轴流风机运行

1、轴流风机运行轴流风机运行轴流风机介绍轴流风机介绍n轴流风机和离心风机比较轴流风机和离心风机比较轴流风机：流体从轴向流入叶轮并沿轴向流出轴流风机：流体从轴向流入叶轮并沿轴向流出;基基于叶翼型理论于叶翼型理论;离心风机：由于离心力的作用使流体获得能量；离心风机：由于离心力的作用使流体获得能量；n轴流风机的特点轴流风机的特点高比转数，产生的能头远低于离心式风机，大流量高比转数，产生的能头远低于离心式风机，大流量低扬程；低扬程；动叶调节轴流风机的变工况性能好；动叶调节轴流风机的变工况性能好；轴流风机对风道系统风量变化的适应性优于离心风轴流风机对风道系统风量变化的适应性优于离心风机；机；轴流风机重量轻、

2、飞轮效应值小，使得启动力矩大轴流风机重量轻、飞轮效应值小，使得启动力矩大大减小；大减小；轴流风机结构复杂、旋转部件多，制造精度高，材轴流风机结构复杂、旋转部件多，制造精度高，材质要求高，运行可靠性差。质要求高，运行可靠性差。n性能曲线（图性能曲线（图1-1，1-2） 在固定的叶片角度下，流量越低，轴功率越大；在固定的叶片角度下，流量越低，轴功率越大；在叶片安装角可调情况下，安装角越大，流量越低，在叶片安装角可调情况下，安装角越大，流量越低，轴功率越大。轴功率越大。图1-1 轴流泵与风机的性能曲线（叶片固定）图1-2 轴流泵与风机的综合性能曲线（动叶调节）轴流风机的工作原理轴流风机的工作原理n轴

3、流风机的工作原理（翼型升力原理）轴流风机的工作原理（翼型升力原理） 流体沿轴向流入叶片通道，当叶轮在电机的驱动流体沿轴向流入叶片通道，当叶轮在电机的驱动下旋转时，旋转的叶片给绕流流体一个沿轴向的下旋转时，旋转的叶片给绕流流体一个沿轴向的推力（叶片中的流体绕流叶片时，根据流体力学推力（叶片中的流体绕流叶片时，根据流体力学原理，流体对叶片作用有一个升力，同时由作用原理，流体对叶片作用有一个升力，同时由作用力和反作用力相等的原理，叶片也作用给流体一力和反作用力相等的原理，叶片也作用给流体一个与升力大小相等方向相反的力，即推力），此个与升力大小相等方向相反的力，即推力），此叶片的推力对流体做功，使流体

4、的能量增加并沿叶片的推力对流体做功，使流体的能量增加并沿轴向排出。叶片连续旋转即形成轴流式风机的连轴向排出。叶片连续旋转即形成轴流式风机的连续工作。续工作。 若流体作平行运动，圆柱体作顺时针旋转，这两种流动叠加在一起是：圆柱体上部平流与环流方向一致，流速加快；圆柱体下部平流与环流方向相反，流速减慢。根据能量方程原理，圆柱体上部与圆柱体下部的总能量相等，而圆柱体上部动能大，压力小，下部动能小，压力大。于是流体对圆柱体产生一个自下而上的压力差，这个压差就是升力。机翼上有一个顺时针方向的环流运动。轴流风机的叶轮是由数个相同的机翼形成的一个环型叶栅，若将叶轮以同一半径展开，如图4-2-4示。当叶轮旋转

