太阳集团通风降温系统
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离心式通风机的常见故障及处理办法一览表（二）轴流风机维护和贮
故 障 现 象故 障 原 因处 理 办 法离心式通风机转子不平衡引起的振动1、离心式通风机风机叶片被腐蚀或磨损严重2、风机叶片总装后不运转、由于叶轮和主轴本身重量、使轴弯曲3、叶轮表面不均匀的附着物，如铁锈、积灰或沥青等4、运输、安装或其他原因，造成叶轮变形，引起叶轮失去平衡5、叶轮上的平衡块脱落或检修后未找平衡1、修理或更换2、重新检修，总装后如长期不用应定期盘车以防止轴弯曲3、清除附着物4、修复叶轮，重新做动静平衡试验5、找平衡离心式通风机的固定件引起共振1、水泥基础太轻或灌浆不良或平面尺寸过小，引起风机基础与地基脱节，地脚螺栓松动，机座连接不牢固使其基础刚度不够2、风机底座或蜗壳刚度过低3、与风机连接的进出口管道未加支撑和软联结4、邻近设施与风机的基础过近，或其刚度过小1、加固基础或重新灌浆，紧固螺母2、加强其刚度3、加支撑和软联接4、增加刚度离心式通风机轴承过热1、离心式通风机主轴或主轴上的部件与轴承箱摩擦2、电机轴与风机轴不同心，使轴承箱内的内滚动轴承别动3、轴承箱体内润滑脂过多4、轴承与轴承箱孔之间有间隙而松动，轴承箱的螺栓过紧或过松1、检查哪个部位摩擦，然后加以处理2、调整两轴同心度3、箱内润滑脂为箱体空间的1/3~1/24、调整螺栓离心式通风机轴承摩损1、离心式通风机滚动轴承滚珠表面出现麻点、斑点、锈痕及起皮现象2、筒式轴承内圆与滚动轴承外圆间隙超过0.1mm1、修理或更换2、应更换轴承或将箱内圆加大后镶入内套
轴流风机维护和贮存
1、使用环境应经常保持整洁，轴流风机表面保持清洁，进、出风口不应有杂物，定期清除风机及管道内的灰尘等杂物。
2、只能在风机完全正常情况下方可运转，同事要保证供电设施容量充足，电压稳定，严禁缺相运行，供电线路必须为专用线路，不应长期用临时线路供电。
3、风机在运行过程中发现风机有异常声、电机严重发热、外壳带电、开关跳闸、不能启动等现象，应立即停机检查。为了保证安全，不允许在风机运行中进行维修，检修后应进行试运转五分钟左右，确认无异常现象再开机运转。
4根据使用环境条件下不定期对轴承补充或更换润滑脂（电机封闭轴承在使用寿命期内不必更换润滑油脂），为保证轴流风机在运行过程中良好的润滑，加油次数不少于1000小时/次封闭轴承和电机轴承，加油用zl-3锂基润滑油脂填充轴承内外圈的1/3,严禁缺油运转。
5、风机应贮存在干燥的环境中，避免电机受潮。风机在露天存放时，应有防御措施。在贮存与搬运过程中应防止风机磕碰，以免风机受到损伤。
动叶可调轴流通风机的失速与喘振分析及改进措施
丁 鹏/扬州第二发电有限责任公司
吴跃东/沈阳鼓风机（集团）有限公司
摘要：阐述了轴流太阳集团是通风机生产厂家失速与喘振的形成机理，结合2×600MW机组一次风机的喘振问题，分析了失速与喘振的原因，同时还制定了检查及整改措施。
关键词：轴流式通风机 失速 喘振
中图分类号：TH432.1 文献标识码：B
文章编号：1006-8155（2007）03-0000-00
Analysis on Stall and Surge of Variax Blade Adjustable Axial Fl ow Fan and Improvement Measure
Abstract: The formation principle of stall and surge for axial fl ow fan was elucidated, analyze the reason of stall and surge bonding the surge problem of 2*600MW primary fan, at one time, draw the measure of check and improvement.
