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锅炉本体及辅机 全国火电大机组（600MW级）竞赛第十二届年会论文集 全国火电大机组（600MW级）竞赛第十二届年会论文集 锅炉本体及辅机 PAGE 36 PAGE 36 关于轴流式一次风机 失速的分析及对策探讨 刘希彦 郑　磊 刘志彬 （云南滇东能源有限责任公司） 摘要：针对滇东电厂锅炉一次风机曾经多次发生失速的情况,在介绍轴流风机失速机理基础上,对一次风机失速原因进行了分析,并提出了一次风机失速的处理及预防措施。 关键词：轴流式一次风机；失速；动叶可调；预防措施 0 引言 风机是火力发电厂锅炉设备中重要的辅机之一，在锅炉上的应用主要是送风机、引风机和一次风机等。离心式风机具有结构简单、运行可靠、制造成本较低、效率较高、噪音小、抗腐蚀性能好的特点，以往锅炉风机普遍采用离心式风机。但是随着锅炉容量的增大，离心式风机的容量已经受到叶轮材料强度的限制，离心风机过大的尺寸，会给制造、运输等方面带来一定的困难。另外，随着节能降耗意识的增强，为保证机组的经济合理运行，现在大容量机组越来越多的采用轴流式风机。但轴流式风机对运行调整水平要求较高，如调整不当，很容易发生失速，影响锅炉的安全运行。本文以滇东发电厂轴流式一次风机为例，分析轴流式风机失速的机理和采取的对策，与大家探讨。 1 概况 滇东电厂1号炉是首台国产600MW级“W”火焰炉，是国内某公司生产的亚临界压力，一次再热，单炉膛平衡通风，自然循环，单锅筒锅炉，锅炉整体Π型布置，设计燃料为无烟煤。锅炉容量为2028t/h，制粉系统采用正压直吹式，设有两台动叶可调轴流式一次风机提供一次热、冷风输送煤粉。动叶调节范围为-30°～+12°（对应动叶开度0%～100％），设计风量为53.0m3/s，设计风压为11808Pa，风机转速为1470r/min。滇东电厂1号机组于2006年2月投产发电，1号炉在调试和投产初期，一次风机频繁失速，一度影响了机组 2 轴流风机失速机理 轴流风机并不是在任何工况点都能稳定工作的，这是风机的特性决定的。图1是典型的具有驼峰形的轴流风机的P－Q性能曲线。图中表示出风机压力P随气体体积流量Q的变化关系。 如图1所示，风机的特性曲线存在凸出的峰值点。当风机输出的风量与系统所需的风量相当且等于QK时，风机的压力达到最大值PK，大于或小于这一风量时风机的压力就会下降。通常把K点称为风机稳定工作的极限点。风机特性曲线K点右侧区域为风机稳定的工作区（例如A、B、C点），K点左侧的区域叫不稳定工作区。 图1 轴流风机的P－Q性能曲线 气流沿叶片进口端流入时，气流就沿着叶片两端分成上下两股，风机处于正常工况时，冲角很小（气流方向与叶片叶弦的夹角即为冲角），气流绕过机翼型叶片而保持流线状态，如图2（a）所示。当气流与叶片进口形成正冲角，即α0，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，边界层受到破坏，在叶片背面尾端出现涡流区，即所谓“失速”现象，如图2（b）所示。冲角大于临界值越多，失速现象越严重，流体的流动阻力越大，使叶道阻塞，同时风机风压也随之迅速降低。 图2 风机刚产生失速并不意味着所有叶片同时失速，失速可能发生在一个或几个区域，区域内可能包括一个或多个叶片。失速区不是静止的，它会从一个叶片向另一个叶片扩散。如图3所示，若在2、3和4号叶片失速，通过这些叶片的流通面积将减小或完全消失；在叶片周围可能产生紊流区，使气流在叶片间出现“雍塞”。结果，气流将回流至叶轮入口端。由于流入的空气在这些区域将受阻，叶片5的流入角α将增大，这个叶片也将产生失速；因此，失速区域将向叶片5的方向移动，这种现象被称为“转动失速”。转动失速是风机喘振的前兆。 图3 因为失速区的不稳定性，风机的运行点也不会稳定，但可能在图1中E点附近摆动。当风机进入失速区蔓延至凹谷点D，见图1，所有叶片的顶部将形成一个环形区域。这时，如果背压进一步升高，空气流量减小，失速区域径向沿伸直到图1中L点，整个叶轮处于失速区，风机发生喘振。如果此时将背压降低，气流量增加，运行点将如前所述沿L至D点，沿D－E－K直到脱离失速区。 3 运行中轴流风机失速的原因 由于气流速度与流量成正比，因此正常运行中导致风机流量异常降低的因素都可能导致风机失速： （1）风机出口挡板销子脱落或断裂等原因导致其突然关闭或部分关闭时。 （2）变负荷过程中由于调节失灵或误操作致使两台风机风量严重不平衡。 （3）风机出入口风道堵塞，如暖风器或空预器严重积灰。 （4）运行中风机负荷剧烈变化，例如磨煤机跳闸等引起风量突减。 图4是某电厂风机的失速特性曲线，当就地叶片开度角为50°时（控制室