轴流一次风机喘振的预防.doc

轴流一次风机喘振的预防解冠宇 王文岐（内蒙古岱海发电有限责任公司 内蒙古 凉城 013700）【摘 要】对影响轴流一次风机安全运行的失速和喘振产生原因进行了介绍，并有针对性的提出了轴流一次风机失速和喘振预防和解决办法。【关键词】轴流风机 失速 喘振 预防0 引 言内蒙古岱海发电有限责任公司一期2600MW 机组，锅炉为北京巴布科克威尔科克斯有限公司设计制造的B&WB-2028/17.5-M 型亚临界参数、自然循环、一次中间再热、单炉膛平衡通风、固态排渣、全钢构架、紧身封闭的型汽包炉。采用中速磨冷一次风机正压直吹式制粉系统，前后墙对冲燃烧方式。每台锅炉配有两台豪顿华工程有限公司生产的ANT-2030/1400F 两级增压轴流一次风机。轴流一次风机的安全运行与否直接影响锅炉的燃烧稳定和运行安全，保证轴流一次风机的安全运行是提高机组可利用小时数、经济性、减少非计划停运事件的有效手段。1 轴流风机失速、喘振的产生机理轴流风机的旋转失速（旋转脱流）是指冲角大于某一临界值时，气流离开叶片凸面发生边界层分离，在叶片尾端出现涡流，造成叶道的阻塞导致风机全压下降的现象。由于风机动叶片加工时的误差和安装动叶片时角度的误差以及气流的流向在叶轮入口不完全一致，所以失速不会同时在每个动叶上产生。而是沿着风机旋转相反方向在动叶间传递。喘振是指轴流风机进入不稳定工况区运行，叶轮内将产生一个到数个的失速区，每经过一次失速区叶片就会受到一次激振力作用可使叶片产生共振，有可能使叶片断裂。风机风压摆动与管路系统的固有频率相近将导致风机与系统发生耦合振荡时风机发生喘振。2 轴流风机失速与喘振的区别轴流风机失速和喘振都是指风机运行在不稳定区，发生失速和喘振都会造成风机全压、电流下降而风机噪声、振动增大的现象。风机发生失速后风压、流量、电机电流降低后不发生脉动，而发生喘振时风压、流量、电机电流会周期性振荡。喘振是发生在风机特性曲线驼峰线顶部以左坡度区段，失速则在驼峰线顶部以左的整个区域。可以说风机发生失速是喘振的原因。全国火电600MW 级机组能效对标及竞赛第十五届年会论文集 锅炉篇2453 轴流风机失速的常见情况及应对措施3.1 并列风机运行特性偏差大，出力严重不平衡。通过风机的并联性能曲线我们可以清楚地看到，当总的流量不変时，并联风机全压一致，一台风机流量的增大必然伴随着另一台风机的流量降低，流量较低的风机就会存在喘振的风险。经验数据表明轴流风机的功率与风机全压、流量的乘积成正比关系，运行中可以理解为风机的电流代表了风机流量的大小，我们只要保证并联风机的电流平衡，就能杜绝由此产生的喘振情况。在监视画面中增加并列运行风机电机电流偏差大报警，及时发现风机异常。3.2 风机出入口风道堵塞，如空预器、暖风器等发生严重堵灰、泄漏结冰等。对于冬季大雾天气加强对一次风机入口滤网的检查，如发生堵雪时应小面积逐步清理防止风机进风量突然增大。为防止冬季暖风器泄漏结冰使一次风机系统阻力曲线上移，一方面对暖风器进行技术改造提高其运行可靠性，另一方面加强空预器、暖风器前后压差监视并根据实际测量增加画面报警。3.3 系统管网上挡板突然关闭、磨煤机跳闸等造成风量大幅减少。提高设备检修质量同时定期检查挡板实际开度，并制定有针对性的防范措施。我厂所发生过的一次风机喘振除一次压力表管断裂、一次电流不平衡引起外，其余全部由一次风量骤减引起。而一次风流量的骤减全部由磨煤机的跳闸所导致。