（郑州市郑东新区热电有限公司发电部）
摘要：本文以郑州市郑东新区热电有限公司#2机组在脱硝改造后在运行过程中出现的失速现象为背景，阐述了AP系列动叶可调式轴流式风机失速原因分析、处理及防范措施。对火力发电厂在预防引风机失速以及事故处理具有借鉴意义。
关键词：轴流式风机；失速；处理；预防措施
1、前言
郑州市郑东新区热电有限公司在进行脱硝改造后，考虑到脱硝改造后风道阻力加大。同步改造引风机为AP系列动叶可调式轴流式风机(型号：Yu24436-22G；转速990r/min)，在运行一段时间后高负荷出现引风机失速现象。影响了机组安全稳定。
1.1 工作原理：由系统管道流入风机的气流经进气箱改变方向，经集流器收敛加速后流向叶轮，电动机动力通过叶轮叶片对气流作功，叶片的工作角度与叶栅距可无级调节，由此改变风量、风压，满足工况变化需求；流经叶轮后的气流为螺旋运动，经后导叶转为轴向流入扩压器，在扩压器内气体的部分动能转化成静压能，再流至系统满足运行要求，从而完成风机出力的工作过程。
1.2 主要部件
1.2.1 定子部件
带护轴管的进气箱、带整流罩和后导叶的风机壳、扩压器、膨胀节、活节及管路系统等。
1.2.2 转子部件
含联轴器、中间轴、主轴承装配、叶轮、伺服马达等。
1.2.2.1叶轮
叶轮是风机作功的主要部件，为悬臂式，轮毂通过毂盘与主轴联接，由轴头螺母将其紧固在主轴上。动叶角度无级可调，叶片轴安装在轮毂体内，轴上轴向推力球轴承可承受叶片离心力，径向球轴承可承受叶片调节力，自润滑轴套可承载气动力，叶片轴承注油(脂) 后可持久润滑，由O型密封圈密封。
1.2.2.2主轴
两端分别支撑联轴器毂和叶轮，双级风机两端均支撑叶轮。
1.2.2.3主轴承
轴承座置于风机芯茼中，主轴--循环油润滑，有密封装置，轴承座端盖水平剖分。每侧轴套上装有一对可径向移动的人造石墨密封圈，该圈由三段组成，用一管状弹簧围箍，有一定位块防止转动。两密封圈之间有一个通道与大气相通，使内外压力平衡防止泄漏。轴套上环槽内装有叠层密封环，靠外径定位，隔离内部的溅油和外部的灰尘。
1.2.2.4伺服马达
含控制阀、油缸、活塞及导轴，安装在叶轮后部，与其共同旋转，控制阀壳不旋转，用于动叶调节。控制头与油管相连，当油站启动后，风机外部的控制执行装置通过一推拉杆来操纵阀壳作轴向前后移动，以使压力油（通过阀芯油道）分别进入油缸的后腔或前腔，油缸内压力使活塞随同控制阀实现方向和行程相同的位移（略滞后），把调节力矩通过导轴传递给调节盘，执行动叶片的开大与关小（注意：必须在油站启动后，才能进行执行器操作，其全行程时间不得小于40秒）。
1.2.2.5调节盘
调节盘外径上有开口环槽，叶片轴内端曲柄的滑块安装在调节盘环槽中，活塞的轴向位移通过导轴、调节盘、滑块和曲柄，使动叶产生围绕叶片轴的转动，达到调节叶片开度和风机出力目的。
1.2.2.6联轴器
本机采用的刚挠性膜片联轴器具有误差补偿、吸振且不需维护等优点，安装在中间轴两端。
1.2.3油站（辅件，含油泵、过滤器、冷却器、各种阀及仪器仪表元件）
油站分别向主轴承提供润滑冷却油（低压）和向伺服马达提供调节控制油（高压）。特殊订货可同时向电动机提供润滑冷却油（低压）。（见下图）
1.2.4密封冷却风机（辅件，含电机，常规常温风机无此配置）
密封各段芯筒防止腐蚀性烟气进入而导致轴承等机件锈蚀失效。停机时若无法有效保证进出口管道挡板门的密闭性，或未设置进出口挡板门，也应保持持续运行（检修除外）；该风机同时用作轴承等机件降温。
2、风机运行
2.1.1风机稳定运行
风机只能在特性曲线允许区域内运行，为避免在非运行区内运行，风机采用失速控制，将性能曲线中的失速区蓄存在电脑中，电脑确定出运行点的当前位置并监测外界压力、不同点的静压及流体温度；把运行点与性能曲线上的失速区进行比较，如果进入失速区，动叶片要作适当调节；在叶轮前部圆周方向测量流体压差，当运行点在性能曲线稳定区域时，压差变动较小，如果运行点超过失速线，压差变动会提高几倍，这时，通过压力转换开关与控制系统改变动叶角度，达到安全运行。
3、轴流风机的失速和喘振
3.1什么是轴流风机的失速和喘振
失速：所谓“失速”现象。随着冲角α的增大, 气流的分离点向前移动, 叶背的涡流区从尾端扩大到叶背部, 脱离现象更为严重, 甚至出现部分流道阻塞的情况。此时作用于叶片的升力大幅度降低, 阻力大幅度增加, 压头降低。
