轴流式双级叶轮一次风机失速分析

1、轴流式双级叶轮一次风机失速分析王志飞 钱晓峰/浙能嘉兴发电有限责任公司摘要：通过分析600MW机组一次风机多次发生失速原因，找出存在的隐患，并通过改进措施，使一次风机运行的可靠性得到提高。关键词：轴流式通风机 失速 分析 中图分类号：TH432.1 文献标识码：B文章编号：1006-8155（2007）02-0076-03Stall Analysis for Double Impellers Primary Axial-flow FanAbstract: Analyze the reason of 600MW unit primary fan stalled many times, find

2、the existent hidden trouble, and improved the running security for primary fan by improvement measure.Key words: Axial-flow fan Stall Analysis0 引言一次风系统的特点是风量小，风压高，当风量变化时要求风压改变较少。采用动叶可调轴流风机需双级叶轮才能满足风压需要，但双级轴流风机低负荷时运行不当易发生失速喘振现象。而在风机的调节特性及整个机组运行的经济性上轴流风机明显优于离心式风机。嘉兴电厂二期4600MW机组，一次风机选用了上海鼓风机厂的动叶可调轴流式风机

3、，采用双级叶轮，液压油站采用TLT原装进口，电动机采用进口滑动轴承，取消稀油站。一次风机主要技术指标列于表1，特性曲线示于图1。 表1 一次风机主要技术参数风机型号PAF19-12.5-2叶轮直径 1884 mm风机转速 1470 r/min 容积流量 122.76 m3/s 全压升_收稿日期：2006-09-25 嘉兴市 314000电机功率 15.246 kPa 2300 kW图1 一次风机特性曲线1 一次风机失速现象及调整方法嘉兴电厂二期3、4、5号机组自调试以来，曾经多次出现风机失速现象（见图2）。主要现象：当运行中一次风机动叶开度约为60时，电流110A，一次风母管压力9.0kPa。

4、当由于磨煤机跳闸一次风量减少时，一次风机动叶自动关小，但引起一次风母管压力上升至9.810.3kPa。此时有一台一次风机发生失速，母管压力骤降，在自动控制下两台一次风机动叶开大直至全开，发生失速的风机电流下降，未失速的风机电流大幅增大，母管压力基本稳定在6.07.0kPa。图2 一次风机失速时现象当发生一次风机失速后，一次风母管压力低，风机动叶全开，此时运行人员通过调整恢复了一次风机稳定运行。将两台一次风机动叶自动控制撤出，同步关小两台一次风机的动叶，此时一次风母管压力可能还会有所降低，注意控制运行磨煤机一次风量正常，当一次风机动叶恢复到接近失速前开度时，失速风机电流上升开始带出力，稳定一下等

5、两台一次风机电流调平后重新投入一次风机动叶自动控制。2 失速的分析一次风机自动控制策略是A、B侧一次风机均调整一次风母管压力，一次风机A、B按照两台风机的出口压力做平衡回路，来平衡两台风机的出力。根据一段时间运行的情况观察，发现在两台一次风机出口压力相同的情况下，两台一次风机电流相差15A。从这点分析，两台一次风机的风道阻力大小偏差较大，同时，由于出口压力测点只有一个，并不排除一次风机出口压力的测量不准确的情况导致了两台风机没有真正的实现平衡。显然，两台一次风机运行工况点落在不同的性能曲线上，风机的出力偏差较大。同时两台一次风机是在母管上并联运行，平衡工况下对应一次风机A/B的管道阻力特性曲线

6、也是不同的。从最近几次一次风机失速的情况来看，磨煤机跳闸，自动关闭跳闸磨煤机的出口门，导致一次风母管压力的瞬间提高，由于两台风机本身特性不同，而且一次风机B动叶开度大，在关小时出口压力变化较小，根据一次风机性能曲线，当时的风量离它的失速线余度较小，而且在风机的稳定工况区其风量压头性能曲线非常陡。由于突降风量分配量大于风机所对应的风量和该性能曲线失速点对应的风量之差，一次风机B直接进入失速工况。当一台一次风机进入失速工况后，风机内部的损耗迅速增大，表现为风机的出口压力迅速下降，向系统的供风能力骤降。同时另一台风机将按当时工作点所处的性能曲线自动承担系统的用风量，对单台风机来说，它的供风量迅速增大

