軸流風(fēng)機運行

1、軸流風(fēng)機運行軸流風(fēng)機運行軸流風(fēng)機介紹軸流風(fēng)機介紹n軸流風(fēng)機和離心風(fēng)機比較軸流風(fēng)機和離心風(fēng)機比較軸流風(fēng)機：流體從軸向流入葉輪并沿軸向流出軸流風(fēng)機：流體從軸向流入葉輪并沿軸向流出;基基于葉翼型理論于葉翼型理論;離心風(fēng)機：由于離心力的作用使流體獲得能量；離心風(fēng)機：由于離心力的作用使流體獲得能量；n軸流風(fēng)機的特點軸流風(fēng)機的特點高比轉(zhuǎn)數(shù)，產(chǎn)生的能頭遠(yuǎn)低于離心式風(fēng)機，大流量高比轉(zhuǎn)數(shù)，產(chǎn)生的能頭遠(yuǎn)低于離心式風(fēng)機，大流量低揚程；低揚程；動葉調(diào)節(jié)軸流風(fēng)機的變工況性能好；動葉調(diào)節(jié)軸流風(fēng)機的變工況性能好；軸流風(fēng)機對風(fēng)道系統(tǒng)風(fēng)量變化的適應(yīng)性優(yōu)于離心風(fēng)軸流風(fēng)機對風(fēng)道系統(tǒng)風(fēng)量變化的適應(yīng)性優(yōu)于離心風(fēng)機；機；軸流風(fēng)機重量輕、

2、飛輪效應(yīng)值小，使得啟動力矩大軸流風(fēng)機重量輕、飛輪效應(yīng)值小，使得啟動力矩大大減?。淮鬁p??；軸流風(fēng)機結(jié)構(gòu)復(fù)雜、旋轉(zhuǎn)部件多，制造精度高，材軸流風(fēng)機結(jié)構(gòu)復(fù)雜、旋轉(zhuǎn)部件多，制造精度高，材質(zhì)要求高，運行可靠性差。質(zhì)要求高，運行可靠性差。n性能曲線（圖性能曲線（圖1-1，1-2） 在固定的葉片角度下，流量越低，軸功率越大；在固定的葉片角度下，流量越低，軸功率越大；在葉片安裝角可調(diào)情況下，安裝角越大，流量越低，在葉片安裝角可調(diào)情況下，安裝角越大，流量越低，軸功率越大。軸功率越大。圖1-1 軸流泵與風(fēng)機的性能曲線（葉片固定）圖1-2 軸流泵與風(fēng)機的綜合性能曲線（動葉調(diào)節(jié)）軸流風(fēng)機的工作原理軸流風(fēng)機的工作原理n軸

3、流風(fēng)機的工作原理（翼型升力原理）軸流風(fēng)機的工作原理（翼型升力原理） 流體沿軸向流入葉片通道，當(dāng)葉輪在電機的驅(qū)動流體沿軸向流入葉片通道，當(dāng)葉輪在電機的驅(qū)動下旋轉(zhuǎn)時，旋轉(zhuǎn)的葉片給繞流流體一個沿軸向的下旋轉(zhuǎn)時，旋轉(zhuǎn)的葉片給繞流流體一個沿軸向的推力（葉片中的流體繞流葉片時，根據(jù)流體力學(xué)推力（葉片中的流體繞流葉片時，根據(jù)流體力學(xué)原理，流體對葉片作用有一個升力，同時由作用原理，流體對葉片作用有一個升力，同時由作用力和反作用力相等的原理，葉片也作用給流體一力和反作用力相等的原理，葉片也作用給流體一個與升力大小相等方向相反的力，即推力），此個與升力大小相等方向相反的力，即推力），此葉片的推力對流體做功，使流體

4、的能量增加并沿葉片的推力對流體做功，使流體的能量增加并沿軸向排出。葉片連續(xù)旋轉(zhuǎn)即形成軸流式風(fēng)機的連軸向排出。葉片連續(xù)旋轉(zhuǎn)即形成軸流式風(fēng)機的連續(xù)工作。續(xù)工作。 若流體作平行運動，圓柱體作順時針旋轉(zhuǎn)，這兩種流動疊加在一起是：圓柱體上部平流與環(huán)流方向一致，流速加快；圓柱體下部平流與環(huán)流方向相反，流速減慢。根據(jù)能量方程原理，圓柱體上部與圓柱體下部的總能量相等，而圓柱體上部動能大，壓力小，下部動能小，壓力大。于是流體對圓柱體產(chǎn)生一個自下而上的壓力差，這個壓差就是升力。機翼上有一個順時針方向的環(huán)流運動。軸流風(fēng)機的葉輪是由數(shù)個相同的機翼形成的一個環(huán)型葉柵，若將葉輪以同一半徑展開，如圖4-2-4示。當(dāng)葉輪旋轉(zhuǎn)

