送風(fēng)機(jī)培訓(xùn)教材

1、動(dòng)葉可調(diào)軸流式送風(fēng)機(jī)培訓(xùn)教材一、 設(shè)備概況：1、送風(fēng)機(jī)及送風(fēng)機(jī)油站的型號和參數(shù)2、型號意義：AP動(dòng)調(diào)軸流風(fēng)機(jī)的名稱、定義A P 1(2) - 18 / 10 1葉型類別輪轂代號機(jī)號（葉輪公稱直徑） 級數(shù)（1：單級，2：雙級） 機(jī)翼型葉片軸流風(fēng)機(jī)（axial fan）二、送風(fēng)系統(tǒng)送風(fēng)系統(tǒng)較為簡單，如右圖所示：環(huán)境大氣經(jīng)進(jìn)口管道（包括消音器）和暖風(fēng)器后進(jìn)入送風(fēng)機(jī)，經(jīng)送風(fēng)機(jī)提高風(fēng)速和壓頭后經(jīng)出口風(fēng)門到空預(yù)器，經(jīng)空預(yù)器加熱后，熱風(fēng)經(jīng)熱風(fēng)門至二次風(fēng)箱，再經(jīng)二次風(fēng)門和周界風(fēng)門進(jìn)入爐膛，提供煤粉燃燒所需的氧氣。由于我公司場地較小，在送風(fēng)機(jī)的出口未 圖2.1 送風(fēng)系統(tǒng)圖設(shè)冷風(fēng)聯(lián)絡(luò)門，熱二次風(fēng)通過母管聯(lián)絡(luò)。因此

2、，在升爐過程中，如果僅啟一臺送風(fēng)機(jī)，則僅有一臺空預(yù)器通過冷風(fēng)，另一臺空預(yù)器得不到冷卻，所以，在鍋爐點(diǎn)火前，正常情況下，啟動(dòng)兩臺送風(fēng)機(jī)。三、送風(fēng)機(jī)1、總體結(jié)構(gòu)AP動(dòng)葉可調(diào)軸流風(fēng)機(jī)由進(jìn)氣室、集流器、葉輪、后導(dǎo)葉、擴(kuò)壓器和動(dòng)葉調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)等組成。AP風(fēng)機(jī)工作時(shí)，氣流進(jìn)入風(fēng)機(jī)進(jìn)氣室，經(jīng)過收斂和導(dǎo)向，在集流器中收斂加速，再通過葉輪的作功產(chǎn)生靜壓能和動(dòng)壓能；后導(dǎo)葉又將氣流的螺旋 圖3.2 送風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為軸向運(yùn)動(dòng)而進(jìn)入擴(kuò)壓器，并在擴(kuò)壓器內(nèi)將氣體的大部分動(dòng)能轉(zhuǎn)化成系統(tǒng)所需靜壓能，從而完成風(fēng)機(jī)的工作過程。AP動(dòng)調(diào)風(fēng)機(jī)性能的調(diào)節(jié)，是通過液壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)來改變?nèi)~輪葉片（動(dòng)葉）的工作角度而實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)動(dòng)葉的角度改變

3、時(shí)，其風(fēng)量、風(fēng)壓、功率也跟著改變。圖3.3 風(fēng)機(jī)總裝從圖上可以看出該軸流風(fēng)機(jī)主要部件包括：進(jìn)氣室、機(jī)殼、導(dǎo)葉環(huán)、轉(zhuǎn)子、主軸承箱、中間軸、聯(lián)軸器和罩殼，與進(jìn)出口管路連接的有膨脹節(jié)，液壓及潤滑聯(lián)合油站、擴(kuò)壓器及液壓調(diào)節(jié)裝置等部件，同時(shí)還配有入口消音器。風(fēng)機(jī)的結(jié)構(gòu)形式為單級，由焊接構(gòu)件制成。動(dòng)葉片可在靜止?fàn)顟B(tài)或運(yùn)行狀態(tài)下用液壓裝置改變安裝角。葉輪由一個(gè)整體軸承支承，該軸承通過潤滑裝置不斷地輸入清潔的潤滑油。為了使風(fēng)機(jī)的振動(dòng)不傳送至進(jìn)出口管路，在兩端連接處都裝有膨脹節(jié)，電動(dòng)機(jī)和風(fēng)機(jī)用兩個(gè)聯(lián)軸器和一根中間軸相連，使轉(zhuǎn)子檢修方便。2、葉輪本葉輪采用球面輪轂，在任一葉片轉(zhuǎn)角，均保持葉片根部與輪轂間隙不變，介

