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          玻璃鋼風機失速的原因及解決辦法

          文章出處:玻璃鋼風機 發表時間:2018-05-22 10:38 已有次個人瀏覽并咨詢 打印

            由流體力學知,當速度為v 的直線平行流以某一沖角(翼弦與來流方向的夾角)繞流二元孤立翼型(機翼)時,由于沿氣流流動方向的兩側不對稱,使得翼型上部區域的流線變密,流速增加,翼型下部區域的流線變稀,流速減小。因此,流體作用在翼型下部表面上的壓力將大于流體作用在翼型上部表面的壓力,結果在翼型上形成一個向上的作用力。如果繞流體是理想流體,則這個力和來流方向垂直,稱為升力。

          軸流玻璃鋼風機性能曲線的左半部具有一個馬鞍形的區域,在此區段運行有時會出現玻璃鋼風機的流量、壓頭、和功率的大幅度脈動等不正常工況,一般稱為“喘振”,這一不穩定工況區稱為喘振區。實際上,喘振僅僅是不穩定工況區內可能遇到的現象,而在該區域內必然要出現不正常的空氣動力工況則是旋轉脫流或稱旋轉失速。這兩種不正常工況是不同的,但是它們又有一定的關系。軸流玻璃鋼風機葉片前后的壓差,在其它都不變的情況下,其壓差的大小決定于動葉沖角的大小,在臨界沖角值以內,上述壓差大致與葉片的沖角成比例,不同的葉片葉型有不同的臨界沖角值。翼型的沖角超過臨界值時,氣流會離開葉片凸面發生邊界層分離現象,產生大面積的渦流,此時玻璃鋼風機的全壓下降,這種情況稱為“失速現象”,如圖5-15。

          泵與玻璃鋼風機進入不穩定工況區,其葉片上將產生旋轉脫流,可能使葉片發生共振,造成葉片疲勞斷裂?,F以軸流式玻璃鋼風機為例說明旋轉脫流及其引起的振動。當玻璃鋼風機處于正常工況工作時,沖角等于零,而繞翼型的氣流保持其流線形狀,如圖示:當氣流與葉片進口形成正沖角時,隨著沖角的增大,在葉片后緣點附近產生渦流,而且氣流開始從上表面分離。當正沖角超過某一臨界值時,氣流在葉片背部的流動遭到破壞,升力減小,阻力卻急劇增加,這種現象稱為“旋轉脫流”或“失速”。如果脫流現象發生在玻璃鋼風機的葉道內,則脫流將對葉道造成堵塞,使葉道內的阻力增大,同時風壓也隨之而迅速降低。

           

             玻璃鋼風機的葉片由于加工及安裝等原因不可能有完全相同的形狀和安裝角,同時流體的來流流向也不完全均勻。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脫流,而不會所有葉片都同時發生脫流。如下圖示:假設在葉道2 首先由于脫流而出現氣流阻塞現象,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,于是原來進入葉道2 的氣流只能分流進入葉道1 和3。這兩股分流來的氣流又與原來進入葉道1 和3 的氣流匯合,從而改變了原來的氣流方向,使流入葉道1 的氣流沖角減小,而流入葉道3 的沖角增大,由此可知,分流的結果將使葉道1 內的繞流情況有所改善,脫流的可能性減小,甚至消失,而葉道3 內部卻因沖角增大而促使發生脫流,葉道3 內發生脫流后又形成堵塞,使葉道3 前的氣流發生分流,其結果又促使葉道4 內發生脫流和堵塞,這種現象繼續下去,使脫流現象所造成的堵塞區沿著與葉輪旋轉相反的方向移動。試驗表明,脫流的傳播相對速度W1 遠小于葉輪本1 的速度旋轉,方向與葉輪轉向相同,此種現象稱為“旋轉脫流”或“旋轉失速”。

           

             玻璃鋼風機進入不穩定工況區運行,葉輪內將產生一個到數個旋轉脫流區,葉片依次經過脫流區要受到交變應力的作用,這種交變應力會使葉片產生疲勞。葉片每經過一次脫流區將受到一次激振力的作用,此激振力的作用頻率與旋轉脫流的速度成正比,當脫流區的數目為2、3、……時,則作用于每個葉片的激振力頻率也作2 倍、3 倍、……的變化。如果這一激振力的作用頻率與葉片的固有頻率成整數倍關系,或者等于、接近于葉片的固有頻率時,葉片將發生共振。此時,葉片的動應力顯著增加,甚至可達數十倍以上,使葉片產生斷裂。一旦有一個葉片疲勞斷裂,將會將全部葉片打斷,因此,應盡量避免泵與玻璃鋼風機在不穩定工況區運行。