7、，表明系统压力骤降。而此时两台一次风机的进口动叶将按自动调节的要求迅速开大，表明系统压力有所回升。最终系统压力的稳定取决于单台风机的供风能力和此时系统工况所需风量所对应的管道阻力特性。额定工况下单台一次风机出力约80m3/s，从性能特性曲线看失速风压约为13.7kPa，但实际运行中当风机出口压力达10.3 kPa时风机会发生失速。额定负荷时一次风母管压力为9.0 kPa，风机出口压力约9.8 kPa，与失速压力10.3 kPa相距很近，当磨煤机跳闸引起一次风压快速上升时，风机出口压力就会达到10.3 kPa而失速。为了避免风机出口压力达到失速值，需要降低一次风母管压力，以提高风机失速余量。3

8、改进措施面对4号机组的一次风机经常出现失速的现象，在3号机组A检修过程中，通过降低一次风机自动的设定值和修改控制逻辑，在磨煤机跳闸后，使磨煤机出口门1开度保持一段时间。从3号机组A检修以后的运行情况看，改进后一次风机失速的情况没有再发生过(见图3)。 图3 磨煤机跳闸后一次风机运行情况总结3号机组的经验，采取以下改进措施.（1）降低一次风机自动控制设定值。将原来4台或4台以上磨煤机运行时，一次风机母管压力控制在9.0kPa ；3台磨煤机运行时，一次风机母管压力控制在8.5 kPa ；1台或2台磨煤机运行时，一次风机母管压力控制在8.0 kPa。改为3台磨煤机运行或3台以上磨煤机运行时，一次风机

9、母管压力控制在8.5 kPa ；1台或2台磨煤机运行时，一次风机母管压力控制在8.0 kPa。一次风母管压力降低后，减少了空气预热器的漏风，系统阻力也有所降低，使一次风机的电流下降了约2A。同时一次风母管压力降低后，磨煤机风门开度在40左右，能满足一次风量要求（见表2）。 表2 一次风压降低前后参数对比磨煤机风量/(t/h)磨煤机冷风门开度/%磨煤机热风门开度/%一次风机电流/A一次风压/kPa降压前93.2512.338.691099.0降压后93.0213.6741.46106.68.5（2）修改控制策略。当磨煤机跳闸后，由于风门、出口门快速关闭，系统一次风量突减100t/h，使一次风母管

10、压力快速上升并达到风机失速区。所以控制的策略是：一方面当磨煤机跳闸时快速关小一次风机动叶以减少一次风量，使一次风母管压力不会快速上升；另一方面使跳闸的磨煤机的一次风量减少，速度降低。所以逻辑修改为 在3台或3台以上磨煤机运行时，如果发生一台磨煤机跳闸，则发出指令将2台一次风机的动叶均快关5开度；如果发生2台及以上磨煤机跳闸，将2台一次风机的动叶均快关8开度； 磨煤机跳闸后（并非磨煤机出口温度高引起的跳闸），在无MFT信号情况，且2台一次风机均运行的情况下，1号出口门延时50s才关闭，其他5个出口门立即关闭。（3）校验动叶安装角。由于一次风机有两级叶片，如果匹配不好，前级叶片产生的风量不能及时被

11、下一级叶片输送出去，风量就会在两级叶片间产生紊流，甚至使风机失速。为了把前一级叶片产生的风量全部输送出去，调整后一级叶片零位开度应比前一级叶片大1度，从而可使后一级叶片能及时将前级叶片产生的风量送出。（4）对一次风机A、B出口压力变送器进行校验。一次风机A、B按照两台风机的出口压力做平衡回路，来平衡两台风机的出力。由于出口压力测点只有一个，也不排除一次风机出口压力测量不准确的情况会导致两台风机没有真正的实现平衡。故利用机组检修时间对一次风机出口压力变送器进行校验。（5）对空气预热器的漏风装置进行改进，提高投入率。通过提高空气预热器扇形板减少其漏风，从而使一次风机运行在动叶开度较小的区域，使风机抗失速能力加