4、質(zhì)泄漏小，不易起渦，氣動(dòng)效率高。葉形窄，葉片數(shù)多，機(jī)翼效率高，調(diào)節(jié)范圍寬（56°），調(diào)節(jié)平緩，不易起渦，單葉氣動(dòng)作用力（扭矩）小，非常安全。曲臂夾角部分抵消關(guān)閉力矩，且窄葉型產(chǎn)生的氣動(dòng)附加力矩小，鋁葉片質(zhì)量輕，送風(fēng)機(jī)與一次風(fēng)機(jī)均無平衡錘。伺服控制系統(tǒng)的不可逆性（自鎖性），即氣動(dòng)力或關(guān)閉力矩若試圖驅(qū)動(dòng)油缸活塞向后（或前）移動(dòng)，則活塞后（或前）油腔與油路接通，立即形成高壓，自動(dòng)頂回來，到位后鎖定。轉(zhuǎn)子重量輕，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，離心力小，軸承載荷低、壽命更長。2.1風(fēng)機(jī)動(dòng)葉平衡動(dòng)葉可調(diào)軸流風(fēng)機(jī)在每個(gè)葉柄上都裝有重約6 公斤的平衡塊，它的作用是保證風(fēng)機(jī)在運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生一個(gè)與葉片自動(dòng)旋轉(zhuǎn)的力相反的力，其

5、大小相等。關(guān)于平衡塊的計(jì)算相當(dāng)復(fù)雜。設(shè)計(jì)計(jì)算中總是按葉片全關(guān)時(shí)來計(jì)算葉片應(yīng)力的，因?yàn)槿~片全關(guān)時(shí)離心力最大，即應(yīng)力最大。所以葉片在運(yùn)行時(shí)總是力求向離心力增大的方向變化。有些未裝平衡塊的送風(fēng)機(jī)關(guān)時(shí)容易，啟動(dòng)時(shí)打不開就是這個(gè)原因。平衡塊在運(yùn)行中也是力求向離心力增大的方向移動(dòng)，但平衡塊離心力增加的方向正好與葉片離心力增加大方向相反而大小相等，這樣就能使葉片在運(yùn)行時(shí)無外力的作用，可在任何一個(gè)位置保持平衡，開大或關(guān)小葉片角度時(shí)的力是一樣的。如果沒有平衡塊要想實(shí)現(xiàn)液壓調(diào)節(jié)，液壓缸就得做得很大，否則不易調(diào)整。圖3.4 風(fēng)機(jī)平衡塊的工作原理1-葉片；2-輪轂；3-軸；4-平衡塊；5-曲柄；6-滑塊；7-推力軸承

6、；8-導(dǎo)向軸承2.2撓性聯(lián)軸器如圖9-405 所示為撓性聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)圖，它是一種能補(bǔ)償安裝與運(yùn)行偏差 ( 軸偏差和軸向變動(dòng)等 ) 且起自平衡作用的聯(lián)軸器。因此這類聯(lián)軸器的安裝要求比其它形式的聯(lián)軸器更為方便，后者一般需要精確地校正。撓性聯(lián)軸器沒有受磨損的部件。它由高強(qiáng)度彈簧鋼制成，而精確吻合的彈簧板具有很強(qiáng)的抗彎曲變形能力。結(jié)構(gòu)上成對布置并允許被連接的兩根軸在三個(gè)方向變形。撓性聯(lián)軸器即無需維護(hù)也無需潤滑。運(yùn)行溫度超過 150 時(shí)對聯(lián)軸器也無不利影響。3、軸承裝配圖我廠送風(fēng)機(jī)軸承裝置圖如下圖，送風(fēng)機(jī)本體共采用兩只軸承，軸承的潤滑方式為油池潤滑，送風(fēng)機(jī)液壓油站將潤滑油經(jīng)冷油器冷卻后 圖3.5 撓性聯(lián)

7、軸器送到軸承，吸收了軸承熱量的潤滑溢流回到潤滑油池,溢流到潤滑油箱。因此，送風(fēng)機(jī)油站短時(shí)斷油對軸承不會造成嚴(yán)重的事故。在#3鍋爐曾經(jīng)發(fā)生過一次事故，檢修時(shí)造成送風(fēng)機(jī)油泵出口一壓力表管道噴油，住，中潤滑油大量噴出，位很快到零，此時(shí)，要靠油池中潤滑油進(jìn)行潤滑和冷由于送風(fēng)機(jī)軸承潤滑油失去循環(huán)， 圖3.6 送風(fēng)機(jī)軸承箱裝配圖相當(dāng)于軸承失去冷卻水，因此，在軸承溫度升高危及設(shè)備安全時(shí)，要及時(shí)果斷地停風(fēng)機(jī)，以防造成軸承燒壞，將事故擴(kuò)大，造成設(shè)備毀壞事故。停單臺送風(fēng)機(jī)時(shí)，按操作規(guī)程執(zhí)行，主要注意以下操作要點(diǎn)：關(guān)閉煙氣聯(lián)絡(luò)風(fēng)門，手動(dòng)減少A送風(fēng)機(jī)和A引風(fēng)機(jī)出力，增加B送風(fēng)機(jī)出和B引風(fēng)機(jī)出力。停用一臺磨煤機(jī)，保持三

