轴流风机失速原因分析及防范措施

阐述了轴流风机失速的形成机理，结合运行中单台一次风机的失速问题，分析了失速的原因，以及可能造成的危害及后果，同时根据实际情况制定了相关的防范措施。

【关键词】轴流式通风机 失速

由于动叶可调轴流风机具有体积小、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风机。因为轴流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，当风机工作点移至不稳定区时就有可能引发风机失速现象的发生。

本文针对大唐彬长发电有限责任公司一期工程2×600MW 机组一次风机在运行期间发生的失速问题，对失速原理进行了分析，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的发生。

1 轴流风机失速形成机理

1.1 失速形成机理

目前，一般轴流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，气流则绕过机翼型叶片而保持流线平稳的状态。当气流与叶片进口形成正冲角时，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。

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。

1.3 失速风机性能曲线分析

在轴流风机Q-H性能曲线中，全压的峰值点左侧为不稳定区，是旋转脱流区。从峰值点开始向小流量方向移动，旋转脱流从此开始，到流量等于零的整个区间，始终存在着脱流。

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，与风道系统的容量、形状等无关，但却与风道系统的布置形式有关。

1.4 失速探头装置

虽然脱流区的气流是不稳定的，但风机中流过的流量基本稳定，压力和功率亦基本稳定，风机在发生旋转脱流的情况下尚可维持运行，因此，运行人员较难从感觉上进行判断，所以一般大容量轴流风机都装有失速探头以帮助运行人员及时发现危险工况。失速探头装好以后，通过调试予以标定，调整探头中心线的角度，使测压管在风机正常运转的差压为最小。

2 一次风机失速处理及防范措施

2.1 一次风机失速处理

2.1.1 1A一次风机发生的失速过程

2012年06月26日前夜班接班运行方式 机组负荷600MW，过热汽温567℃，再热汽温565.9℃，炉膛负压-25Pa，总风率96%，给水流量1960t/h，总煤量238 t/h.。17：03：45 1A一次风机电流由92.15A降至86A，出口风压12.799KPa降至8.7KPa，风量由216 t/h降至78 t/h， 17：03：45 锅炉引、送、一次风机均跳为手动，1A一次风机风量由78 t/h到零，炉膛负压波动至-381Pa， 就地检查1A一次风机有较大异音，17：03：54炉膛负压波动至-1145Pa，，17：04：481A为提高一次风压力，将一次风机动叶由82%开至99%，17：09：38 过热汽温483℃（10min下降76℃），再热汽温516℃（10min下降52℃），随后停运1F、1D磨煤机减负荷至280MW，并入电泵退出1A汽泵，启动炉水泵，停运1C磨煤机，机组减负荷至100MW，停运1A一次风机进行检查。

2012年06月30日白班，机组负荷400MW，过热汽温556℃，再热汽温555℃，炉膛负压-25Pa，给水流量1246t/h，总煤量200 t/h.。10：29 1A一次风机电流由80A降至69A，出口风压10.3KPa降至8.7KPa，风量由173 t/h降至97 t/h， 1B一次风机电流由103A升至117A，出口风压10.7KPa降至9.6KPa，风量由279 t/h升至331t/h， 汇报值长，立即投入油枪及等离子稳燃，减小总煤量，给水减至900t/h，10：30紧急停运1F磨煤机10：46 过热汽温上升较快，启动炉水泵，紧急停运1E磨煤机，并入电泵，同时联系强制分离器水位、1A、1B、1E磨煤机低风量保护及1C磨启允许。11：00启动1E磨煤机，机组开始加负荷，11：30锅炉转为干态，11：40负荷带至300MW。

2.1.2 原因分析及处理

一次风压保持过高，因煤量变化影响一次风量波动后瞬间减小，风道阻力急剧增大，从而导致一次风机运行曲线落入失速区，继而诱发一次风机失速。

一次风机失速的事故处理原则：

（1）一次风机失速的现象：

（a）失速报警信号发

（b）一次风机出口压力、一次风母管压力、流量大幅下降，电流降低

（c）磨煤机入口风量降低

（d）风机振动增大，风机噪音明显增大

（e）炉膛负压大幅降低

（2）一次风机失速的原因：

（a）一次风机出口压力高，动叶开度较大、流量较小

（b）一次风机出口挡板或空预器出口一次风挡板误关

（c）暖风器及空预器阻力增大

（d）磨煤机跳闸或制粉系统停运时风量减小过快

（e）磨煤机堵煤

（f）两台风机并列运行时，负荷分配不均，流量小的风机容易发生失速

（3）一次风机失速的处理：

（a）发现一次风机失速时，应立即投入等离子或油枪进行稳燃，降低机组负荷，根据一次风母管压力的下降程度采取措施（500MW以上负荷时且一次风母管压力降至8.5kpa以下时应立即拍掉一台磨煤机，拍磨时注意炉膛负压，若一次风压没有回升应立即拍掉第二台磨），防止堵磨及汽温快速下降。