Key Words: Axial fl ow fan Stall Surge
0 引言
由于动叶可调轴流通风机具有体积小、质量轻、低负荷区域效率较高、调节范围宽广、反应速度快等优点，近十年来，国内大型火力发电厂已普遍采用动叶可调轴流通风机。因为轴流通风机具有驼峰形性能曲线这一特点，理论上决定了风机存在不稳定区。风机并不是在任何工作点都能稳定运行，当风机工作点移至不稳定区时就有可能引发风机失速及喘振等现象的发生。
笔者针对扬州第二发电有限责任公司二期扩建工程2×600MW 机组一次风机在安装、调试期间发生的失速问题，对失速与喘振的原理进行了分析，并提出了相应检查和整改措施，以及风机在正常运行过程中如何避免失速与喘振的发生。
1 轴流通风机失速与喘振的关系
1.1 失速
目前，一般轴流通风机通常采用高效的扭曲机翼型叶片，当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，处于正常工况时，冲角为零或很小（气流方向与叶片叶弦的夹角α即为冲角），气流则绕过机翼型叶片而保持流线平稳的状态，如图1a所示。当气流与叶片进口形成正冲角时，即α>0，且此正冲角超过某一临界值时，叶片背面流动工况则开始恶化，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1b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，严重时还会使叶道阻塞，同时风机风压也会随之迅速降低。
风机的叶片在制造及安装过程中，由于各种客观因素的存在，使叶片不可能有完全相同的形状和安装角，因此当运行工况变化而使流动方向发生偏离时，在各个叶片进口的冲角就不可能完全相同。当某一叶片进口处的冲角 α 达到临界值时，就可能首先在该叶片上发生失速，并非是所有叶片都会同时发生失速，失速可能会发生在一个或几个区域，该区域内也可能包括一个或多个叶片。由于失速区不是静止的，它会从一个叶片向另一个叶片或一组叶片扩散，如图2所示。假定产生的流动阻塞首先从叶道23开始，其部分气流只能分别流进叶道12和34, 使叶道12的气流冲角减小 , 叶道34的冲角增大 , 以至于叶道 34 也发生阻塞 , 并逐个向叶道45、56 … 传播 , 如图2所示。试验表明：脱流的传播速度ω′小于叶片运转的角速度ω；因此，在绝对运动中，脱流区以Δω =ω′－ω 速度旋转，方向与叶轮旋转方向相同，这种现象称为旋转脱流或旋转失速。风机进入到不稳定工况区运行时，叶轮内将会产生一个或数个旋转失速区。叶片每经过一次失速区就会受到一次激振力的作用，从而会使叶片产生共振；此时，叶片的动应力增加，严重时还会导致风机叶片断裂，造成设备重大损毁事故。
1.2 影响冲角大小的因素
通常风机是定转速运行的，即叶片周向线速度可以看作是一定值，这样影响叶片冲角大小的因素就是气流速度与叶片的安装角。
由图3可看出，当叶片安装角β（图3中虚线代表的角度）一定时， 如果气流速度c 越小，则冲角α（图3中虚线与相对速度w的夹角）就越大，产生失速的可能性也就越大。
当气流速度c一定时， 如果 叶片安装角β减小，则冲角α也减小；当气流速度c很小时，只要叶片安装角β很小，气流冲角α也很小。因此，当风机刚刚启动或低负荷运行时（前提是管道的进、出口风门此时应处于全开状态），风机失速的可能性将会减小甚至消失。同样，对于动叶可调风机，当风机发生失速时，关小失速风机的动叶角度，可以减小气流的冲角，从而使风机逐步摆脱失速状态。当然，还可以明显地看出，对于叶片高度方向而言，线速度u是沿叶片高度方向逐渐增大的，在气流速度c一定的情况下，冲角α会随着叶片高度方向逐渐增大，以至于在叶顶区域形成旋转脱流；因此，随着叶片高度的方向逐渐减小，叶片安装角β可以避免因叶高引起的旋转脱流。目前，动叶可调轴流风机常用的扭曲叶片就是基于这个道理（见图4）。
1.3 喘振
一般轴流通风机性能曲线的左半部，都存在一个马鞍形的区域（这是风机的固有特性，但轴流通风机相对比较敏感），在此区段运行时有时会出现风机的流量、压头（反映在风机驱动电机的电流）的大幅度脉动风机及工程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，喘振仅仅是不稳定工作区内可能遇到的现象，而在该区域内必然要出现的则是旋转脱流或称旋转失速现象。风机喘振的主要表现为风量、出口风压（电机电流）出现大幅度波动，剧烈振动和异常噪声。
1.4 失速与喘振的区别及联系