8、臺磨煤機(jī)運(yùn)行，投兩三只油槍助燃，解除RB，停用A送 圖3.7 送風(fēng)機(jī)軸承箱實(shí)物照片風(fēng)機(jī)和A引風(fēng)機(jī)（規(guī)程中解保護(hù)，不停引風(fēng)機(jī)，實(shí)際A引維持運(yùn)行時(shí)空預(yù)器出口煙溫將超溫，后來增加送風(fēng)聯(lián)跳引風(fēng)的目的就是為了防止空預(yù)器超出口煙溫溫。）此時(shí)，主要問題是A空預(yù)器會超溫，因此，應(yīng)維持A一次風(fēng)機(jī)運(yùn)行，要關(guān)小電除塵出口煙氣聯(lián)絡(luò)門，視A空預(yù)器出口煙溫情況，調(diào)整聯(lián)絡(luò)門開度。如在聯(lián)絡(luò)門全關(guān)時(shí)A空預(yù)器出口煙溫仍升高，應(yīng)聯(lián)系熱控解除聯(lián)鎖，將A空預(yù)器進(jìn)口煙氣擋板關(guān)小，緊急情況下可將A空預(yù)器進(jìn)口煙氣擋板停電，就在手動(dòng)調(diào)整檔板位置，直到維持穩(wěn)定運(yùn)行。4、液壓控制系統(tǒng)我公司送風(fēng)機(jī)動(dòng)葉調(diào)節(jié)原理如圖：油缸為外掛式（即：油缸安裝于葉輪轂

9、外側(cè)，與安裝于葉輪轂內(nèi)的油缸不同），油缸直徑增大，油缸活塞面積增大，在調(diào)節(jié)力相同的情況下，作用于活塞上的油壓降低，相應(yīng)地降低了系統(tǒng)油壓，如300600MW送風(fēng)機(jī)僅12bar。由于系統(tǒng)油壓降低，密封可靠性大大提高?？刂崎y直徑小，重量小，懸臂體振幅小，相對密封處線速度降低，密封件負(fù)荷減小，有利于防止泄漏，長期運(yùn)行安全可靠。密封套在離心力作用下，其外圈壓緊于油缸內(nèi)壁，活塞兩側(cè)油腔的控制油通過該密封套的阻力很大，泄漏的可能性極小。即便該密封套損壞而漏油，當(dāng)外力（葉片關(guān)閉力矩、氣動(dòng)力等）經(jīng)活塞桿作用于活塞，導(dǎo)致活塞向左（或右）側(cè)移動(dòng)時(shí)，推動(dòng)控制桿向左（或右）移動(dòng)，控制閥上壓力油腔將與前（或后）油缸壓力油

10、腔相通（控制閥 圖3.8 送風(fēng)機(jī)動(dòng)葉調(diào)節(jié)裝置位置已固定），壓力油流入油缸左（或右）側(cè)油腔，推動(dòng)活塞歸于原位，仍不會影響風(fēng)機(jī)的正常工作。故本伺服機(jī)構(gòu)的工作是相當(dāng)穩(wěn)定的。動(dòng)作原理：送風(fēng)機(jī)伺服控制裝置包含控制閥、油缸、活塞及導(dǎo)軸，安裝在葉輪后部，與其共同旋轉(zhuǎn)，控制閥殼不旋轉(zhuǎn)，用于動(dòng)葉調(diào)節(jié)。控制頭與油箱上連，當(dāng)油站啟動(dòng)后，風(fēng)機(jī)外部的控制執(zhí)行裝置通過一推拉桿來操縱閥殼作軸向前后移勸，以使壓力油管通過閥芯油道，分別進(jìn)入油缸的后腔和前腔，油缸內(nèi)壓力使活塞隨同控制閥實(shí)現(xiàn)方向和行程相同的位移（略滯后），把調(diào)節(jié)力矩通過導(dǎo)軸傳遞給調(diào)節(jié)盤，執(zhí)行動(dòng)葉的開大與關(guān)?。ㄗⅲ罕仨氃谟驼締?dòng)后，才能進(jìn)行執(zhí)行器操作，其全行程時(shí)間不

11、得小于45秒）。如圖所示：當(dāng)控制頭帶動(dòng)閥殼向右移動(dòng)時(shí)，壓力油管與前油缸壓力油腔相通，后油缸壓力油腔與回油孔相通，壓力油進(jìn)入前油缸壓力油腔，推動(dòng)活塞向右移位，由活塞帶動(dòng)動(dòng)葉曲柄進(jìn)行調(diào)節(jié)，活塞向右移動(dòng)的同時(shí)，還帶控制閥內(nèi)的閥芯向右移動(dòng)，當(dāng)達(dá)到調(diào)節(jié)目的時(shí)，控制閥內(nèi)的閥芯處中間位置，堵位壓力油與前、后油缸壓力油腔，此時(shí)動(dòng)葉位置不動(dòng)。控制頭向伺服馬達(dá)輸送控制油的油管聯(lián)接在控制頭上，由風(fēng)機(jī)外部的一個(gè)控制傳動(dòng)裝置通過一根控制桿來完成對動(dòng)葉片的操縱，轉(zhuǎn)換閥上不旋轉(zhuǎn)的控制套軸向移動(dòng)，壓力油分別作用于調(diào)節(jié)活塞的一側(cè)或另一側(cè)。調(diào)節(jié)活塞 圖3.9 送風(fēng)機(jī)動(dòng)葉調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)實(shí)物照片 在油缸內(nèi)，起從動(dòng)活塞的作用，其原理是，隨同