5、時，葉柵以速度u向前運動，氣流相對于葉柵產(chǎn)生沿機翼表面的流動，機翼有一個升力P，而機翼對流體有一個反作用力R，R力可以分解為Rm和Ru，力Rm使氣體獲得沿軸向流動的能量，力Ru使氣體產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運動，所以氣流經(jīng)過葉輪做功后，作繞軸的沿軸向運動。 n軸流風(fēng)機的分類軸流風(fēng)機的分類 軸流風(fēng)機可分為四種基本型式：軸流風(fēng)機可分為四種基本型式：u在機殼中僅有一個葉輪。在機殼中僅有一個葉輪。u在機殼內(nèi)裝一個葉輪和一個固定的出口導(dǎo)葉。在機殼內(nèi)裝一個葉輪和一個固定的出口導(dǎo)葉。u在機殼內(nèi)裝一個葉輪和一個固定的進(jìn)口導(dǎo)葉，亦即在機殼內(nèi)裝一個葉輪和一個固定的進(jìn)口導(dǎo)葉，亦即前置靜葉型。前置靜葉型。u在機殼中有一個葉輪并具有進(jìn)

6、出口導(dǎo)葉。在機殼中有一個葉輪并具有進(jìn)出口導(dǎo)葉。四種基本類型n軸流風(fēng)機的失速（脫流）軸流風(fēng)機的失速（脫流）u當(dāng)風(fēng)機處于正常工況工作時，沖角等于零，而繞翼當(dāng)風(fēng)機處于正常工況工作時，沖角等于零，而繞翼型的氣流保持其流線形狀（圖型的氣流保持其流線形狀（圖4-2-5 ）；）；u當(dāng)氣流與葉片進(jìn)口形成正沖角時，隨著沖角的增大，當(dāng)氣流與葉片進(jìn)口形成正沖角時，隨著沖角的增大，在葉片后緣點附近產(chǎn)生渦流，而且氣流開始從上表在葉片后緣點附近產(chǎn)生渦流，而且氣流開始從上表面分離。當(dāng)正沖角超過某一臨界值時，氣流在葉片面分離。當(dāng)正沖角超過某一臨界值時，氣流在葉片背部的流動遭到破壞，升力減小，阻力卻急劇增加，背部的流動遭到破壞

7、，升力減小，阻力卻急劇增加，這種現(xiàn)象稱為這種現(xiàn)象稱為“旋轉(zhuǎn)脫流旋轉(zhuǎn)脫流”或或“失速失速” （圖（圖4-2-6 ） ，如果脫流現(xiàn)象發(fā)生在風(fēng)機的葉道內(nèi)，則脫流，如果脫流現(xiàn)象發(fā)生在風(fēng)機的葉道內(nèi)，則脫流將對葉道造成堵塞，使葉道內(nèi)的阻力增大，同時風(fēng)將對葉道造成堵塞，使葉道內(nèi)的阻力增大，同時風(fēng)壓也隨之而迅速降低。壓也隨之而迅速降低。圖4-2-7-1 動葉中旋轉(zhuǎn)脫流的形成圖4-2-7-2 動葉中旋轉(zhuǎn)脫流的形成從圖中還可以看出：當(dāng)葉片開度角從圖中還可以看出：當(dāng)葉片開度角一定時，如果氣流速度一定時，如果氣流速度c越小時，越小時，沖角沖角就越大，產(chǎn)生失速的可能性也就越大；當(dāng)流速就越大，產(chǎn)生失速的可能性也就越大；當(dāng)

8、流速c一定時，如果一定時，如果葉片角度葉片角度減小，則沖角減小，則沖角也減??；當(dāng)流速也減?。划?dāng)流速c很小時，只要葉片角度很小時，只要葉片角度很小，則沖角很小，則沖角也很小。也很小。u軸流風(fēng)機的失速特性是由風(fēng)機的葉型等特性決定的，同時也受到風(fēng)道軸流風(fēng)機的失速特性是由風(fēng)機的葉型等特性決定的，同時也受到風(fēng)道阻力等系統(tǒng)特性的影響，如圖阻力等系統(tǒng)特性的影響，如圖4-2-8-2所示，鞍形曲線所示，鞍形曲線M為送風(fēng)機不同為送風(fēng)機不同安裝角的失速點連線，工況點落在馬鞍形曲線的左上方，均為不穩(wěn)定工安裝角的失速點連線，工況點落在馬鞍形曲線的左上方，均為不穩(wěn)定工況區(qū)，這條線也稱為失速線。況區(qū)，這條線也稱為失速線。由

