白晓春
大唐国际发电股份有限公司下花园发电厂 河北张家口 075300
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。
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1.2 喘振
一般轴流风机性能曲线的左半部，都存在一个马鞍形的区域，风机在此区域运行时会出现风机的流量、压头、电流的大幅度脉动，风机及系统风道都会产生强烈的振动、噪声显著增高等不正常工况，一般称之为“喘振”，这一不稳定工作区称为喘振区。实际上，风机在该区域内运行必然要发生失速现象，而喘振仅仅是可能发生的现象。
1.3 失速与喘振的区别及联系
风机的失速与喘振都发生在p-Q性能曲线左侧的不稳定区域，所以它们是密切相关的。但是失速与喘振有着本质的区别：失速发生在图3所示p-Q性能曲线峰值以左的整个不稳定区域；而喘振只发生在p-Q性能曲线向右上方的倾斜部分，其压力降低是失速造成的，可以说失速是喘振的根本诱因。
失速发生时, 尽管叶轮附近的工况有波动, 但风机的流量、压力和功率是基本稳定的, 风机可以继续运行；当风机发生喘振时，风机的流量、压力（和功率）产生脉动或大幅度的脉动，同时伴有非常明显的噪声，喘振时的振动有时是很剧烈的，能损坏风机与管道系统。所以喘振发生时，风机无法正常运行。风机的容量与压头越大，则喘振的危害性越大，故风机发生喘振应具备下述条件：
（1）风机的工作点落在具有驼峰形p-Q性能曲线的不稳定区域内；
（2）风道系统具有足够大的容积，它与风机组成一个弹性的空气动力系统；
（3）整个循环的频率与系统的气流振荡频率合拍时，产生共振。
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2.1现象分析
7月21日00：10，机组运行正常，#甲、#乙吸风机处于自动调节状态，#甲吸风机电流196.6A，动叶开度78%，#乙吸风机电流204.2A，动叶开度73%。00:20，#甲制粉系统启动后#甲吸电流236.5A，动叶开度91%，#乙吸电流254.4A，动叶开度85%。00:29:42，#甲吸电流250.7A，动叶开度98%，#乙吸电流270.6A，动叶开度92%，00:30甲吸电流280.6A，动叶开度100%，#乙吸电流220.4A，动叶开度100%，振动X方向最大值6.1mm/s，Y方向最大值4.7mm/s。 判断吸风机发生失速后，运行人员立即停止#甲制粉系统，切AGC降负荷至150MW，切吸风机自动，手动减小风量，并到就地检查吸风机运行情况。逐渐手动关小失速风机的动叶开度，吸风机出口压力又缓慢回升，同时逐步关小正常运行的吸风机动叶开度，降低阻力，以使发生失速的#乙吸风机尽快脱离失速区。最终，#乙吸风机恢复正常。
当时机组为满负荷运行，需要开启四套制粉系统，进入炉膛的风量增加，这些原因使吸风机动叶不断开大，记录数据显示：发生失速前10 min内，#乙吸风机动叶由73％平缓开至85％，电流达到电机额定电流254A，逐渐逼近风机不稳定工况区，促使风机进入失速区。
分析参数可看出，两台风机在执行机构同样的开度之下，电流存在较大的偏差，可以推断出#乙吸风机的叶片真实开度与叶片角度盘的显示存在的误差较大。这导致#乙吸风机更容易超额定电流、更容易失速。
动叶可调轴流风机叶片角度过大是引发风机进入不稳定区的重要原因，但为什么#乙吸风机失速后，与之并联运行的#甲吸风机动叶开大至100％，仍未发生失速呢？原因是#乙吸风机失速后，出力锐减，系统风压迅速降低，并联系统的管网阻力特性也随之变化，阻力特性曲线下移，风机出口风压降低，使得#甲吸风机运行点远离不稳定工况区。
2.2预防轴流风机失速的措施
1、运行中注意调平两台吸风机的电流。一旦发现吸风机电流偏差大于10A，立即解除自动，手动调节。
2、高负荷时控制吸风机电流不超额定值。为防止电流超限，#乙吸风机动叶开度应小于85%。如#乙吸风机动开度接近85%，应及时将吸风机自动调整切为手动调整，防止吸风机超电流。
3、当吸风机发生失速立即将风机动叶控制置于手动方式，及时关小失速风机动叶，也要及时关小另一台风机动叶，防止风机超电流运行，导致吸风机掉闸或损坏。并就地检查吸风机运行情况，检查出入口挡板是否有关小或通道堵塞现象。如机组负荷高，炉膛负压难以维持，应迅速降负荷，再调整吸风机动叶。一旦发现风机振动或轴承温度达到紧急停运条件，必须马上停止运行。
4、如因风烟系统的风门、挡板被误关引起风机失速，应立即打开，同时调整动叶开度。如风门、挡板故障，立即降低锅炉负荷，联系检修处理。
5、由于乙吸风机开度为85%即达到额定电流，检修期间对#乙吸风机动叶安装角进行检查，重新标对开度与动叶角度的线性关系，避免风机落入不稳定区、发生失速和喘振现象。
3 结 论
在电厂实际运行中，根据运行经验，轴流风机风压、风量、电流大幅降低未发生摆动，并列运行的风机动叶开度增大，即判断为风机发生失速。一旦发生风机失速，应迅速关小失速风机的动叶，相应关小未失速风机的动叶，使并联运行的两台风机动叶开度、电流接近，使风机快速脱离失速工况恢复正常运行。