12、控制頭實(shí)現(xiàn)每一次方向和行程相同的位移（略滯后），并通過導(dǎo)軸把調(diào)節(jié)力矩傳遞給調(diào)節(jié)盤。5、風(fēng)機(jī)測點(diǎn)6、運(yùn)行6.1運(yùn)行系統(tǒng)技術(shù)要求一般風(fēng)機(jī)只能在特性曲線允許區(qū)域內(nèi)運(yùn)行，如果進(jìn)入失速區(qū)，動(dòng)葉片要作適當(dāng)調(diào)節(jié)；在葉輪前部圓周方向測量流體壓差，當(dāng)運(yùn)行點(diǎn)在性能曲線穩(wěn)定區(qū)域時(shí)，壓差變動(dòng)較小，如果運(yùn)行點(diǎn)超過失速線，壓差變動(dòng)會提高幾倍，這時(shí)，通過壓力轉(zhuǎn)換開關(guān)與控制系統(tǒng)改變動(dòng)葉角度，達(dá)到安全運(yùn)行。監(jiān)控設(shè)備的規(guī)劃和安裝須專業(yè)人員進(jìn)行。6.2調(diào)節(jié)沒有正當(dāng)理由不得隨意改變設(shè)定值，否則可能嚴(yán)重?fù)p害風(fēng)機(jī)。在進(jìn)行調(diào)節(jié)時(shí)要非常小心，只有當(dāng)油站運(yùn)行時(shí)才能操作執(zhí)行器。6.3 試運(yùn)行前的檢查在首次啟動(dòng)前或更換轉(zhuǎn)子和動(dòng)葉后應(yīng)完成以下工作：

13、動(dòng)葉與外殼間隙的檢測；動(dòng)葉與葉輪輪轂，輪轂與芯筒間隙的檢測；按規(guī)定給油箱注滿油，并沖洗油管路系統(tǒng)（參見“潤滑”）；測試動(dòng)葉調(diào)節(jié)功能；打開控制油泵，反復(fù)調(diào)整動(dòng)葉片到極限位置；試驗(yàn)緊急斷電開關(guān)；檢查風(fēng)機(jī)葉輪進(jìn)出氣側(cè)管道內(nèi)部，清除所有異物；應(yīng)在與風(fēng)機(jī)聯(lián)接之前檢查電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向是否正確；系統(tǒng)聯(lián)鎖測試和顯示儀器就位后，進(jìn)行試驗(yàn)檢測，以確保功能正常。6.4試運(yùn)行裝配后要進(jìn)行試運(yùn)行，通常試運(yùn)行中并非所有的聯(lián)鎖點(diǎn)都能正確切換，要高度重視顯示數(shù)據(jù)。6.4.1確認(rèn)主電機(jī)“緊急斷電開關(guān)”處于正常狀態(tài)。6.4.2啟動(dòng)檢查風(fēng)機(jī)加速時(shí)運(yùn)行是否平穩(wěn)。5分鐘記錄一次軸承溫度和振動(dòng)數(shù)據(jù)；當(dāng)軸承溫度相對穩(wěn)定時(shí)，再緩慢打開動(dòng)葉片，

14、直到電機(jī)電流達(dá)到額定值。軸承溫度達(dá)到一個(gè)恒定值后應(yīng)在每間隔15分鐘記錄一次顯示數(shù)據(jù)。經(jīng)3小時(shí)試運(yùn)行后，切斷電機(jī)電源（同時(shí)關(guān)閉動(dòng)葉片避免無意間再次打開電源），檢驗(yàn)并糾正所發(fā)現(xiàn)的任何非正常情況。6.5啟動(dòng)啟動(dòng)油站，現(xiàn)場檢查油壓、油溫正常，回油視窗回油正常，冷卻水正常，濾網(wǎng)前后差壓正常；將動(dòng)葉轉(zhuǎn)到“關(guān)閉”（0%）位置；關(guān)閉送風(fēng)機(jī)出口擋板；啟動(dòng)主電機(jī)；1分鐘內(nèi)打開風(fēng)道系統(tǒng)各擋板門，風(fēng)機(jī)若持續(xù)過低流量運(yùn)行會導(dǎo)致不能承受的過熱，擋板門必須及時(shí)打開；調(diào)節(jié)動(dòng)葉到所需位置。6.6關(guān)機(jī) 圖3.11 送風(fēng)機(jī)動(dòng)葉調(diào)節(jié)實(shí)物照片將動(dòng)葉片平穩(wěn)調(diào)至“關(guān)閉”（0%）位置；關(guān)主電機(jī)；關(guān)閉油站（包括冷卻水）。四、送風(fēng)機(jī)液壓油站現(xiàn)場

15、照片如圖所示，在運(yùn)行中，要檢查三回油視窗中回油是否正常，其中正常情況下潤滑回油一直都有，控制回油僅在調(diào)整時(shí)有，泄漏回油量與動(dòng)葉控制系統(tǒng)泄漏量有關(guān)，一般較小。送風(fēng)機(jī)油站系統(tǒng)圖原印發(fā)的有誤，以此圖為準(zhǔn)。系統(tǒng)中主要設(shè)備的說明如下：1、 油箱油箱內(nèi)設(shè)有消泡裝置，油箱頂板上設(shè)有檢查孔，可供現(xiàn)場操作人員隨時(shí)檢查油箱內(nèi)部的油流情況。2、 齒輪泵裝置主系統(tǒng)設(shè)有兩臺齒輪泵新裝置，一臺工作一臺備用。正常工況下一臺油泵工作，當(dāng)系統(tǒng)壓力下降到低壓設(shè)定值時(shí)，電氣自控裝置動(dòng)作，備用泵自啟動(dòng)，保證向風(fēng)機(jī)繼續(xù)供油，當(dāng)壓力恢復(fù)正常1分鐘后，備用泵自動(dòng)停止。3、 安全閥 圖3.12 送風(fēng)機(jī)液壓油站實(shí)物照片油泵的出口壓力由安全閥來

