1、
施樂(lè )百軸流風(fēng)機失速機理
施樂(lè )百軸流風(fēng)機葉片通常是機翼型的, 軸流式風(fēng)機葉片氣流方向所示。當空氣順著(zhù)機翼葉片進(jìn)口端(沖角α= 0°) ,(a)所示的流向流入時(shí), 它分成上下兩股氣流貼著(zhù)翼面流過(guò),葉片背部和腹部的平滑“邊界層”處的氣流呈流線(xiàn)形。作用于葉片上有兩種力, 一是垂直于葉面的升力, 另一種平行于葉片的阻力, 升力≥阻力。
當空氣流入葉片的方向偏離了葉片的進(jìn)口角, 它與葉片形成正沖角(α>0°)。在接近于某一臨界值時(shí)(臨界值隨葉型不同而異),葉背的氣流工況開(kāi)始惡化。當沖角增大至臨界值時(shí), 葉背的邊界層受到破壞, 在葉背的尾端出現渦流區, 即所謂“失速”現象。隨著(zhù)沖角α的增大, 氣流的分離點(diǎn)向前移動(dòng), 葉背的渦流區從尾端擴大到葉背部, 脫離現象更為嚴重, 甚至出現部分流道阻塞的情況。此時(shí)作用于葉片的升力大幅度降低, 阻力大幅度增加, 壓頭降低。
施樂(lè )百軸流風(fēng)機的失速特性是由風(fēng)機的葉型等特性決定的,同時(shí)也受到風(fēng)道阻力等系統特性的影響,動(dòng)葉調節軸流式送風(fēng)機的特性曲線(xiàn),其中,鞍形曲線(xiàn)M為送風(fēng)機不同安裝角的失速點(diǎn)連線(xiàn),工況點(diǎn)落在馬鞍形曲線(xiàn)的左上方,均為不穩定工況區,這條線(xiàn)也稱(chēng)為失速線(xiàn)。①在同一葉片角度下,管路阻力越大,風(fēng)機出口風(fēng)壓越高,風(fēng)機運行越接近于不穩定工況區;②在管路阻力特性不變的情況下,風(fēng)機動(dòng)葉開(kāi)度越大,風(fēng)機運行點(diǎn)越接近不穩定工況區。
施樂(lè )百軸流風(fēng)機動(dòng)葉調節軸流式送風(fēng)機特性曲線(xiàn)
根據電廠(chǎng)的運行經(jīng)驗,當并聯(lián)運行的軸流風(fēng)機出現下列現象時(shí),說(shuō)明風(fēng)機發(fā)生了失速:①失速風(fēng)機的壓頭、流量、電流大幅降低;②失速風(fēng)機噪聲明顯增加,嚴重時(shí)機殼、風(fēng)道、煙道發(fā)生振動(dòng);③在投入“自動(dòng)”的情況下,與失速風(fēng)機并聯(lián)運行的另1臺風(fēng)機電流、容積比能大幅升高;④與風(fēng)機“喘振”不同,風(fēng)機失速后,風(fēng)壓、流量降低后不發(fā)生脈動(dòng)。
風(fēng)機的失速現象是風(fēng)機的一種不穩定運行工況,對于風(fēng)機的運行安全危害很大:①風(fēng)機失速時(shí),風(fēng)量、風(fēng)壓大幅降低,引起爐膛燃燒劇烈變化,易于發(fā)生滅火事故;②并聯(lián)運行的另1臺風(fēng)機投入“自動(dòng)”時(shí),出力增大,容易造成電機過(guò)負荷;③失速風(fēng)機振動(dòng)明顯增高,可能風(fēng)機設備、風(fēng)道振動(dòng)大損壞;④處理過(guò)程不正確時(shí),易于引發(fā)風(fēng)機“喘振”,損壞設備。
2、
施樂(lè )百軸流風(fēng)機失速分析
(1)現象分析
5月——6月間多次發(fā)生送風(fēng)機失速現象, 每次失速現象基本相似,下面以6月19日B送風(fēng)機失速為例進(jìn)行分析:某日14∶ 47,6號機組負荷為600 MW,A、B送風(fēng)機并列運行,動(dòng)葉控制置自動(dòng)狀態(tài),空預器后二次風(fēng)母管壓力為1.76 kPa,A、B送風(fēng)機動(dòng)葉開(kāi)度均為87%,A送風(fēng)機電流290A, B送風(fēng)機電流300A(額定值370A),爐膛壓力-70Pa。運行人員發(fā)現爐膛壓力突降至-810 Pa,A、B送風(fēng)機動(dòng)葉開(kāi)度迅速升至100%,母管二次風(fēng)壓驟降至0.76 kPa,A送風(fēng)機電機電流升至360A,B送風(fēng)機電機電流降至220 A,且B送風(fēng)機振動(dòng)驟然升高,風(fēng)機異常發(fā)生后,風(fēng)壓、風(fēng)量、振動(dòng)、風(fēng)機電機電流等參數突變后未發(fā)生波動(dòng),因此運行人員判斷為B送風(fēng)機失速,而不是喘振,運行人員立即減少鍋爐燃燒,手動(dòng)關(guān)小A、B送風(fēng)機動(dòng)葉至80%,此時(shí)二次風(fēng)壓回升,B送風(fēng)機振動(dòng)回落至2mm/s,送風(fēng)機失速現象消失。
