浅谈轴流式引风机失速和喘振机理原因及预防措施杨崧媛

浅谈轴流式引风机失速和喘振机理原因及预防措施杨崧媛

(京能(锡林郭勒)发电有限公司内蒙古锡林郭勒盟026000)

摘要:本文介绍了轴流式引风机失速和喘振的机理及二者区别,并结合内蒙古京能(锡林郭勒)发电有限公司锅炉及辅助设备技术规范提供的数据资料,提出了可能影响轴流式引风机失速和喘振的原因和预防的措施。

关键词:失速,喘振,轴流式引风机,预防措施

一、失速机理

引风机处于正常工况时,冲角很小(气流方向与叶片叶弦的夹角即为冲角),气流绕过机翼型叶片而保持流线状态,当气流与叶片进口形成正冲角,即α>0,且此正冲角超过某一临界值时,叶片背面流动工况开始恶化,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。

二、喘振机理

图中给出了具有驼峰形的某一引风机的qv—H性能曲线。当其在大容量的管路中进行工作时,如果外界需要的流量为qv,此时管路特性曲线和引风机的性能曲线相交于A点,引风机产生的能量克服管路阻力达到平衡运行,因此工作点是稳定的。当外界需要的流量减少至qvK,此时阀门关小,阻力增大,对应的工作点为K点。K点为临界点,如继续关小阀门K点的左方即为不稳定工作区。当外界需要的流量继续减小到qv<qvK,这时引风机所产生的最大能头将小于管路中的阻力(这里阻力包括管路阻力和管路中介质压力)。

因此,出现管路中的阻力大于引风机所产生的能头,流体开始反向倒流,由管路倒流人引风机中(出现负流量),即流量由K点窜向C点。这一窜流使管路压力迅速下降,流量向低压很快由C点跳到D点,此时引风机输出流量为零。由于引风机在继续运行,管路中压力已降低到D点压力,此时管路中的阻力和弹性动力场产生的压力不足以克服引风机产生的能头,从而引风机又重新开始输出流量,此时引风机出力与原来相比已经增大,所以输出对应该压力下的流量达qvE,即由D点又跳到E点。但由于系统的阻力不变所以引风机的运行点很快由E变为K点。只要外界所需的流量保持小于qvK,上述过程会重复出现,也即发生喘振。

三、失速原因分析

由我厂引风机性能参数可以得到在BMCR(设计煤种)工况下引风机全压升10960.9pa。BMCR(设计煤种)工况下排烟量为2836t/h。从失速的机理我们可以知道失速的一个很重要的原因是系统阻力增大。影响系统阻力主要有以下几个方面:

1)从我厂资料得知煤收到基水分35.5%(设计煤种),收到基灰分10.24%(设计煤种),灰的软化温度1220℃。由于灰分含量大,灰的融化温度低。容易形成低温板结灰,附在空预器冷端表面造成系统阻力增大,投入空预器前未充分疏水,或者吹灰蒸汽温度不够等都会造成灰板结使系统的阻力特性曲线跌入到失速区内造成失速。

2)由于烟气量大,所以设置了空预器旁路系统用来加热部分给水和凝结水。在空预器出口水平烟道设置低温凝结水换热系统,在除尘器入口布置热媒水烟冷器(WGH)用来加热一、二次风。由于布置换热器较多,系统的阻力大。换热模块维护只能以模块形式更换,假如其中一个模块中的管子轻微泄露,不可能立即停炉更换,这种情况下会造成灰的粘接。如果吹灰不当则使系统阻力变大导致引风机跌入失速区。

3)引风机出口挡板销子脱落或断裂等原因导致其突然关闭或者部分关闭,动叶的调节未能跟上压力的变化就会造成失速。我厂引风机负荷大引风机出力高,如果长期运行可能会造成挡板销子脱落或断裂。

4)当两台引风机并联时安装角度不可能完全相同,当引风机长期运行,受烟气磨损,两台引风机的性能曲线可能有差别,当增减负荷时,如果调节不当或者调节性能不好有可能使阻力大的一侧引风机跌入失速区。

5)大量漏风也会造成引风机出力增大,空预器长期运行漏风率会增加,烟道焊缝处,吹灰器处,干渣机风门处,炉顶密封处等会漏风,漏风量增加会使引风机出力增加。此举会造成引风机失速。

7)热工测点等损坏导致误调节或者调节不灵活等也会造成引风机失速。

四、喘振原因分析

1)旋转失速到一定的程度就会发生喘振现象,原因同上。

2)引风机入口烟气流量瞬间变小也会出现喘振现象。

3)长期在低负荷下运行,由于引风机出口流量小于K点所对应的流量就可能发生发生喘振。

五、防止失速措施

1)由于我厂的设计煤种为褐煤,发热量低,水分多,灰分大,所以防止烟道内及空预器严重积灰是一项重要的措施。运行人员在投入空预器前应对空预器进行充分的疏水,同时检查蒸汽吹灰的温度是否在要求的范围内,如不在范围内应及时调整吹灰蒸汽的温度。在运行时应该根据空预器出入口压差及时进行吹灰,水冲洗,保证空预器表面不严重积灰。同时在锅炉大修阶段应该对空预器蓄热片表面进行检查,如有大面积结垢及时更换。

2)由于我厂排烟量大,排烟温度高,所以设计了大量余热利用系统。一旦这些换热器泄漏会造成灰的粘结使烟道阻力的增加,所以运行人员要时刻监视这些系统的出入口差压,及时吹灰。大小修时检修人员要仔细检查换热器有无泄露,如有泄露立即更换,保证设备安全运行。

3)由于我厂引风机负荷较高,出口挡板销子易脱落或断裂,所以在每次检修时要认真严格检查上述位置,到使用寿命的设备应及时更换。

4)引风机在低负荷运行时,建议先启动一台引风机,到一定负荷后再启动另一台引风机运行。运行人员应该熟练掌握两台引风机特性,开度及对应风量,以免同时调节不当使阻力大一侧引风机跌入失速区。

5)长期运行后检查空预器漏风情况,一旦漏风严重要立即更换密封装置,以免换热不良导致锅炉效率降低和引风机失速等,大小修后要检查烟道切割部位应满焊,弯头易磨损的地方是否有漏点,干渣机风门处是否严密,炉顶密封是否良好。

6)长期运行后要检查热工测点是否损坏,误差大。如有及时处理,以免造成引风机因为调节不当而发生失速。

六、防止喘振措施

1)喘振部分原因是由严重失速导致的,所以避免失速也可防止喘振。

2)风道容量不可控,为了避免引风机小流量运行,建议在引风机出口加装一个启动可调放气阀,一旦引风机流量接近临界点放气阀打开泄压。

3)避免引风机在低负荷下长期运行,启动时建议先启动一台引风机,到一定负荷后再启动另一台引风机运行。

七、结束语

本文介绍了失速和喘振的机理原因及预防措施,为机组投产在事故预防方面提供了一些建议,保证以后设备安全、有效运行。

参考文献:

[1]徐晓云.泵与引风机[M].北京中国电力出版社,1998.

[2]冀顺林.轴流引风机喘振分析及运行处理[J].电站辅机,1997,2(6):20-22.

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