火电厂风机失速及喘振分析
【摘要】风机是电厂锅炉的主要辅助设备之一,是火力发电厂不可缺少的一部分,其所消耗的电量约占电厂总发电量的2~3%。随着用电量的不断增长和能源问题的出现,电厂风机运行的安全性越来越为人们所重视,其运行状况的好坏直接危及到整个机组的安全运行,严重影响火力发电厂的经济效益。本文重点针对电厂风机的喘振失速问题进行机理分析,并提出了运行处理及防范措施。
【关键词】风机 失速 喘振 不稳定工作区 运行处理 预防
1. 风机简述
1.1 离心式风机和轴流式风机比较
风机主要有离心式和轴流式两种。离心式风机具有结构简单、运行可靠、效率较高、制造成本较低、噪音小等优点。但离心风机的容量受到叶轮材料强度的限制,不能随锅炉容量的增加而相应增大;而轴流式风机具有容量大,且结构紧凑、体积小、重量轻、耗电低、低负荷时效率高等优点,但轴流风机结构复杂,制造精度要求高。
鉴于轴流式风机的优点,大容量机组均选用轴流式风机。
1.2 轴流式风机的运行调节
轴流式风机的运行调节有四种方式:动叶调节、节流调节、变速调节和入口静叶调节。 动叶调节是通过改变风机叶片的角度,使风机的曲线发生改变,来实现改变风机的运行工作点和调节风量。这种调节经济性和安全性较好,每一个叶片角度对应一条曲线,且叶片角度的变化几乎和风量成线性关系。
节流调节的经济性很差,所以轴流式风机不采用这种调节方式。
变速调节是最经济的调节方式,但需要配置电机变频装置或液力偶和器。
进口静叶调节时系统阻力不变,风量随风机特性曲线的改变而改变,风机的工作点易进入不稳定工况区域。
2. 风机失速与喘振机理
2.1 失速机理
轴流式风机其工作原理是基于叶翼型理论(如图a):当气流以某一冲角α进入叶轮时,由于沿气流流动方向的两侧不对称,使得翼型上部区域的流线变密,流速增加,翼型下部区域的流线变稀,流速减小;因此,流体作用在翼型下部表面上的压力将大于流体作用在翼型上部表面的压力,结果在翼背上产生一个升力,同时在翼腹上产生一个大小相等方向相反的作用力,使气体排出叶轮呈螺旋形沿轴向向前运动。与此同时,风机进口处由于压差的作用,使气体不断地被吸入。
a、风机正常工况时的气体流动状况 b、风机脱流工况时的气体流动状况 动叶可调轴流风机,冲角α越大,翼背的周界越大,则升力越大,风机的压差越大,风量越小。当叶片冲角α达到临界值时,气流会在叶背尾端产生涡流区,即所谓的脱流工况
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