9、圖中看出：由圖中看出：在同一葉片角度下，管路阻力越大，風(fēng)機出口風(fēng)壓越高，風(fēng)機運行越在同一葉片角度下，管路阻力越大，風(fēng)機出口風(fēng)壓越高，風(fēng)機運行越接近于不穩(wěn)定工況區(qū)；接近于不穩(wěn)定工況區(qū)；在管路阻力特性不變的情況下，風(fēng)機動葉開度越大，風(fēng)機運行點越接在管路阻力特性不變的情況下，風(fēng)機動葉開度越大，風(fēng)機運行點越接近不穩(wěn)定工況區(qū)。近不穩(wěn)定工況區(qū)。u現(xiàn)象：現(xiàn)象：失速風(fēng)機的壓頭、流量、電流大幅降低；失速風(fēng)機的壓頭、流量、電流大幅降低；失速風(fēng)機噪聲明失速風(fēng)機噪聲明顯增加，嚴(yán)重時機殼、風(fēng)道、煙道發(fā)生振動；顯增加，嚴(yán)重時機殼、風(fēng)道、煙道發(fā)生振動；在投入在投入“自動自動”的情況下，的情況下，與失速風(fēng)機并聯(lián)運行的另與失速

10、風(fēng)機并聯(lián)運行的另1臺風(fēng)機電流、容積比能大幅升高；臺風(fēng)機電流、容積比能大幅升高；與風(fēng)機與風(fēng)機“喘振喘振”不同，風(fēng)機失速后，風(fēng)壓、流量降低后不發(fā)生脈動。不同，風(fēng)機失速后，風(fēng)壓、流量降低后不發(fā)生脈動。u危害：危害：風(fēng)機失速時，風(fēng)量、風(fēng)壓大幅降低，引起爐膛燃燒劇烈變化，風(fēng)機失速時，風(fēng)量、風(fēng)壓大幅降低，引起爐膛燃燒劇烈變化，易于發(fā)生滅火事故；易于發(fā)生滅火事故；并聯(lián)運行的另并聯(lián)運行的另1臺風(fēng)機投入臺風(fēng)機投入“自動自動”時，出力增大，時，出力增大，容易造成電機過負(fù)荷；容易造成電機過負(fù)荷；失速風(fēng)機振動明顯增高，可能風(fēng)機設(shè)備、風(fēng)道失速風(fēng)機振動明顯增高，可能風(fēng)機設(shè)備、風(fēng)道振動大損壞；振動大損壞；處理過程不正確時，

11、易于引發(fā)風(fēng)機處理過程不正確時，易于引發(fā)風(fēng)機“喘振喘振”，損壞設(shè)備。，損壞設(shè)備。圖4-2-8-1 軸流風(fēng)機的QH性能曲線圖圖4-2-8-2 動葉調(diào)節(jié)軸流式風(fēng)機特性曲動葉調(diào)節(jié)軸流式風(fēng)機特性曲線線 u失速探頭測量原理（圖失速探頭測量原理（圖4-2-9，4-2-10）u當(dāng)風(fēng)機的工作點落在旋轉(zhuǎn)脫流區(qū)，葉輪當(dāng)風(fēng)機的工作點落在旋轉(zhuǎn)脫流區(qū)，葉輪前的氣流除了軸向流動之外，還有脫流區(qū)前的氣流除了軸向流動之外，還有脫流區(qū)流道阻塞，造成氣流圓周方向分量。流道阻塞，造成氣流圓周方向分量。u葉輪旋轉(zhuǎn)時先遇到的測壓孔，即鎘片前葉輪旋轉(zhuǎn)時先遇到的測壓孔，即鎘片前的測壓孔壓力高，而鎘片后的測壓孔的氣的測壓孔壓力高，而鎘片后的測

