双吸离心风机入口预旋气流对风机性能的影响

1、双吸离心风机入口预旋气流对风机性能的影响发电设备(2008No.6)辅机技术双吸离心风机入口预旋气流对风机性能的影响魏健鹏,刘吉祥(甘肃电力科学研究院,甘肃兰州730050)摘要:针对某电厂300MW机组冷一次双吸离心风机在调试期间出现配套电机电流特性异常的问题,从风机预旋机理出发,分析了由于将入口调节挡板旋向装反造成的电机电流特性异常情况。将风机挡板旋向调整为与风机叶轮旋向一致后,电机特性恢复了正常。关键词:能源与动力工程;发电厂;冷一次风机;特性异常;预旋机理;故障分析中图分类号:TK223.26文献标识码:A文章编号:16712086X(2008)0620503203Influenceo

2、fInletAirFlowPrerotationofDouble2SidedCentrIJJ2(Lanzhou730050,China):theprerotationmechanismofairfans,ananalysiswasmadeontheabnormalcurrentofamotormatchingforadouble2sidedcentrifugaltypeprimaryairfanofa300MWunitduringcommissioning.Thetroublewasfoundtobecausedbyinverselyinstalledinletairdamper.Byturn

3、ingtherotationofthedamperintosamedirectionastheairfanwheel,currentcharacteristicsofthemotorgetright.Keywords:energyandpowerengineering;powerplant;primaryairfan;abnormalcharacteristic;prerotationmechanism;troubleanalysis某电厂300MW机组锅炉为亚临界参数、四角切圆燃烧、自然循环汽包炉,单炉膛型露天布置,燃用烟煤,一次中间再热,平衡通风,固态排渣;制粉系统采用中速磨煤机、冷一次风

4、机、正压直吹制粉系统。每台锅炉配6台磨煤机,5台运行,1台备用。一次风机为成都电力设备厂G522×2921420.5F型离心式风机。在设备调试期间,风机特性及其配套电机电流特性异常。停机检查发现,风机入口调节挡板旋转方向与设计不符。将风机入口调节挡板的旋向调整为与风机叶轮旋向一致后,风机及其配套电机电流特性恢复了正常。1设备概况一次风机额定流量为238680m/h,全压13.875kPa;电机型号YKK56024,配套功率1250kW,额定电压6kV,额定电流136A,转速1480r/min,叶轮直径1800mm,风机比转速为60。燃烧器一次风阻力1.8kPa,空气预热器一次风侧阻力

5、0.245kPa。风机调节采用多轴式百叶窗挡板,集流器采用双曲线喇叭形,出口插入叶轮,外部加焊阻流板。进气箱进气角为90°,出气箱出气角为180°,叶轮为板式结构(见图1)。3收稿日期:2008204214作者简介:魏健鹏(1964-),男,高级工程师,主要从事电站辅机试验。503发电设备(2008No.6)双吸离心风机入口预旋气流对风机性能的影响30%时,风机运行电流已达132A,接近额定电流136A。停机检查表明,风系统设备安装完善、正常,电动机接线正确,风机入口挡板开度指示正确,风机本体安装正确。经进一步检查发现,风机入口调节挡板旋转方向与设计不符,设计的风机入口调节

6、挡板旋转方向与风机叶轮旋向一致,而安装单位将此挡板旋向装反。风机入口调节挡板旋向调整之后,再次启动风机,其配套电机电流特性恢复了正常(见表1)。实践表明,风机配套电机的电流特性与风机入口调节挡板旋向有着密切的关系,其原因有待进一步探讨。图1风机入口调节挡板图2调试期间的问题及其处理在首次冷态启动后,一次风机入口挡板开至表1检修前、后风机入口调节挡板开度与电流、出口风压的关系项目调节挡板开度/%电机电流/A检修前电流增幅/%出口风压/kPa/A检修后/%出口风压/kPa出口风压增幅/%053.240.9200240.920.00.001094.772.853277.859.850.514.292

