉自動(dòng)調整過(guò)程中,造成并列運行的其中一臺風(fēng)機失速。

（4)變負荷過(guò)程中由于調節失靈或誤操作致使2臺風(fēng)機風(fēng)量、風(fēng)壓嚴重不平衡而失速。

（5)風(fēng)機出入口風(fēng)道堵塞,如暖風(fēng)器或空預器嚴重積灰,兩側空預器積灰或堵灰情況不一致。

（6）在一次風(fēng)系統有輕微擾動(dòng)的情況下,就可能造成阻力大的一側風(fēng)機失速。