5、时，叶栅以速度u向前运动，气流相对于叶栅产生沿机翼表面的流动，机翼有一个升力P，而机翼对流体有一个反作用力R，R力可以分解为Rm和Ru，力Rm使气体获得沿轴向流动的能量，力Ru使气体产生旋转运动，所以气流经过叶轮做功后，作绕轴的沿轴向运动。 n轴流风机的分类轴流风机的分类 轴流风机可分为四种基本型式：轴流风机可分为四种基本型式：u在机壳中仅有一个叶轮。在机壳中仅有一个叶轮。u在机壳内装一个叶轮和一个固定的出口导叶。在机壳内装一个叶轮和一个固定的出口导叶。u在机壳内装一个叶轮和一个固定的进口导叶，亦即在机壳内装一个叶轮和一个固定的进口导叶，亦即前置静叶型。前置静叶型。u在机壳中有一个叶轮并具有进

6、出口导叶。在机壳中有一个叶轮并具有进出口导叶。四种基本类型n轴流风机的失速（脱流）轴流风机的失速（脱流）u当风机处于正常工况工作时，冲角等于零，而绕翼当风机处于正常工况工作时，冲角等于零，而绕翼型的气流保持其流线形状（图型的气流保持其流线形状（图4-2-5 ）；）；u当气流与叶片进口形成正冲角时，随着冲角的增大，当气流与叶片进口形成正冲角时，随着冲角的增大，在叶片后缘点附近产生涡流，而且气流开始从上表在叶片后缘点附近产生涡流，而且气流开始从上表面分离。当正冲角超过某一临界值时，气流在叶片面分离。当正冲角超过某一临界值时，气流在叶片背部的流动遭到破坏，升力减小，阻力却急剧增加，背部的流动遭到破坏

7、，升力减小，阻力却急剧增加，这种现象称为这种现象称为“旋转脱流旋转脱流”或或“失速失速” （图（图4-2-6 ） ，如果脱流现象发生在风机的叶道内，则脱流，如果脱流现象发生在风机的叶道内，则脱流将对叶道造成堵塞，使叶道内的阻力增大，同时风将对叶道造成堵塞，使叶道内的阻力增大，同时风压也随之而迅速降低。压也随之而迅速降低。图4-2-7-1 动叶中旋转脱流的形成图4-2-7-2 动叶中旋转脱流的形成从图中还可以看出：当叶片开度角从图中还可以看出：当叶片开度角一定时，如果气流速度一定时，如果气流速度c越小时，越小时，冲角冲角就越大，产生失速的可能性也就越大；当流速就越大，产生失速的可能性也就越大；当

8、流速c一定时，如果一定时，如果叶片角度叶片角度减小，则冲角减小，则冲角也减小；当流速也减小；当流速c很小时，只要叶片角度很小时，只要叶片角度很小，则冲角很小，则冲角也很小。也很小。u轴流风机的失速特性是由风机的叶型等特性决定的，同时也受到风道轴流风机的失速特性是由风机的叶型等特性决定的，同时也受到风道阻力等系统特性的影响，如图阻力等系统特性的影响，如图4-2-8-2所示，鞍形曲线所示，鞍形曲线M为送风机不同为送风机不同安装角的失速点连线，工况点落在马鞍形曲线的左上方，均为不稳定工安装角的失速点连线，工况点落在马鞍形曲线的左上方，均为不稳定工况区，这条线也称为失速线。况区，这条线也称为失速线。由

9、图中看出：由图中看出：在同一叶片角度下，管路阻力越大，风机出口风压越高，风机运行越在同一叶片角度下，管路阻力越大，风机出口风压越高，风机运行越接近于不稳定工况区；接近于不稳定工况区；在管路阻力特性不变的情况下，风机动叶开度越大，风机运行点越接在管路阻力特性不变的情况下，风机动叶开度越大，风机运行点越接近不稳定工况区。近不稳定工况区。u现象：现象：失速风机的压头、流量、电流大幅降低；失速风机的压头、流量、电流大幅降低；失速风机噪声明失速风机噪声明显增加，严重时机壳、风道、烟道发生振动；显增加，严重时机壳、风道、烟道发生振动；在投入在投入“自动自动”的情况下，的情况下，与失速风机并联运行的另与失速