风机的失速与喘振的发生都是在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5所示p-Q性能曲线峰值K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，可以说失速是喘振发生的根本诱因。
旋转脱流的发生只取决于叶轮本身、叶片结构、进入叶轮的气流情况等因素，与风道工程的容量、形状等无关，但却与风道工程的布置形式有关。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，能损坏风机与管道工程。所以喘振发生时，风机无法正常运行。
风机在喘振区工作时，流量急剧波动，其气流产生的撞击，使风机发生强烈的振动，噪声增大
摘要：针对华能德州电厂锅炉送风机曾经多次发生失速的情况, 在介绍轴流送风机失速机理基础上, 根据实测数据对送风机失速原因进行了分析, 认为空预器堵塞严重导致管路阻力特性变化、送风机动叶开度过大是送风机失速的原因, 并提出了送风机失速的处理及预防措施。
关 键 字：轴流式送风机 失速 原因分析 预防措施
0 引言
华能德州电厂6号机组额定容量为660 MW，锅炉容量为2 209 t/h，是德国制造的亚临界、一次中间再热、单炉膛、Γ型布置、自然循环汽包炉。锅炉配有2台三分仓回转式空预器，2台型号为FAF30.15.1的动叶可调轴流式送风机，动叶调节范围为-29°～31°（对应动叶开度0%～100％），设计风量为315 m3/s，设计静压为4 275 Pa,太阳集团是负压风机报价生产厂家，风机转速985r/min。2台送风机入口处各装设一组50％容量暖风器，暖风器设计压降0.2 kPa。华能德州电厂6号机组于2002 年10 月投产发电，投产后，在2003年5月～6月期间，多次发生送风机失速现象，一度影响了机组带负荷能力，经过技术人员分析，认为6号锅炉送风机失速的主要原因是空预器堵灰严重，风道阻力特性变化使送风机动叶开度过大、运行在不稳定区所致，经过设备治理，使空预器压差减小到设计值范围内，消除了送风机失速的隐患。
1 轴流式送风机失速机理
轴流风机叶片通常是机翼型的,太阳集团是厂房降温生产厂家, 轴流式风机叶片气流方向如图1所示。当空气顺着机翼叶片进口端(冲角α= 0°) ,按图1（a）所示的流向流入时, 它分成上下两股气流贴着翼面流过,叶片背部和腹部的平滑“边界层”处的气流呈流线形。作用于叶片上有两种力, 一是垂直于叶面的升力, 另一种平行于叶片的阻力, 升力≥阻力。当空气流入叶片的方向偏离了叶片的进口角, 它与叶片形成正冲角(α>0°),如图1（b)所示。在接近于某一临界值时(临界值随叶型不同而异) , 叶背的气流工况开始恶化。当冲角增大至临界值时, 叶背的边界层受到破坏, 在叶背的尾端出现涡流区, 即所谓“失速”现象。随着冲角α的增大, 气流的分离点向前移动, 叶背的涡流区从尾端扩大到叶背部, 脱离现象更为严重, 甚至出现部分流道阻塞的情况。此时作用于叶片的升力大幅度降低, 阻力大幅度增加, 压头降低。
轴流风机的失速特性是由风机的叶型等特性决定的，同时也受到风道阻力等工程特性的影响，动叶调节轴流式送风机的特性曲线如图2所示，其中，鞍形曲线M为送风机不同安装角的失速点连线，工况点落在马鞍形曲线的左上方，均为不稳定工况区，这条线也称为失速线。由图中我们不难看出：①在同一叶片角度下，管路阻力越大，风机出口风压越高，风机运行越接近于不稳定工况区；②在管路阻力特性不变的情况下，风机动叶开度越大，风机运行点越接近不稳定工况区。
根据电厂的运行经验，当并联运行的轴流风机出现下列现象时，说明风机发生了失速：①失速风机的压头、流量、电流大幅降低；②失速风机噪声明显增加，严重时机壳、风道、烟道发生振动；③在投入“自动”的情况下，与失速风机并联运行的另1台风机电流、容积比能大幅升高；④与风机“喘振”不同，风机失速后，风压、流量降低后不发生脉动。
风机的失速现象是风机的一种不稳定运行工况，对于风机的运行安全危害很大：①风机失速时，风量、风压大幅降低，引起炉膛燃烧剧烈变化，易于发生灭火事故；②并联运行的另1台风机投入“自动”时，出力增大，容易造成电机过负荷；③失速风机振动明显增高，可能风机设备、风道振动大损坏；④处理过程不正确时，易于引发风机“喘振”，损坏设备。
2 德州电厂6号炉送风机失速分析
2.1 现象分析