16、調(diào)定，設(shè)定壓力為1.8Mpa，當(dāng)壓力高于調(diào)定壓力時(shí)，安全閥打開，油液流回油箱。液壓油路的壓力由對應(yīng)溢流閥調(diào)定，潤滑油路的壓力由對應(yīng)溢流閥調(diào)定。4、 過濾裝置雙筒結(jié)構(gòu)如圖。雙筒過濾器采用兩個(gè)濾芯，一備一用，用于過濾油液，當(dāng)壓差開關(guān)發(fā)出壓差報(bào)警時(shí)（>1Bar報(bào)警），手動(dòng)切換換向閥，即可使備用濾芯工作，將原工作側(cè)濾碗拆下并清洗，調(diào)換濾芯并安裝，作為下次備用。這樣清洗濾芯時(shí)就不會影響系統(tǒng)正常工作。5、 冷卻裝置冷卻器用于冷卻系統(tǒng)中潤滑油溫度，管束可整組拆裝。當(dāng)油溫高于某一溫度時(shí)，打開進(jìn)水閥，冷卻器工作。亦可通過開關(guān)球閥使油不經(jīng)冷卻器直接供出。6、 壓力表用于顯示油泵出口、液壓油供油和潤滑油供油壓

17、力。雙筒過濾器前后兩個(gè)壓力表的差值為雙筒過濾器的壓差，當(dāng)壓差>0.1Mpa時(shí)，系統(tǒng)發(fā)出報(bào)警信號。7、 電加熱器 圖4.13 過濾器原理圖 共1臺，用于加熱油液，使油液保持一定的溫度，將黏度控制在一定的范圍內(nèi)。8、 視窗用于觀察液壓調(diào)節(jié)裝置和潤滑油裝置的回油情況。9、 壓力開關(guān)當(dāng)潤滑系統(tǒng)壓力下降到低壓設(shè)定值時(shí)（0.8Bar），壓力開關(guān)發(fā)出低壓報(bào)警，當(dāng)控制系統(tǒng)壓力下降到低壓設(shè)定值時(shí)（11 Bar），壓力開關(guān)發(fā)出低壓報(bào)警。電氣自控裝置動(dòng)作，備用泵自啟動(dòng)，保證向風(fēng)機(jī)繼續(xù)供油，當(dāng)壓力恢復(fù)正常2分鐘后，備用泵自動(dòng)停止。10、 液位開關(guān)用于檢測油箱內(nèi)油液液面的高度。當(dāng)液面低于最低液位時(shí)發(fā)出低位報(bào)警信號

18、。11、 空氣過濾器用于過濾器進(jìn)出油箱的空氣，保證油箱內(nèi)不產(chǎn)生負(fù)壓。同時(shí)空氣過濾器上帶有慮油網(wǎng)，是油箱的理想加油口。12、 溫度開關(guān)及溫度傳感器溫度傳感器用于監(jiān)控油箱的油溫。當(dāng)油箱油溫低于25時(shí)，電氣控制裝置動(dòng)作，自動(dòng)開啟電加熱器，當(dāng)油溫高于45時(shí)，電氣控制裝置動(dòng)作，自動(dòng)停止電加熱器。溫度開關(guān)用于監(jiān)測潤滑油路的溫度。當(dāng)溫度>55時(shí)，系統(tǒng)發(fā)出報(bào)警信號。13、 節(jié)流截止閥用于調(diào)節(jié)潤滑油路的流量。14、 溫度表用于檢測油箱內(nèi)及冷卻器前的油液溫度。15、 球閥包括排污閥、儀表閥、進(jìn)出水口、進(jìn)出油口的球閥等。圖4.14 送風(fēng)機(jī)液壓油站系統(tǒng)圖五、失速和喘振1 失速由流體力學(xué)知，當(dāng)速度為v 的直線平行

19、流以某一沖角（翼弦與來流方向的夾角）繞流二元孤立翼型（機(jī)翼）時(shí)，由于沿氣流流動(dòng)方向的兩側(cè)不對稱，使得翼型上部區(qū)域的流線變密，流速增加，翼型下部區(qū)域的流線變稀，流速減小。因此，流體作用在翼型下部表面上的壓力將大于流體作用在翼型上部表面的壓力，結(jié)果在翼型上形成一個(gè)向上的作用力。如果繞流體是理想流體，則這個(gè)力和來流方向垂直，稱為升力。軸流風(fēng)機(jī)性能曲線的左半部具有一個(gè)馬鞍形的區(qū)域，在此區(qū)段運(yùn)行有時(shí)會出現(xiàn)風(fēng)機(jī)的流量、壓頭、和功率的大幅度脈動(dòng)等不正常工況，一般稱為“喘振”，這一不穩(wěn)定工況區(qū)稱為喘振區(qū)。實(shí)際上，喘振僅僅是不穩(wěn)定工況區(qū)內(nèi)可能遇到的現(xiàn)象，而在該區(qū)域內(nèi)必然要出現(xiàn)不正常的空氣動(dòng)力工況則是旋轉(zhuǎn)脫流或稱