10、风机并联运行的另1台风机电流、容积比能大幅升高；台风机电流、容积比能大幅升高；与风机与风机“喘振喘振”不同，风机失速后，风压、流量降低后不发生脉动。不同，风机失速后，风压、流量降低后不发生脉动。u危害：危害：风机失速时，风量、风压大幅降低，引起炉膛燃烧剧烈变化，风机失速时，风量、风压大幅降低，引起炉膛燃烧剧烈变化，易于发生灭火事故；易于发生灭火事故；并联运行的另并联运行的另1台风机投入台风机投入“自动自动”时，出力增大，时，出力增大，容易造成电机过负荷；容易造成电机过负荷；失速风机振动明显增高，可能风机设备、风道失速风机振动明显增高，可能风机设备、风道振动大损坏；振动大损坏；处理过程不正确时，

11、易于引发风机处理过程不正确时，易于引发风机“喘振喘振”，损坏设备。，损坏设备。图4-2-8-1 轴流风机的QH性能曲线图图4-2-8-2 动叶调节轴流式风机特性曲动叶调节轴流式风机特性曲线线 u失速探头测量原理（图失速探头测量原理（图4-2-9，4-2-10）u当风机的工作点落在旋转脱流区，叶轮当风机的工作点落在旋转脱流区，叶轮前的气流除了轴向流动之外，还有脱流区前的气流除了轴向流动之外，还有脱流区流道阻塞，造成气流圆周方向分量。流道阻塞，造成气流圆周方向分量。u叶轮旋转时先遇到的测压孔，即镉片前叶轮旋转时先遇到的测压孔，即镉片前的测压孔压力高，而镉片后的测压孔的气的测压孔压力高，而镉片后的测

12、压孔的气流压力低，产生了压力差，一般失速探头流压力低，产生了压力差，一般失速探头产生的压力差达产生的压力差达245392Pa，即报警。，即报警。图4-2-9 轴流风机失速探头安装位置示意图 图4-2-10 轴流风机失速探头性能图 n喘振喘振 轴流风机性能曲线的左半部具有一个马鞍形的区轴流风机性能曲线的左半部具有一个马鞍形的区域，在此区段运行有时会出现风机的流量、压头、域，在此区段运行有时会出现风机的流量、压头、和功率的大幅度脉动等不正常工况，一般称为和功率的大幅度脉动等不正常工况，一般称为“喘振喘振”，这一不稳定工况区称为喘振区。其形，这一不稳定工况区称为喘振区。其形成原理见图成原理见图4-2

13、-11。图4-2-11 轴流风机的QH性能曲线 （喘振分析）n风机产生喘振应具备条件：风机产生喘振应具备条件：风机的工作点落在具有驼峰形风机的工作点落在具有驼峰形QH性性能曲线的不稳定区域内；能曲线的不稳定区域内；风道系统具有足够大的容积，它与风机风道系统具有足够大的容积，它与风机组成一个弹性的空气动力系统；组成一个弹性的空气动力系统；整个循环的频率与系统的气流振荡频率整个循环的频率与系统的气流振荡频率合拍时，产生共振。合拍时，产生共振。n旋转脱流与喘振的本质区别：旋转脱流与喘振的本质区别：u旋转脱流发生在风机旋转脱流发生在风机QH性能曲线峰值以左的整性能曲线峰值以左的整个不稳定区域；而喘振只

14、发生在个不稳定区域；而喘振只发生在QH性能曲线向性能曲线向右上方倾斜部分。右上方倾斜部分。u旋转脱流的发生只决定叶轮本身叶片结构性能、气旋转脱流的发生只决定叶轮本身叶片结构性能、气流情况等因素，与风道系统的容量、形状等无关。流情况等因素，与风道系统的容量、形状等无关。u风机在喘振时，风机的流量、全压和功率产生脉动风机在喘振时，风机的流量、全压和功率产生脉动或大幅度的脉动，同时伴有明显的噪声，有时甚至或大幅度的脉动，同时伴有明显的噪声，有时甚至是高分贝的噪声，甚至损坏风机与管道系统。所以是高分贝的噪声，甚至损坏风机与管道系统。所以喘振发生时，风机无法运行。喘振发生时，风机无法运行。图4-2-12

