摘要：介绍了地铁轴流风机的设置，对风机的失速和电机烧毁原因进行了分析，研究预防措施，用来减少故障发生的频率和影响。
关键词：地铁；轴流风机；失速；电机
0引言
地铁作为一种现代化的交通系统，与传统的地面交通相比具有低能耗、污染小、噪声低、速度快、舒适、无恶劣天气等优点。地铁在正常运营时需要通过通风空调系统来保证地下空间的空气对流，开启站厅、站台、隧道区间的风机进行机械通风，能让车站隧道内空气与室外空气交换。列车在隧道或站台发生故障，甚至火灾时，需要启动风机把有害烟气及时排到地面，同时吸入新风，引导气流能够帮助乘客疏散，避免人员伤亡。因此，设备能否正常运行与地铁的安全性直接相关。车站内风机运行时间长，运行环境较为恶劣，若风机频故障乃至电机烧毁，不仅影响了通风系统的正常运营，也带来了一定的安全隐患。因此需对地铁轴流风机失速与电机烧毁进行原因分析，尽可能避免故障的发生。
1、地铁轴流风机结构与工作原理
1.1地铁轴流风机介绍
轴流风机在运行过程中气流与风扇轴平行流动，轴流式风机通常用于流量要求高，压力要求低的应用场合。风扇固定在适当位置，在使用过程中移动空气。轴流风机主要由风扇叶轮和壳体组成，结构相对简单。可逆轴流风机（TVF）在地铁环境控制系统中起着重要作用。轴流风机正面与侧面图如图1所示。在地铁环境控制系统设计中，为了降低初期投资，节省工程造价，南京地铁三号线采用了可逆转轴流风机同时负责空调通风和事故通风。设备运行时风扇正向和反向旋转方面都实现了高效率。在正常运行条件下，风机正向前旋转，以满足车站内的通风需求。在车辆发生火灾或者堵塞的情况下，车站数台风机按照BAS模式进行开启一部分送风一部分排风，通过不通风机的协同运转，排出有毒气体并提供乘客所需的新鲜空气，。
图1 TVF轴流风机正面与侧面图示
2、地铁轴流风机的故障分析和预防
2.1轴流风机的失速分析
当设备启动后风扇运转时，失速是由叶片吸力侧边界层的分离引起的，这导致叶片产生的升力突然减小。失速导致叶片前后压力发生变化，导致流动阻塞。在旋转失速的情况下，风扇叶片的力改变，并且动态应力增加，这可能导致叶片的疲劳损坏。如果交变力的频率与叶片的固有振动频率一致，则叶片将共振并使叶片破裂。
2.1.2失速的原因分析
1）风扇在动叶片的一定角度下运行。管路压力迅速上升，导致风机运行超出失速线并入失速区。
2）正常运行时通过风扇的异常流量和风压的突然增加可能导致设备停转。在外部突发因素的影响下，风扇流量很可能在风机特性曲线的驼峰部分下降，因此风扇失速很容易发生。
3）在风机变频过程中，风机的风量和风压严重失衡，由于故障或误操作而失速。
4）进气口和出气口堵塞。在风系统收到干扰的情况下，可能导致一侧的风扇失速。
2.1.3地铁风机失速的预防
1）风机设备的运行取决于电动机的驱动。必须根据供电网的容量，启动负载对机械负载的要求以及电机本身的特性进行具体分析，以获得规定的启动时间。如果电网的容量很大，则电动机的启动电流不会再电网上引起明显的电压降。如果电网的控制线和设备允许足够短的启动电流流动，则可以使用全压启动。如果启动时所需的扭矩不大并且电网容量相对于电机不大，则必须考虑降低启动电流并使用减压启动。当风机正常运转时，需要监控电机的运行电流并及时发现电流异常。
2）风机设备运转前，应打开前后风道，保持风道畅通。在低负荷运行的情况下，适当增加通风量。由于空间相对较大，风扇可以吸收压力波动对整个管道压力的影响，减缓升压速度，并保持风扇工作点远离不稳定区域，从而避免失速。
3）在日常检修维护时，需对系统管路中的风阀进行检修和开关功能性验证，避免由于风阀开关动作异常造成风路堵塞或不畅，定期清洁和维护风扇的前过滤网，以避免过滤器堵塞，引起风量的波动。
4）在停机维护期间检查失速检测器，压力变送器，压力开关等，以避免在运转期间失速报警保护失速或故障。
2.2轴流风机电机烧毁分析
2.2.1电机烧毁原因
地铁轴流风机在运行时如发生电机烧毁故障，由于地下空间位置狭小，更换电机不便、会造成维修周期较长，对车站正常通风造成一定影响。经过分析电机烧毁主要有以下原因：
1）电机缺相运行
如果电机在运行过程中出现缺相（三相绕组的任何一相断开），则缺相后的电机无法正常工作，其启动转矩为零．电机实际上是处于两相短路状态。电动机绕组电流成倍增大，严重发热，电机温度将会急剧升高，从而导致电机烧坏。
2）轴承损坏
由于地铁站内TVF风机平时兼做送排风机使用，平时开启时间长，长时间不间断的运行致使电机本体运行温升，如果天津轴承并且幼稚不及时、轴承将缺油，直到轴承损坏，轴会弯曲并且皮带断裂，这将导致定子和转子摩擦。导致磁芯温度急剧上升，导致电机烧坏。
3）风道内风阀未正确开启
地铁风机启动时风道内风阀未及时打开或打开的角度不够，会影响到风机的正常运行。
当在这种情况下操作风扇时，电动机主体的工作温度急剧上升至其电机烧毁。
4）使用环境潮湿
由于地铁车站设备房一般都位于地下空间，风机工作环境较为潮湿密闭，如果风机配电柜或电机进水、受潮会造成的电机绝缘降低，风机运行时也会导致电机烧毁。
2.2.2电机烧毁的预防
1）巡检时注意观察风机的运行状态，对于风机运行中的异声异响及时关注，进行停机检查。若风机使用环境潮湿，需定期用摇表对风机电机绝缘进行检查，如果电机受潮需要采取烘干、重新浸漆措施处理。
2）严格按照风机的检修周期，定期对风机进行维护保养。定期对风机运行电流、电压、风机内各接线柱进行检查。及时添加和更换润滑油脂。避免由于轴承缺油或油脂变质导致运行中轴承摩擦加剧温升过高导致烧毁。
3）定期对与风机联锁的风阀进行维护并进行开关动作检查。在通风空调系统自动运行状态下，注意阻尼器的开启和关闭状态。避免由于风阀故障导致系统运行时风道不畅，造成风机运行时电机烧毁。
3、结论
1）轴流式风机在地铁通风和空调系统中发挥着重要作用。频繁发生故障会影响乘客的乘车体验并带来一定的安全隐患。通过分析和查找故障原因，可以提高设备的可靠性，保证设备的平稳运行。
2）经过分析研究，可以通过加强设备的定期检查保养如：定期检查绝缘、检查压力开关、定期加注更换油脂。定期对设备进行联锁功能验证，保证风机启动时前后风阀开闭正确，风道畅通。加强设备巡查、异常情况立即停机处理等方法来防止失速或电机故障的发生和扩大，避免造成严重后果。
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论文作者:朱之文
论文发表刊物:《基层建设》2018年第31期
论文发表时间:2018/12/18
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