失速

一次風機失速現象原因分析及處理措施

［摘要］本文對軸流式風機失速的機理進行了較為詳細的探討,闡述了實際

運行中產生失速的原因,介紹了河北大唐王灘發電廠#1、#2機組鍋爐一次風機的

失速特性、失速原因,并從運行管理的角度提出了失速的相關預防措施和緊急處

理方案。

［關鍵詞］沖角；失速特性；現象；處理措施

風機的失速現象主要發生于軸流式風機。而一般情況下,大型火電機組鍋

爐的三大風機均為軸流式風機,失速時常常會引起振動,嚴重時威脅到機組的安全

運行。河北大唐王灘發電廠#1、#2機組鍋爐的吸風機為靜葉可調軸流風機,送風

機及一次風機為動葉可調式軸流風機,下面對風機在運行過程中的失速問題作簡

要分析。

1失速產生的機理

1.1失速的過程及現象

軸流風機的葉片均為機翼型葉片。風機處于正常工況時,葉片的沖角很小(氣

流方向與葉片葉弦的夾角即為沖角),氣流繞過機翼型葉片而保持流線狀態,如圖

1(a)所示。當氣流與葉片進口形成正沖角,即α>0,且此正沖角超過某一臨界值時,

葉片背面流動工況開始惡化,邊界層受到破壞,在葉片背面尾端出現渦流區,即所

謂“失速”現象,如圖1(b)所示。沖角大于臨界值越多,失速現象越嚴重,流體的流動

阻力越大,使葉道阻塞,同時風機風壓也隨之迅速降低。

風機的葉片在加工及安裝過程中由于各種原因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方向發生偏離時,在各個葉片進口的

沖角就不可能完全相同。如果某一葉片進口處的沖角達到臨界值時,就首先在該

葉片上發生失速,而不會所有葉片都同時發生失速。如圖2中,u是對應葉片上某

點的周向速度,w是氣流對葉片的相對速度,α為沖角。假設葉片2和3間的葉道

23首先由于失速出現氣流阻塞現象,葉道受堵塞后,通過的流量減少,在該葉道前

形成低速停滯區,于是氣流分流進入兩側通道12和34,從而改變了原來的氣流方

向,使流入葉道12的氣流沖角減小,而流入葉道34的沖角增大。可見,分流結果使

葉道12繞流情況有所改善,失速的可能性減小,甚至消失；而葉道34內部卻因沖

角增大而促使發生失速,從而又形成堵塞,使相鄰葉道發生失速。這種現象繼續進

行下去,使失速所造成的堵塞區沿著與葉輪旋轉相反的方向推進,即產生所謂的

“旋轉失速”現象。風機進入到不穩定工況區運行,葉輪內將產生一個到數個旋轉

失速區。葉片每經過一次失速區就會受到一次激振力的作用,從而可使葉片產生

共振。此時,葉片的動應力增加,致使葉片斷裂,造成重大設備損壞事故。

1.2影響沖角大小的因素

王灘電廠的一次、送、吸風機都是定轉速運行的,即葉片周向速度u是一定

值，這樣影響葉片沖角大小的因素就是氣流速度與葉片開度角。如圖3所示,可

以看出：當葉片開度角β一定時,如果氣流速度c越小時,沖角α就越大,產生失速

的可能性也就越大。

從圖3還可以看出,當流速c一定時,如果葉片角度β減小,則沖角α也減小；

當流速C很小時,只要葉片角度β很小,則沖角α也很小。因此,當風機剛啟動或低

負荷運行時,風機失速的可能性大大減小甚至消失。

1.3運行中風機失速的原因

(1)風機出口擋板銷子脫落或斷裂等原因導致其突然關閉或部分關閉時。

(2)變負荷過程中由于調節失靈或誤操作致使兩臺風機風量嚴重不平衡。

(3)風機出入口風道堵塞,如暖風器或空預器嚴重積灰。

(4)運行調整不當,系統風量不足或風壓保持不合適。

2王灘電廠一次風機發生失速的現象及處理

一次風機失速一般發生在兩風機運行且負荷偏差大、動葉投自動時,是由于

風壓過高或風量過小導致一臺風機的動葉出口產生渦流而不打風。其現象是兩臺

風機并列運行并且投入自動控制時,風機動葉迅速開大；一次風母管風壓迅速下

降；一臺風機電流基本保持不變,另一臺(發生失速的)風機電流迅速降低,電流下

降的風機軸承溫度迅速升高,振動增大。

處理失速方法的本質是設法減小沖角,恢復葉片線形繞流。具體做法是風機

投入自動控制方式運行時,立即切除自動,迅速降低機組負荷、手動關小風機動葉,

直至系統風壓回升、風機電流迅速恢復到故障前數值為止(此工況動葉開度一般

在50％左右)。同時,要開啟部分備用磨煤機出口擋板及總風門、冷熱風門,增加系

統通風量。監視系統風壓穩定后,調平兩臺一次風機的出力。系統穩定后,風機控

制可以重新投入自動方式。

處理一次風機失速過程中有兩個關鍵點值得監盤人員注意,一是手動關小動

葉過程中要密切監視制粉系統的運行情況,及時開大冷、熱風門及減少燃料量,防

止堵磨；二是一次風機由失速轉為正常運行后,一次風母管壓力有一個突增的過

程,此時制粉系統內的存粉會大量進入爐膛不但會造成氣壓快速升高,投自動的制

粉系統還會快速減少燃料易造成風粉配比失調而滅火,因此發現一次風母管壓力

上升后應立即將燃燒切至手動,迅速升高機組電負荷(熱負荷不變),必要時開啟向

空排汽門。處理過程中還要密切監視汽包水位、氣溫等相關參數。

3結論

失速是一種很危險的情況,處理不當很容易造成鍋爐滅火、機組非停甚至設

備損壞事故。我們應認真了解失速的機理,認真預防；在真正發生了失速的情況

下,膽大細心,嚴格按照運行規程及各項技術措施,保證機組穩定運行。