12、壓孔的氣流壓力低，產(chǎn)生了壓力差，一般失速探頭流壓力低，產(chǎn)生了壓力差，一般失速探頭產(chǎn)生的壓力差達(dá)產(chǎn)生的壓力差達(dá)245392Pa，即報警。，即報警。圖4-2-9 軸流風(fēng)機失速探頭安裝位置示意圖 圖4-2-10 軸流風(fēng)機失速探頭性能圖 n喘振喘振 軸流風(fēng)機性能曲線的左半部具有一個馬鞍形的區(qū)軸流風(fēng)機性能曲線的左半部具有一個馬鞍形的區(qū)域，在此區(qū)段運行有時會出現(xiàn)風(fēng)機的流量、壓頭、域，在此區(qū)段運行有時會出現(xiàn)風(fēng)機的流量、壓頭、和功率的大幅度脈動等不正常工況，一般稱為和功率的大幅度脈動等不正常工況，一般稱為“喘振喘振”，這一不穩(wěn)定工況區(qū)稱為喘振區(qū)。其形，這一不穩(wěn)定工況區(qū)稱為喘振區(qū)。其形成原理見圖成原理見圖4-2

13、-11。圖4-2-11 軸流風(fēng)機的QH性能曲線 （喘振分析）n風(fēng)機產(chǎn)生喘振應(yīng)具備條件：風(fēng)機產(chǎn)生喘振應(yīng)具備條件：風(fēng)機的工作點落在具有駝峰形風(fēng)機的工作點落在具有駝峰形QH性性能曲線的不穩(wěn)定區(qū)域內(nèi)；能曲線的不穩(wěn)定區(qū)域內(nèi)；風(fēng)道系統(tǒng)具有足夠大的容積，它與風(fēng)機風(fēng)道系統(tǒng)具有足夠大的容積，它與風(fēng)機組成一個彈性的空氣動力系統(tǒng)；組成一個彈性的空氣動力系統(tǒng)；整個循環(huán)的頻率與系統(tǒng)的氣流振蕩頻率整個循環(huán)的頻率與系統(tǒng)的氣流振蕩頻率合拍時，產(chǎn)生共振。合拍時，產(chǎn)生共振。n旋轉(zhuǎn)脫流與喘振的本質(zhì)區(qū)別：旋轉(zhuǎn)脫流與喘振的本質(zhì)區(qū)別：u旋轉(zhuǎn)脫流發(fā)生在風(fēng)機旋轉(zhuǎn)脫流發(fā)生在風(fēng)機QH性能曲線峰值以左的整性能曲線峰值以左的整個不穩(wěn)定區(qū)域；而喘振只

14、發(fā)生在個不穩(wěn)定區(qū)域；而喘振只發(fā)生在QH性能曲線向性能曲線向右上方傾斜部分。右上方傾斜部分。u旋轉(zhuǎn)脫流的發(fā)生只決定葉輪本身葉片結(jié)構(gòu)性能、氣旋轉(zhuǎn)脫流的發(fā)生只決定葉輪本身葉片結(jié)構(gòu)性能、氣流情況等因素，與風(fēng)道系統(tǒng)的容量、形狀等無關(guān)。流情況等因素，與風(fēng)道系統(tǒng)的容量、形狀等無關(guān)。u風(fēng)機在喘振時，風(fēng)機的流量、全壓和功率產(chǎn)生脈動風(fēng)機在喘振時，風(fēng)機的流量、全壓和功率產(chǎn)生脈動或大幅度的脈動，同時伴有明顯的噪聲，有時甚至或大幅度的脈動，同時伴有明顯的噪聲，有時甚至是高分貝的噪聲，甚至損壞風(fēng)機與管道系統(tǒng)。所以是高分貝的噪聲，甚至損壞風(fēng)機與管道系統(tǒng)。所以喘振發(fā)生時，風(fēng)機無法運行。喘振發(fā)生時，風(fēng)機無法運行。圖4-2-12

15、 喘振報警裝置 報警原理：在正常情況下，皮托管所測到的氣流壓力報警原理：在正常情況下，皮托管所測到的氣流壓力值穩(wěn)定，但是當(dāng)風(fēng)機進(jìn)入喘振區(qū)工作時，由于氣流壓值穩(wěn)定，但是當(dāng)風(fēng)機進(jìn)入喘振區(qū)工作時，由于氣流壓力產(chǎn)生大幅度波動，所以皮托管測到的壓力亦是一個力產(chǎn)生大幅度波動，所以皮托管測到的壓力亦是一個波動的值，皮托管發(fā)送的脈沖壓力信號通過壓力開關(guān)，波動的值，皮托管發(fā)送的脈沖壓力信號通過壓力開關(guān)，利用電接觸器發(fā)出報警信號。利用電接觸器發(fā)出報警信號。n并列運行方式下失速分析并列運行方式下失速分析u正常狀態(tài)下，風(fēng)機工作點分別在圖中正常狀態(tài)下，風(fēng)機工作點分別在圖中a、b位置上。這位置上。這時的工作點都處在各自動