喘振：一般轴流通风机性能曲线的左半部，都存在一个马鞍形的区域（这是风机的固有特性，但轴流通风机相对比较敏感），在此区段运行时有时会出现风机的流量、压头（反映在风机驱动电机的电流）的大幅度脉动风机及系统风道都会产生强烈的振动、噪声显著增高等不正常工况，一般称之为“喘振”，这一不稳定工作区称为喘振区。实际上，喘振仅仅是不稳定工作区内可能遇到的现象，而在该区域内必然要出现的则是旋转脱流或称旋转失速现象。风机喘振的主要表现为风量、出口风压（电机电流）出现大幅度波动，剧烈振动和异常噪声。
3.2轴流式风机失速机理
轴流风机叶片通常是机翼型的, 轴流式风机叶片气流方向如下图1所示。当空气顺着机翼叶片进口端(冲角α= 0°) ,按图（a）所示的流向流入时, 它分成上下两股气流贴着翼面流过,叶片背部和腹部的平滑“边界层”处的气流呈流线形。作用于叶片上有两种力, 一是垂直于叶面的升力, 另一种平行于叶片的阻力, 升力≥阻力。当空气流入叶片的方向偏离了叶片的进口角, 它与叶片形成正冲角(α>0°),如图（b)所示。在接近于某一临界值时(临界值随叶型不同而异) , 叶背的气流工况开始恶化。当冲角增大至临界值时, 叶背的边界层受到破坏, 在叶背的尾端出现涡流区, 即所谓“失速”现象。随着冲角α的增大, 气流的分离点向前移动, 叶背的涡流区从尾端扩大到叶背部, 脱离现象更为严重, 甚至出现部分流道阻塞的情况。此时作用于叶片的升力大幅度降低, 阻力大幅度增加，压头降低。
3.3 轴流式风机失速的现象
风机的失速现象是风机的一种不稳定运行工况，对于风机的运行安全危害很大，当并联运行的轴流风机出现下列现象时，说明风机发生了失速：①失速风机的压头、流量、电流大幅降低引起炉膛燃烧剧烈变化，易于发生灭火事故；②失速风机噪声明显增加，严重时机壳、风道、烟道发生振动；③在投入“自动”的情况下，与失速风机并联运行的另一台风机电流、容积比能大幅升高，出力增大，容易造成电机过负荷；④与风机“喘振”不同，风机失速后，风压、流量降低后不发生脉动。
3.4 失速原因分析
3.4.1两台引风机风机出力不均，造成抢风。
3.4.2烟道阻力增大，如空预器脱硝催化剂结垢，尾部烟道积灰、脱硝MGGH冷却器结垢以及脱硫增压风机故障等
3.4.3引风机动叶执行机构卡涩，进口挡板故障造成造成调整受限等
3.4.4负荷较高，引风机出力接近或进入失速区域运行。
3.5轴流式风机失速的处理及预防措施
3.5.1当确定风机发生失速时，应立即解除失速风机的“自动”改为手动调节，逐渐减少失速风机动叶开度，降低临界点，使风机重新工作于稳定区域，直至风机的电流回升至正常值。同时还应减小另一台并列运行风机的出力或增加脱硫增压风机的出力（如果脱硫增压风机在运行），从而降低风道的阻力和风机出口风箱的压力，使失速风机尽快的带上负荷，平衡两侧出力。
3.5.2运行中尽量减小两侧动叶开度之差或电流之差，保持两侧风机出力平衡。动叶开度也不要太大，不要超过70%，避免风机的运行状态接近不稳定区域。
3.5.3当锅炉主汽流量超过锅炉连续最大蒸发量的75%时，应通知脱硫值班员，启动脱硫增压风机。
3.5.4当锅炉主汽流量超过锅炉连续最大蒸发量的75%时，继续升负荷时，必须确认脱硫增压风机带上出力，脱硫增压风机旁路完全关闭，脱硫增压风机入口压力明显下降后 再继续升负荷。
3.5.5 火电机组在脱硝改造后在引风机后脱硫系统烟道内增加了两组冷却器增加了烟道阻力，另外燃料中含有硫分, 燃烧过程中可生成一定量的SO3。添加催化剂后, 在有氧条件下, SO3 的生成量大幅增加, 并与过量的 NH3 生成 NH4HSO4。NH4HSO4具有腐蚀性和粘性, NH4HSO4附着在冷却器上造成冷却器堵塞从而增加了烟气阻力也是造成引风机处理增大的一个因素。因此在低负荷运行中将脱硫增压风机停运定期在线冲洗脱硝MGGH冷却器对预防风机失速有一定的积极作用。
3.5.6锅炉定期吹灰，在停炉期间对空预器烟道及SCR脱硝催化剂层积灰进行冲洗，减少NH4HSO4残留减小烟道阻力使引风机运行中远离或偏离失速区域减小引风机失速几率。
3.5.7.在机组运行中，机组负荷有变动时集控人员加强与脱硫值班员联系，同步调整引风机和脱硫增压风机能有效减少引风机失速几率。
参考文献：
1、成都电力机械厂AP系列动叶可调式轴流式风机产品使用说明书
2郑州市郑东新区热电有限公司锅炉运行规程
论文作者:梁鹏展
论文发表刊物:《电力设备》2017年第36期
论文发表时间:2018/5/10
标签：风机论文; 叶片论文; 叶轮论文; 轴流论文; 阻力论文; 气流论文; 主轴论文; 《电力设备》2017年第36期论文;