根據運行記錄及DCS打印數據顯示,當時(shí)機組正在升負荷過(guò)程中,由于空預器堵灰較為嚴重,風(fēng)、煙側前后差壓均遠高于設計值(滿(mǎn)負荷設計值1.2kPa),鍋爐負荷升高使送風(fēng)需求量增大,這些原因使送風(fēng)機動(dòng)葉不斷開(kāi)大,記錄數據顯示:發(fā)生失速前15 min內,送風(fēng)機動(dòng)葉由84%平緩開(kāi)至87%,逐漸逼近風(fēng)機不穩定工況區,而空預器壓差亦隨風(fēng)量、煙氣量增長(cháng)不斷增大,送風(fēng)通道阻力特性改變,促使風(fēng)機進(jìn)入失速區。事后對送風(fēng)機入口濾網(wǎng)及暖風(fēng)器進(jìn)行了仔細檢查,未發(fā)現堵塞,因此,排除了暖風(fēng)器及入口風(fēng)道堵塞造成風(fēng)機失速的原因。
據此分析, 送風(fēng)機出口通道阻力過(guò)大、動(dòng)葉開(kāi)度大,落入風(fēng)機不穩定工況區是B送風(fēng)機發(fā)生失速的真正原因。應清除空預器蓄熱片積灰,降低空預器風(fēng)阻是解決送風(fēng)機失速的根本措施,由于當時(shí)電網(wǎng)負荷緊張,無(wú)法實(shí)現停爐檢修,電廠(chǎng)制定了臨時(shí)措施:限制機組zui高負荷,適當降低鍋爐氧量運行,避免送風(fēng)機動(dòng)葉開(kāi)度超過(guò)80%,在這樣的臨時(shí)措施下,送風(fēng)機失速現象未再次發(fā)生。
值得一提的是,動(dòng)葉可調軸流風(fēng)機葉片角度過(guò)大是引發(fā)風(fēng)機進(jìn)入不穩定區的重要原因,但為什么B送風(fēng)機失速后,與之并聯(lián)運行的A送風(fēng)機動(dòng)葉開(kāi)大至100%,仍未發(fā)生失速呢?原因是B送風(fēng)機失速后,出力銳減,系統風(fēng)壓迅速降低,并統的管網(wǎng)阻力特性也隨之變化,阻力特性曲線(xiàn)下移,風(fēng)機出口風(fēng)壓降低,使得A送風(fēng)機運行點(diǎn)遠離不穩定工況區。
(2)
施樂(lè )百軸流風(fēng)機預防送風(fēng)機失速的措施
限制機組負荷、降低鍋爐氧量?jì)H是避免送風(fēng)機落入失速區的一個(gè)應急的處理方法,確保送風(fēng)通道暢通,減小風(fēng)道阻力才能*預防送風(fēng)機失速的發(fā)生,在隨后的停機檢修中,電廠(chǎng)針對送風(fēng)機失速進(jìn)行了一系列設備治理:
①在秋季的小修中,對空預器蓄熱片進(jìn)行了*清理,更換了腐蝕損壞的蓄熱片;
②為保證運行中空預器蓄熱片積灰能夠及時(shí)清除,增加了技術(shù)成熟的燃氣脈沖吹灰器,代替原來(lái)的蒸汽吹灰器進(jìn)行空預器清灰。運行一年多來(lái),效果不錯,空預器風(fēng)、煙側前后壓差能夠長(cháng)期控制在設計值范圍內;
③根據環(huán)境溫度變化,冬季及時(shí)投入暖風(fēng)器,避免空預器冷端腐蝕造成風(fēng)阻增大;
④冬季大霧天氣,及時(shí)清理送風(fēng)機入口濾網(wǎng)結霜,春季大風(fēng)天氣,及時(shí)清理送風(fēng)機入口濾網(wǎng)掛積的楊絮、柳絮及塑料袋等物,避免送風(fēng)機入口堵塞;
⑤在送風(fēng)機入口暖風(fēng)器后風(fēng)道上,新開(kāi)1×3 m2面積的卷簾門(mén),正常運行時(shí)關(guān)閉,一旦暖風(fēng)器因故堵塞,動(dòng)葉開(kāi)度大于80%,則開(kāi)啟卷簾,以避免缺風(fēng)引起動(dòng)葉開(kāi)度過(guò)大,風(fēng)機運行異常。
⑥在正常運行中, 盡量保持2 臺送風(fēng)機的風(fēng)量相平衡。當發(fā)生1臺送風(fēng)機失速時(shí), 應迅速關(guān)小送風(fēng)機動(dòng)葉,使動(dòng)葉開(kāi)度小于80%, 使送風(fēng)機盡快回到穩定工況區運行。