16、葉角度下時的工作點都處在各自動葉角度下p-Q性能曲線臨界點性能曲線臨界點的右半段。風(fēng)機處在穩(wěn)定狀態(tài)運行。的右半段。風(fēng)機處在穩(wěn)定狀態(tài)運行。u由于某種因素導(dǎo)致通風(fēng)系統(tǒng)阻力增加，由于某種因素導(dǎo)致通風(fēng)系統(tǒng)阻力增加，A、B風(fēng)機的工風(fēng)機的工作點將上移。如圖作點將上移。如圖4-2-13所示，為了保持風(fēng)量所示，為了保持風(fēng)量QA+QB，勢必要開大風(fēng)機的動葉角度，提高出口全風(fēng)壓。勢必要開大風(fēng)機的動葉角度，提高出口全風(fēng)壓。u當(dāng)通風(fēng)系統(tǒng)阻力增大到一定數(shù)值，當(dāng)通風(fēng)系統(tǒng)阻力增大到一定數(shù)值，A、B風(fēng)機的工作點風(fēng)機的工作點將上移至將上移至a、b位置，系統(tǒng)壓力為位置，系統(tǒng)壓力為p2。此狀態(tài)下。此狀態(tài)下A風(fēng)機風(fēng)機到達(dá)了喘振的邊緣

17、，系統(tǒng)壓力一旦出現(xiàn)波動到達(dá)了喘振的邊緣，系統(tǒng)壓力一旦出現(xiàn)波動,系統(tǒng)壓力系統(tǒng)壓力與與A風(fēng)機的全風(fēng)壓之間就會產(chǎn)生一個微壓差風(fēng)機的全風(fēng)壓之間就會產(chǎn)生一個微壓差,在這個壓差在這個壓差的作用下，的作用下，A風(fēng)機風(fēng)量受阻風(fēng)機風(fēng)量受阻,風(fēng)機出口的流速、總壓頭隨風(fēng)機出口的流速、總壓頭隨之下降，系統(tǒng)壓力與之下降，系統(tǒng)壓力與A風(fēng)機全風(fēng)壓之間的壓差進(jìn)一步增風(fēng)機全風(fēng)壓之間的壓差進(jìn)一步增大，大，A風(fēng)機風(fēng)量、壓頭繼續(xù)下降。這一過程處在惡性循風(fēng)機風(fēng)量、壓頭繼續(xù)下降。這一過程處在惡性循環(huán)變化之中，直至環(huán)變化之中，直至A風(fēng)機全風(fēng)壓崩潰，風(fēng)量倒流入風(fēng)機。風(fēng)機全風(fēng)壓崩潰，風(fēng)量倒流入風(fēng)機。A風(fēng)機工作點沿風(fēng)機工作點沿p-Q性能曲線滑向

18、左端，發(fā)生喘振。受性能曲線滑向左端，發(fā)生喘振。受A風(fēng)機喘振影響，系統(tǒng)壓力有所下降，風(fēng)機喘振影響，系統(tǒng)壓力有所下降，B風(fēng)機工作點對風(fēng)機工作點對應(yīng)的系統(tǒng)壓力沿應(yīng)的系統(tǒng)壓力沿p-Q性能曲線迅速移向右下方，風(fēng)量急性能曲線迅速移向右下方，風(fēng)量急劇增加，系統(tǒng)壓力由劇增加，系統(tǒng)壓力由B風(fēng)機維持。風(fēng)機維持。abab壓頭流量圖4-2-13 并聯(lián)運行工況變化與失速過程（定流量運行）n搶風(fēng)現(xiàn)象搶風(fēng)現(xiàn)象 如圖如圖4-2-14，軸流風(fēng)機，軸流風(fēng)機“S”形區(qū)段（駝峰形區(qū)段形區(qū)段（駝峰形區(qū)段）成為曲線）成為曲線的的字形區(qū)域。風(fēng)機如果在字形區(qū)域。風(fēng)機如果在字形字形區(qū)域運行，便會出現(xiàn)一臺軸流式風(fēng)機的流量很大區(qū)域運行，便會出現(xiàn)一臺軸流式風(fēng)機的流量很大，而另一臺軸流式風(fēng)機的流量很小。此時，若開，而另一臺軸流式風(fēng)機的流量很小。此時，若開大輸送流量小的軸流風(fēng)機的調(diào)節(jié)裝置或關(guān)小輸送大輸送流量小的軸流風(fēng)機的調(diào)節(jié)裝置或關(guān)小輸送大流量軸流風(fēng)機的調(diào)節(jié)裝置，則原來輸送大流量大流量軸流風(fēng)機的調(diào)節(jié)裝