           

           在軸流玻璃鋼風機Q-H 性能曲線中,全壓的峰值點左側為不穩定區,是旋轉脫流區。從峰值點開始向小流量方向移動,旋轉脫流從此開始,到流量等于零的整個區間,始終存在著脫流。旋轉脫流對玻璃鋼風機性能的影響不一定很顯著,雖然脫流區的氣流是不穩定的,但玻璃鋼風機中流過的流量基本穩定,壓力和功率亦基本穩定,玻璃鋼風機在發生旋轉脫流的情況下尚可維持運行,因此,玻璃鋼風機的工作點如落在脫流區內,運行人員較難從感覺上進行判斷。

           

             因為旋轉脫流不易被操作人員覺察,同時玻璃鋼風機進入脫流區工作對玻璃鋼風機的安全終究是個威脅,所以一般大容量軸流玻璃鋼風機都裝有失速探頭。失速探頭由兩根相隔約3mm的測壓管所組成,將它置于葉輪葉片的進口前。測壓管中間用厚3mm高(突出機殼的距離)3mm

           

             鎘片分開,玻璃鋼風機在正常工作區域內運行時,葉輪進口的氣流較均勻地從進氣室沿軸向流入,那么失速探頭之間的壓力差幾乎等于零或略大于零,如圖示中的AB 曲線圖中△P 為兩測壓管的壓力差。

          當玻璃鋼風機的工作點落在旋轉脫流區,葉輪前的氣流除了軸向流動之外,還有脫流區流道阻塞成氣流所形成的圓周方向分量。于是,葉輪旋轉時先遇到的測壓孔,即鎘片前的測壓孔壓力高,而鎘片后的測壓孔的氣流壓力低,產生了壓力差,一般失速探頭產生的壓力差達245~392Pa,即報警,玻璃鋼風機的流量越小,失速探頭的壓差越大,如圖中的BCD.由失速探頭產生的壓差發出信號,然后由測壓管接通一個壓力差開關(繼電器),壓力差開關將報警電路系統接通發出報警,操作人員及時采取排除旋轉脫流的措施。失速探頭裝好以后,應予以標定,調整探頭中心線的角度,使測壓管在玻璃鋼風機正常運轉的差壓為最小。

           

          玻璃鋼風機失速的解決辦法:

           

            確保送風通道暢通,減小風道阻力才能完整防止送玻璃鋼風機失速的產生,隨后的停機檢討中,華能德州電廠針對送玻璃鋼風機失速進行了一系列設備管理:在春季的小修中,對6號爐空預器蓄熱片進行了完整清算,替換了腐蝕破壞的蓄熱片;為保證運行中空預器蓄熱片積灰能夠及時斷根,增添了技術幼稚的燃氣脈沖吹灰器,庖代本來的蒸汽吹灰器履行空預器清灰。運行一年多來,成果不錯,空預器風、煙側前后壓差能夠長久節制在假想值范圍內;遵照環境溫度變更,冬天及時投入暖風器,預防空預器冷端腐蝕造成風阻增大;冬天大霧天色,及時清理送玻璃鋼風機入口濾網結霜,春季颶風天色,及時清理送玻璃鋼風機入口濾網掛積的楊絮、柳絮及塑料袋等物,預防送玻璃鋼風機入口擁塞;在送玻璃鋼風機入口暖風器后風道上,新開13m2面積的卷簾門,正常運行時關閉,一旦暖風器因故堵塞,動葉開度大于80%,則開啟卷簾,以預防缺風引起動葉開度過大,玻璃鋼風機運行異樣。在正常運行中,限制機組負荷、降低鍋爐氧量僅是預防送玻璃鋼風機落入失速區的一個應急的處理方式。盡量連結2臺送玻璃鋼風機的風量相平衡。當發生1臺送玻璃鋼風機失速時,應火速關小送玻璃鋼風機動葉,使動葉開度小于80%,使送玻璃鋼風機盡快回到穩定工況區運行。

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