2003 年5月～6月间，6号炉多次发生送风机失速现象, 每次失速现象基本相似,下面以2003年6月19日6号炉B送风机失速为例进行分析：当日14∶47，6号机组负荷为600 MW，A、B送风机并列运行，动叶控制置自动状态，空预器后二次风母管压力为1.76 kPa，A、B送风机动叶开度均为87％，A送风机电流290A, B送风机电流300A（额定值370A），炉膛压力-70Pa。运行人员发现炉膛压力突降至-810 Pa，A、B送风机动叶开度迅速升至100％，母管二次风压骤降至0.76 kPa，A送风机电机电流升至360A，B送风机电机电流降至220 A，且B送风机振动骤然升高，风机异常发生后，风压、风量、振动、风机电机电流等参数突变后未发生波动，因此运行人员判断为B送风机失速，而不是喘振，运行人员立即减少锅炉燃烧，手动关小A、B送风机动叶至80％，此时二次风压回升，B送风机振动回落至2 mm/s，送风机失速现象消失。失速前、后风机主要参数比较见表1。
表1 失速前、后风机主要参数比较
项目风机失速前风机失速后A送风机B送风机A送风机B送风机动叶开度/%8787100100电流/A290300360220风量/kg·s-1
595550595395出口风压/kPa
3.73.62.22,太阳集团是湿帘厂家生产厂家.2振动/mm·s-1
3.71.24.919.1炉膛压力/Pa
-70-70-810-810母管二次风压/kPa
1.761.760.760.76总风量/kg·s-1
658658556552空预器烟侧差压/kPa
2.92.93.13.2空预器风侧差压/kPa
1.91.92.12.2
根据运行记录及DCS打印数据显示，当时机组正在升负荷过程中，由于空预器堵灰较为严重，风、烟侧前后差压均远高于设计值（满负荷设计值1.2 kPa），锅炉负荷升高使送风需求量增大，这些原因使送风机动叶不断开大，记录数据显示：发生失速前15 min内，送风机动叶由84％平缓开至87％，逐渐逼近风机不稳定工况区，而空预器压差亦随风量、烟气量增长不断增大，送风通道阻力特性改变,促使风机进入失速区。事后对送风机入口滤网及暖风器进行了仔细检查，未发现堵塞，因此，排除了暖风器及入口风道堵塞造成风机失速的原因。
据此分析, 送风机出口通道阻力过大、动叶开度大，落入风机不稳定工况区是B送风机发生失速的真正原因。应清除空预器蓄热片积灰，降低空预器风阻是解决送风机失速的根本措施，由于当时电网负荷紧张，无法实现停炉检修，电厂制定了临时措施：限制机组最高负荷，适当降低锅炉氧量运行，避免送风机动叶开度超过80％，在这样的临时措施下，送风机失速现象未再次发生。
值得一提的是，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B送风机失速后，与之并联运行的A送风机动叶开大至100％，仍未发生失速呢？原因是B送风机失速后，出力锐减，工程风压迅速降低，并联工程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A送风机运行点远离不稳定工况区。
2.2 预防送风机失速的措施
限制机组负荷、降低锅炉氧量仅是避免送风机落入失速区的一个应急的处理方法，确保送风通道畅通，减小风道阻力才能彻底预防送风机失速的发生，在随后的停机检修中，华能德州电厂针对送风机失速进行了一系列设备治理：①在秋季的小修中，对6号炉空预器蓄热片进行了彻底清理，更换了腐蚀损坏的蓄热片；②为保证运行中空预器蓄热片积灰能够及时清除，增加了技术成熟的燃气脉冲吹灰器，代替原来的蒸汽吹灰器进行空预器清灰。运行一年多来，效果不错，空预器风、烟侧前后压差能够长期控制在设计值范围内；③根据环境温度变化，冬季及时投入暖风器，避免空预器冷端腐蚀造成风阻增大；④冬季大雾天气，及时清理送风机入口滤网结霜，春季大风天气，及时清理送风机入口滤网挂积的杨絮、柳絮及塑料袋等物，避免送风机入口堵塞；⑤在送风机入口暖风器后风道上，新开1×3 m2 面积的卷帘门，正常运行时关闭，一旦暖风器因故堵塞，动叶开度大于80％，则开启卷帘，以避免缺风引起动叶开度过大，风机运行异常。⑥在正常运行中, 尽量保持2 台送风机的风量相平衡。当发生1台送风机失速时, 应迅速关小送风机动叶, 使动叶开度小于80％, 使送风机尽快回到稳定工况区运行。
3 结论
在电厂实际运行中，锅炉尾部空预器受热面积灰严重或风门、挡板操作不当误关，造成风道阻力增大，促使风机运行在不稳定工况区域是轴流送风机失速的主要原因之一。根据运行经验，轴
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