20、旋轉(zhuǎn)失速。這兩種不正常工況是不同的，但是它們又有一定的關(guān)系。軸流風(fēng)機(jī)葉片前后的壓差，在其它都不變的情況下，其壓差的大小決定于動(dòng)葉沖角的大小，在臨界沖角值以內(nèi)，上述壓差大致與葉片的沖角成比例，不同的葉片葉型有不同的臨界沖角值。翼型的沖角超過臨界值時(shí)，氣流會離開葉片凸面發(fā)生邊界層分離現(xiàn)象，產(chǎn)生大面積的渦流，此時(shí)風(fēng)機(jī)的全壓下降，這種情況稱為“失速現(xiàn)象”，如圖515。泵與風(fēng)機(jī)進(jìn)入不穩(wěn)定工況區(qū)，其葉片上將產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)脫流，可能使葉片發(fā)生共振，造成葉片疲勞斷裂?，F(xiàn)以軸流式風(fēng)機(jī)為例說明旋轉(zhuǎn)脫流及其引起的振動(dòng)。當(dāng)風(fēng)機(jī)處于正常工況工作時(shí)，沖角等于零，而繞翼型的氣流保持其流線形狀，如圖示：當(dāng)氣流與葉片進(jìn)口形成正沖角時(shí)

21、，隨著沖角的增大，在葉片后緣點(diǎn)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(shí)，氣流在葉片背部的流動(dòng)遭到破壞，升力減小，阻力卻急劇增加，這種現(xiàn)象稱為“旋轉(zhuǎn)脫流”或“失速”。如果脫流現(xiàn)象發(fā)生在風(fēng)機(jī)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(shí)風(fēng)壓也隨之而迅速降低。風(fēng)機(jī)的葉片由于加工及安裝等原因不可能有完全相同的形狀和安裝角，同時(shí)流體的來流流向也不完全均勻。因此當(dāng)運(yùn)行工況變化而使流動(dòng)方向發(fā)生偏離時(shí)，在各個(gè)葉片進(jìn)口的沖角就不可能完全相同，如果某一葉片進(jìn)口處的沖角達(dá)到臨界值時(shí)，就首先在該葉片上發(fā)生脫流，而不會所有葉片都同時(shí)發(fā)生脫流。如下圖示：假設(shè)在葉道2 首先由于脫流而出現(xiàn)

22、氣流阻塞現(xiàn)象，葉道受堵塞后，通過的流量減少，在該葉道前形成低速停滯區(qū)，于是原來進(jìn)入葉道2 的氣流只能分流進(jìn)入葉道1 和3。這兩股分流來的氣流又與原來進(jìn)入葉道1 和3 的氣流匯合，從而改變了原來的氣流方向，使流入葉道1 的氣流沖角減小，而流入葉道3 的沖角增大，由此可知，分流的結(jié)果將使葉道1 內(nèi)的繞流情況有所改善，脫流的可能性減小，甚至消失，而葉道3 內(nèi)部卻因沖角增大而促使發(fā)生脫流，葉道3 內(nèi)發(fā)生脫流后又形成堵塞，使葉道3 前的氣流發(fā)生分流，其結(jié)果又促使葉道4 內(nèi)發(fā)生脫流和堵塞，這種現(xiàn)象繼續(xù)下去，使脫流現(xiàn)象所造成的堵塞區(qū)沿著與葉輪旋轉(zhuǎn)相反的方向移動(dòng)。試驗(yàn)表明，脫流的傳播相對速度W1 遠(yuǎn)小于葉輪本

23、1 的速度旋轉(zhuǎn)，方向與葉輪轉(zhuǎn)向相同，此種現(xiàn)象稱為“旋轉(zhuǎn)脫流”或“旋轉(zhuǎn)失速”。風(fēng)機(jī)進(jìn)入不穩(wěn)定工況區(qū)運(yùn)行，葉輪內(nèi)將產(chǎn)生一個(gè)到數(shù)個(gè)旋轉(zhuǎn)脫流區(qū)，葉片依次經(jīng)過脫流區(qū)要受到交變應(yīng)力的作用，這種交變應(yīng)力會使葉片產(chǎn)生疲勞。葉片每經(jīng)過一次脫流區(qū)將受到一次激振力的作用，此激振力的作用頻率與旋轉(zhuǎn)脫流的速度成正比，當(dāng)脫流區(qū)的數(shù)目為2、3、時(shí)，則作用于每個(gè)葉片的激振力頻率也作2倍、3 倍、的變化。如果這一激振力的作用頻率與葉片的固有頻率成整數(shù)倍關(guān)系，或者等于、接近于葉片的固有頻率時(shí)，葉片將發(fā)生共振。此時(shí)，葉片 的動(dòng)應(yīng)力顯著增加，甚至可達(dá)數(shù)十倍以上，使葉片產(chǎn)生斷裂。一旦有一個(gè)葉片疲勞斷裂，將會將全部葉片打斷，因此，應(yīng)盡量