7、0122.093.850.782995.773.621.542.8630132.01.6045.71104.280.152.160.00101.077.692.365.71103.079.232.571.43107.082.312.880.00110.084.623.394.29116.089.233.5100.00122.093.853.5100.00130.0100.003.5100.00-40-数值50-60-90100-注:电流、出口风压的增幅均以叶轮叶片入口调节挡板开度为100%时的电机电流和出口风压值计算。3风机预旋机理分析气流在叶轮中的绝对运动可视为由与叶轮一起旋转的动坐标系中质

8、点的相对运动和牵连运动组成,与之相应的质点速度分别称为绝对速度v、相对速度w和圆周速度u。在叶道内任一半径位置处的质点满足相对速度与圆周速度的矢量和,等于绝对速度矢量的运动关系,即:v=u+w(1)一般地,风机运行于设计工况(入口调节挡板全开)时,气流将沿径向流入叶轮叶片,即气流流入叶轮叶片入口的绝对速度角时,c1u1=90°=0,气流在叶片入口不产生预旋,其速度三角形见图2(a)。当风机流量小于设计工况运行时,一方面,由于自由预旋的存在,将在风机叶轮叶片入口产生一个正预旋,气流在叶片入口处绝对速度的圆周分量v=1u>0,冲角1y-1>0;另一方面,由于将风机入口调节挡板

9、旋向装反,导致气流在风机叶轮叶片入口所产生的自由预旋的基础上叠加了一个强度弱于自由预旋的强制负预旋,致使气流在叶片入口处绝对速度的圆周分量由v1u减小到v增大到=1u>0,而冲角则由1y-1>0;其速度三角形由abc变化到abc,见图2(b)。则叶片数有限时风机的理论全压pT可表示为(2)pT=(u2v2u-u1v1u)式中:u2、u1为叶片出口和叶片入口处的圆周速度,m/s;v2u、v1u为叶片出口和叶片入口处绝对速度在圆周方向的分量,m/s。504双吸离心风机入口预旋气流对风机性能的影响发电设备(2008No.6)v1d绝对速度的径向分量;v1u绝对速度的圆周分量;v1r绝对速

10、度圆周分量的实际值;v自由预旋时圆周速度;1uv挡板装反时的圆周速度;无预旋时的冲角;有预旋时的冲角1u1y1图2风机预旋机理分析示意图由于气流冲角相对增大,一方面使气流在风机叶轮叶片入口处的冲击损失增大,使叶轮流道吸力面(非工作面)产生脱流;另一方面,叶轮流道吸力面产生的脱流还可能导致部分流道被气流阻塞,而在吸入口近管壁处出现反向流并与主气流进行能量交换,消耗叶轮能量,两个方面的综合作用致使风机的轴功率升幅较大,也就使电机电流有较大的升幅。风机在小流量工况下运行甚至还可能发生低频的压力脉动,使运行不稳定,设备的损坏。不出来。负的自由旋,气流在叶片入口处绝对速度的圆周分量由v减小到1u增大到v

11、1u<0,而冲角则由=到abc1y-1<0;其速度三角形由abc的变化见图2(c)。气流在风机叶轮叶片入口处的冲击损失发生在叶轮流道的压力面(工作面),并产生脱流,造成一定的能量损失。4结语由表1的测试结果表明,当风机入口调节挡板的开度为30%时,检修前电机电流升幅已达101.5%,出口风压升幅达45.71%;检修后电机电流升幅达80.15%时,60%;检修前,而出口风14.,。风机入口调节挡板旋向装反时,无论风机流量在小于设计工况运行,或是在大于设计工况运行,均将造成气流工况的异常,造成叶轮流道吸力面或压力面的冲击损失,并产生脱流,造成很大的能量损失,必须及时纠正。参考文献:1刘家钰.电站风机改造与可靠性分析Z.西安:国家电力公司热工研究院,2002,1.2安连锁.泵与风机M.保定:华北电力大学,2001,5.发电设备2009年征订启事发电设备是全国发电设备行业专业科技期刊,由全国发电设备行业的技术归口单位上海发电设备成套设计研究院编辑出版。发电设备为双月刊,大16开,单月的15日出