下面就多发的磨煤机跳闸导致一次风机喘振为例，介绍一次风机喘振的预防措施。4 一次风机喘振的预防磨煤机跳闸后系统阻力升高，同时一次风流量快速、大幅度降低，风机的工作点沿性能曲线迅速上移（如图1 中A 点到B 点），全压升高，一次风机动叶调节器随压力的升高（控制偏差增大）会关小动叶角度，理论上来讲如果调节器能够快速动作，在风量降低的同时同步减小动叶角度（如图1 中A 点到C 点），就会避免风机的喘振。但是调节器除了本身会具有一定的迟延外，还会出于安全考虑放慢调节速度，（过快的调节会导致调节系统的不稳定，易产生振荡。）这种调节的滞后性最终导致了一次风机喘振地发生。最后来看一下一次风机工作中安全区域的大小，风机的安全区域我们可以理解为风机运行工况点距离此性能曲线临界点的风量裕量如图1 所示（QA-QB）。既然风量骤减我们无法控制，但是通过一定的途径拓宽风机运行的安全区域还是可以实现的。最常规的做法一是降低风压，二是增加通风量，但是这两种方法也存在一定的弊端，降低风压会使煤粉的动量降低，增加通风量会使电耗增加。针对我厂的实际情况，在磨煤机跳闸时，通过一定的逻辑途径来拓宽一次风机的安全工作区域，不但能够在最大程度上避免喘振的发生，还能保证在正常运行中减小运行人员的调整负担。全国火电600MW 级机组能效对标及竞赛第十五届年会论文集 锅炉篇246 压力KPa流量（10m3/s）系统阻力-2ABC系统阻力-1图1 一次风机特性曲线基本思路如下：当磨煤机跳闸后，我们取其跳闸信号XB86 作为触发条件，将一负的定值送到两台一次风机动叶调节器的出口，直接作用于关小一次风机动叶执行器，从而在风量骤减的同时拓宽风机运行的安全区域，以避免喘振的发生。需补充的相关逻辑如图2 所示：HLF20AS101AO30secMINPULSBASETIMEIN OUT22min BASERRUPIN6IN1IN2IN3IN4IN5IN6IN5IN4IN3IN2IN1OUT OUTOUT IN OUTOUTMININTIMEBASEN_INAXFRHFC*CJ001XB86OUTNOYES0-10SELAXFRIN2IN1MIN2BSELHLF10AS101AOHFC*CJ001XB86RRDOWNSETSPCMINPULSsec30SEL-50 NOYESOR图2 风机动叶调节逻辑图在此逻辑中，小值选择块的目的是保证在机组发生RB、既两台磨煤机相继跳闸时更进一步的降低动叶角度；速率限制块是保证在动叶的恢复过程中尽量减少对动叶自动调节的扰动。由于我厂一期一次风机动叶使用角度为45（对应开度0100），由图1 可知：当事故发生后，两台一次风机动叶各减少5（对应动叶角度关小2.25），至少可以快速抵消掉8090t/h 一次风量的骤减。这种手段能够有力的保证一次风机始终工作在安全区域，从而避免一次风机喘振的发生，同时也减少了事故扩大的可能。全国火电600MW 级机组能效对标及竞赛第十五届年会论文集 锅炉篇2475 结语5.1 正确及时判断轴流式一次风机的失速、喘振，保证失速、喘振保护装置报警的准确性；设置并列风机电流偏差达1015A 时报警，通过电流偏差及时发现风机异常。5.2 一次风机喘振多数为磨煤机跳闸后的次生事故，在磨煤机跳闸后通过逻辑手段在风量骤减的同时拓宽风机运行的安全区域，能够避免喘振的发生。5.3 满足燃烧要求的前提下尽可能的降低风压、减小风量，使轴流风机工作点下移。参考文献：1 安连锁.泵与风机M.北京:中国