24、避免泵與風(fēng)機(jī)在不穩(wěn)定工況區(qū)運(yùn)行。如圖518 在軸流風(fēng)機(jī)QH 性能曲線中，全壓的峰值點(diǎn)左側(cè)為不穩(wěn)定區(qū)，是旋轉(zhuǎn)脫流區(qū)。從峰值點(diǎn)開始向小流量方向移動(dòng)，旋轉(zhuǎn)脫流從此開始，到流量等于零的整個(gè)區(qū)間，始終存在著脫流。旋轉(zhuǎn)脫流對風(fēng)機(jī)性能的影響不一定很顯著，雖然脫流區(qū)的氣流是不穩(wěn)定的，但風(fēng)機(jī)中流過的流量基本穩(wěn)定，壓力和功率亦基本穩(wěn)定，風(fēng)機(jī)在發(fā)生旋轉(zhuǎn)脫流的情況下尚可維持運(yùn)行，因此，風(fēng)機(jī)的工作點(diǎn)如落在脫流區(qū)內(nèi)，運(yùn)行人員較難從感覺上進(jìn)行判斷。因?yàn)樾D(zhuǎn)脫流不易被操作人員覺察，同時(shí)風(fēng)機(jī)進(jìn)入脫流區(qū)工作對風(fēng)機(jī)的安全終究是個(gè)威脅，所以一般大容量軸流風(fēng)機(jī)都裝有失速探頭。如圖所示：失速探頭由兩根相隔約3mm 的測壓管所組成，將它置

25、于葉輪葉片的進(jìn)口前。測壓管中間用厚3mm 高（突出機(jī)殼的距離）3mm 鎘片分開，風(fēng)機(jī)在正常工作區(qū)域內(nèi)運(yùn)行時(shí)，葉輪進(jìn)口的氣流較均勻地從進(jìn)氣室沿軸向流入，那么失速探頭之間的壓力差幾乎等于零或略大于零，如圖示中的AB 曲線圖中P 為兩測壓管的壓力差。當(dāng)風(fēng)機(jī)的工作點(diǎn)落在旋轉(zhuǎn)脫流區(qū)，葉輪前的氣流除了軸向流動(dòng)之外，還有脫流區(qū)流道阻塞成氣流所形成的圓周方向分量。于是，葉輪旋轉(zhuǎn)時(shí)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)245392Pa，即報(bào)警，風(fēng)機(jī)的流量越小，失速探頭的壓差越大，如圖中的BCD.由失速探頭產(chǎn)生的壓差發(fā)出信號，然后由測壓管接通

26、一個(gè)壓力差開關(guān)（繼電器），壓力差開關(guān)將報(bào)警電路系統(tǒng)接通發(fā)出報(bào)警，操作人員及時(shí)采取排除旋轉(zhuǎn)脫流的措施。失速探頭裝好以后，應(yīng)予以標(biāo)定，調(diào)整探頭中心線的角度，使測壓管在風(fēng)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)的差壓為最小。5.4.2 喘振軸流風(fēng)機(jī)在不穩(wěn)定工況區(qū)運(yùn)行時(shí)，還可能發(fā)生流量、全壓和電流的大幅度的波動(dòng)，氣流會發(fā)生往復(fù)流動(dòng)，風(fēng)機(jī)及管道會產(chǎn)生強(qiáng)烈的振動(dòng)，噪聲顯著增高，這種不穩(wěn)定工況稱為喘振。喘振的發(fā)生會破壞風(fēng)機(jī)與管道的設(shè)備，威脅風(fēng)機(jī)及整個(gè)系統(tǒng)的安全性。如圖所示：軸流風(fēng)機(jī)QH 性能曲線，若用節(jié)流調(diào)節(jié)方法減少風(fēng)機(jī)的流量，如風(fēng)機(jī)工作點(diǎn)在K點(diǎn)右側(cè)，則風(fēng)機(jī)工作是穩(wěn)定的。當(dāng)風(fēng)機(jī)的流量Q < QK 時(shí)，這時(shí)風(fēng)機(jī)所產(chǎn)生的最大壓頭將隨之

27、下降，并小于管路中的壓力，因?yàn)轱L(fēng)道系統(tǒng)容量較大，在這一瞬間風(fēng)道中的壓力仍為HK，因此風(fēng)道中的壓力大于風(fēng)機(jī)所產(chǎn)生的壓頭使氣流開始反方向倒流，由風(fēng)道倒入風(fēng)機(jī)中，工作點(diǎn)由K 點(diǎn)迅速移至C點(diǎn)。但是氣流倒流使風(fēng)道系統(tǒng)中的風(fēng)量減小，因而風(fēng)道中壓力迅速下降，工作點(diǎn)沿著CD線迅速下降至流量Q=0時(shí)的D點(diǎn)，此時(shí)風(fēng)機(jī)供給的風(fēng)量為零。由于風(fēng)機(jī)在繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，所以當(dāng)風(fēng)道中的壓力降低到相應(yīng)的D點(diǎn)時(shí)，風(fēng)機(jī)又開始輸出流量，為了與風(fēng)道中壓力相平衡，工況點(diǎn)又從D 跳至相應(yīng)工況點(diǎn)F。只要外界所需的流量保持小于QK，上述過程又重復(fù)出現(xiàn)。如果風(fēng)機(jī)的工作狀態(tài)按FKCDF 周而復(fù)始地進(jìn)行，這種循環(huán)的頻率如與風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的振蕩頻率合拍時(shí)，就會引起