15、 喘振报警装置 报警原理：在正常情况下，皮托管所测到的气流压力报警原理：在正常情况下，皮托管所测到的气流压力值稳定，但是当风机进入喘振区工作时，由于气流压值稳定，但是当风机进入喘振区工作时，由于气流压力产生大幅度波动，所以皮托管测到的压力亦是一个力产生大幅度波动，所以皮托管测到的压力亦是一个波动的值，皮托管发送的脉冲压力信号通过压力开关，波动的值，皮托管发送的脉冲压力信号通过压力开关，利用电接触器发出报警信号。利用电接触器发出报警信号。n并列运行方式下失速分析并列运行方式下失速分析u正常状态下，风机工作点分别在图中正常状态下，风机工作点分别在图中a、b位置上。这位置上。这时的工作点都处在各自动

16、叶角度下时的工作点都处在各自动叶角度下p-Q性能曲线临界点性能曲线临界点的右半段。风机处在稳定状态运行。的右半段。风机处在稳定状态运行。u由于某种因素导致通风系统阻力增加，由于某种因素导致通风系统阻力增加，A、B风机的工风机的工作点将上移。如图作点将上移。如图4-2-13所示，为了保持风量所示，为了保持风量QA+QB，势必要开大风机的动叶角度，提高出口全风压。势必要开大风机的动叶角度，提高出口全风压。u当通风系统阻力增大到一定数值，当通风系统阻力增大到一定数值，A、B风机的工作点风机的工作点将上移至将上移至a、b位置，系统压力为位置，系统压力为p2。此状态下。此状态下A风机风机到达了喘振的边缘

17、，系统压力一旦出现波动到达了喘振的边缘，系统压力一旦出现波动,系统压力系统压力与与A风机的全风压之间就会产生一个微压差风机的全风压之间就会产生一个微压差,在这个压差在这个压差的作用下，的作用下，A风机风量受阻风机风量受阻,风机出口的流速、总压头随风机出口的流速、总压头随之下降，系统压力与之下降，系统压力与A风机全风压之间的压差进一步增风机全风压之间的压差进一步增大，大，A风机风量、压头继续下降。这一过程处在恶性循风机风量、压头继续下降。这一过程处在恶性循环变化之中，直至环变化之中，直至A风机全风压崩溃，风量倒流入风机。风机全风压崩溃，风量倒流入风机。A风机工作点沿风机工作点沿p-Q性能曲线滑向

18、左端，发生喘振。受性能曲线滑向左端，发生喘振。受A风机喘振影响，系统压力有所下降，风机喘振影响，系统压力有所下降，B风机工作点对风机工作点对应的系统压力沿应的系统压力沿p-Q性能曲线迅速移向右下方，风量急性能曲线迅速移向右下方，风量急剧增加，系统压力由剧增加，系统压力由B风机维持。风机维持。abab压头流量图4-2-13 并联运行工况变化与失速过程（定流量运行）n抢风现象抢风现象 如图如图4-2-14，轴流风机，轴流风机“S”形区段（驼峰形区段形区段（驼峰形区段）成为曲线）成为曲线的的字形区域。风机如果在字形区域。风机如果在字形字形区域运行，便会出现一台轴流式风机的流量很大区域运行，便会出现一台轴流式风机的流量很大，而另一台轴流式风机的流量很小。此时，若开，而另一台轴流式风机的流量很小。此时，若开大输送流量小的轴流风机的调节装置或关小输送大输送流量小的轴流风机的调节装置或关小输送大流量轴流风机的调节装置，则原来输送大流量大流量轴流风机的调节装