（b）应立即解除失速一次风机的自动，关小失速风机的动叶，待失速现象消失后且检查风机运行正常后重新并入系统，接带负荷，严禁开大失速风机的动叶。若失速现象在2分钟内不能消失，应立即停运该一次风机，防止风机倒转，并调整好另一侧一次风机

（c）炉侧专人负责制粉系统运行情况，及时关闭备用磨煤机入口热、冷风快关门、磨煤机密封风门，给煤机密封风门，并及时关闭主、再热器减温水电动总门，在处理过程中根据汽温变化情况及时开启进行汽温的调整。

（d）机侧根据水煤比及中间点温升率及时调节给水，必要时解列给水自动，确保中间点温升率在正常范围内。

（e）若剩三台磨运行，应做好转态准备工作。

（f）若失速是由于风烟系统的风门挡板误关造成，应立即开启，若风门挡板故障，应降低机组负荷联系检修处理。

（g）若在风机并列中发生失速，应停止并列，尽快关小失速风机动叶至35%以下，查明原因并消除后重新并列。

2.1.3 造成后果

（a）一次风机失速直接造成机组负荷减至300MW，直接限负荷。

（b）一次风压下降后，携带煤粉能力下降。轻者磨煤机堵塞，严重时风量低磨煤机跳 闸。

（c）失速时的气温影响较大，调整不及时可使气温直线下降50度，威胁汽轮机安全。

（d）失速时的强烈震动，造成风道轻微变形及风机叶片、基础隐性损害。

2.1.4 防范措施

（1）工作状态，当一次风机动叶开度超过62%（排除动叶开度漂移）一次风机出口压力超过12.5kpa时应引起足够的重视，防止一次风机失速。机组正常运行中严禁一次风机出口压力超过12.8Kpa运行。

（2）增加“一次风机失速信号”模拟量逻辑，失速开关保护定值为500pa，更换变送器后当压力接近400Pa时应报警并引起足够的重视，降低一次风机出口压力。

（3）增加一次风机失速报警原逻辑为：一次风机失速报警开关量动作。修改为：

（a）一次风机电流突降大于等于5A；

（b）一次风机出口压力突降大于等于2kpa；

（c）一次风机出口流量突降大于等于30t/h；

（d）一次风机动叶开度大于等于29%；

（e）一次风机失速报警开关量动作

（f）动作结果：1-4条全部满足或第5条满足，发一次风机失速软光字报警，并切失速风机动叶自动，联关备用磨煤机入口热冷风快关门。

（4）运行中的调整：

（a）运行中保持两侧一次风机出力一致，严密监视风机电流、动叶开度是否匹配，严禁两台一次风机电流偏差15A，出口压力偏差1kpa以上。

（b）严格按照规定进行空预器吹灰，当空预器差压报警时，增加吹灰次数，提高吹灰压力，减小风道阻力。

（c）对运行人员进行培训，要求值班中认真监盘，发现轴流风机动叶不正常开大而出力下降时，基本可确认风机失速。应立即退出动叶自动转为手动调节，快速减小失速风机动叶开度，同时尽量打开风道，减小风机通风道阻力，防止风机失速发展为喘振而损坏设备。确已发生喘振时，处理要更果断，除手动关小动叶外，还要投油减负荷，减煤量，尽可能快的恢复一次风压正常，防止堵磨。

（d）利用停炉对A、B一次风机动叶进行检查，联系热工院进行风机动叶调试试验，因风机的实际失速线受风道设计、风机制造、风机安装等诸多方面的影响，并不等同于理论失速线。

3 结论

当发生一次风机失速，处理过程中必定会造成机组负荷的减少，严重时极有可能造成锅炉MFT。如果处理不当还有可能造成风机振动大而使设备损害，以及磨煤机堵煤所造成的磨煤机的损害。通过上述的分析及措施基本可以避免一次风机的失速异常的发生。但一般来说，风机失速不仅仅与制造、安装有关，还涉及到风机选型、风道设计、调试、运行等各个方面，要严格保证各个环节的工作质量，从而保证机组的安全稳定运行。

参考文献

[1]丁鹏，吴跃东，动叶可调轴流通风机的失速与喘振分析及改进措施[J].风机技术，2007，3：66-69.

[2]李晓芸，王秉仁，离心风机的旋转脱流及其风道振动[J].流体机械，1994，9：7-12.

作者简介

高飞（1980-），山西省兴县人。大学本科学历，工学学士学位。现供职于大唐延安热电厂。研究方向为火力发电厂超临界机组运行分析及调整控制策略。

作者单位

大唐延安热电厂 陕西省延安市 716000