28、共振，風(fēng)機(jī)發(fā)生了喘振。風(fēng)機(jī)在喘振區(qū)工作時(shí)，流量急劇波動(dòng)，產(chǎn)生氣流的撞擊，使風(fēng)機(jī)發(fā)生強(qiáng)烈的振動(dòng)，噪聲增大，而且風(fēng)壓不斷晃動(dòng)，風(fēng)機(jī)的容量與壓頭越大，則喘振的危害性越大。故風(fēng)機(jī)產(chǎn)生喘振應(yīng)具備下述條件：(1) 風(fēng)機(jī)的工作點(diǎn)落在具有駝峰形QH 性能曲線的不穩(wěn)定區(qū)域內(nèi)；(2) 風(fēng)道系統(tǒng)具有足夠大的容積，它與風(fēng)機(jī)組成一個(gè)彈性的空氣動(dòng)力系統(tǒng)；(3) 整個(gè)循環(huán)的頻率與系統(tǒng)的氣流振蕩頻率合拍時(shí)，產(chǎn)生共振。旋轉(zhuǎn)脫流與喘振的發(fā)生都是在QH 性能曲線左側(cè)的不穩(wěn)定區(qū)域，所以它們是密切相關(guān)的，但是旋轉(zhuǎn)脫流與喘振有著本質(zhì)的區(qū)別。旋轉(zhuǎn)脫流發(fā)生在如圖所示的風(fēng)機(jī)QH 性能曲線峰值以左的整個(gè)不穩(wěn)定區(qū)域；而喘振只發(fā)生在QH 性能曲線向

29、右上方傾斜部分。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)。旋轉(zhuǎn)脫流對風(fēng)機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)影響不如喘振這樣嚴(yán)重。風(fēng)機(jī)在運(yùn)行時(shí)發(fā)生喘振，情況就不相同。喘振時(shí)，風(fēng)機(jī)的流量、全壓和功率產(chǎn)生脈動(dòng)或大幅度的脈動(dòng)，同時(shí)伴有明顯的噪聲，有時(shí)甚至是高分貝的噪聲。喘振時(shí)的振動(dòng)有時(shí)是很劇烈的，損壞風(fēng)機(jī)與管道系統(tǒng)。所以喘振發(fā)生時(shí)，風(fēng)機(jī)無法運(yùn)行。軸流風(fēng)機(jī)在葉輪進(jìn)口處裝置喘振報(bào)警裝置，該裝置是由一根皮托管布置在葉輪的前方，皮托管的開口對著葉輪的旋轉(zhuǎn)方向，如下圖所示：皮托管是將一根直管的端部彎成90°（將皮托管的開口對著氣流方向），用一U 形管與皮托管相連，則U 形管（壓力

30、表）的讀數(shù)應(yīng)該為氣流的動(dòng)能（動(dòng)壓）與靜壓之和（全壓）。在正常情況下，皮托管所測到的氣流壓力為負(fù)值，因?yàn)樗鼫y到的是葉輪前的壓力。但是當(dāng)風(fēng)機(jī)進(jìn)入喘振區(qū)工作時(shí)，由于氣流壓力產(chǎn)生大幅度波動(dòng)，所以皮托管測到的壓力亦是一個(gè)波動(dòng)的值。為了使皮托管發(fā)送的脈沖壓力能通過壓力開關(guān)，利用電接觸器發(fā)出報(bào)警信號，所以皮托管的報(bào)警值是這樣規(guī)定的：當(dāng)動(dòng)葉片處于最小角度位置（30°） 用一U 形管測得風(fēng)機(jī)葉輪前的壓力再加上2000Pa 壓力，作為喘振報(bào)警裝置的報(bào)警整定值。當(dāng)運(yùn)行工況超過喘振極限時(shí)，通過皮托管與差壓開關(guān)，利用聲光向控制臺發(fā)出報(bào)警信號，要求運(yùn)行人員及時(shí)處理，使風(fēng)機(jī)返回正常工況運(yùn)行。為防止軸流風(fēng)機(jī)在運(yùn)行時(shí)工作點(diǎn)落在旋轉(zhuǎn)脫流、喘振區(qū)內(nèi)，在選擇軸流風(fēng)機(jī)時(shí)應(yīng)仔細(xì)核實(shí)風(fēng)機(jī)的經(jīng)常工作點(diǎn)是否落在穩(wěn)定區(qū)內(nèi)，同時(shí)在選擇調(diào)節(jié)方法時(shí)，需注意工作點(diǎn)的變化情況，動(dòng)葉可調(diào)軸流風(fēng)機(jī)由于改變動(dòng)葉的安裝角進(jìn)行調(diào)節(jié)，所以當(dāng)風(fēng)機(jī)減少流