軸流式雙級(jí)葉輪一次風(fēng)機(jī)失速分析

1、軸流式雙級(jí)葉輪一次風(fēng)機(jī)失速分析王志飛 錢曉峰/浙能嘉興發(fā)電有限責(zé)任公司摘要：通過分析600MW機(jī)組一次風(fēng)機(jī)多次發(fā)生失速原因，找出存在的隱患，并通過改進(jìn)措施，使一次風(fēng)機(jī)運(yùn)行的可靠性得到提高。關(guān)鍵詞：軸流式通風(fēng)機(jī) 失速 分析 中圖分類號(hào)：TH432.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B文章編號(hào)：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 引言一次風(fēng)系統(tǒng)的特點(diǎn)是風(fēng)量小，風(fēng)壓高，當(dāng)風(fēng)量變化時(shí)要求風(fēng)壓改變較少。采用動(dòng)葉可調(diào)軸流風(fēng)機(jī)需雙級(jí)葉輪才能滿足風(fēng)壓需要，但雙級(jí)軸流風(fēng)機(jī)低負(fù)荷時(shí)運(yùn)行不當(dāng)易發(fā)生失速喘振現(xiàn)象。而在風(fēng)機(jī)的調(diào)節(jié)特性及整個(gè)機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性上軸流風(fēng)機(jī)明顯優(yōu)于離心式風(fēng)機(jī)。嘉興電廠二期4600MW機(jī)組，一次風(fēng)機(jī)選用了上海鼓風(fēng)機(jī)廠的動(dòng)葉可調(diào)軸流式風(fēng)機(jī)

3、，采用雙級(jí)葉輪，液壓油站采用TLT原裝進(jìn)口，電動(dòng)機(jī)采用進(jìn)口滑動(dòng)軸承，取消稀油站。一次風(fēng)機(jī)主要技術(shù)指標(biāo)列于表1，特性曲線示于圖1。 表1 一次風(fēng)機(jī)主要技術(shù)參數(shù)風(fēng)機(jī)型號(hào)PAF19-12.5-2葉輪直徑 1884 mm風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速 1470 r/min 容積流量 122.76 m3/s 全壓升_收稿日期：2006-09-25 嘉興市 314000電機(jī)功率 15.246 kPa 2300 kW圖1 一次風(fēng)機(jī)特性曲線1 一次風(fēng)機(jī)失速現(xiàn)象及調(diào)整方法嘉興電廠二期3、4、5號(hào)機(jī)組自調(diào)試以來，曾經(jīng)多次出現(xiàn)風(fēng)機(jī)失速現(xiàn)象（見圖2）。主要現(xiàn)象：當(dāng)運(yùn)行中一次風(fēng)機(jī)動(dòng)葉開度約為60時(shí)，電流110A，一次風(fēng)母管壓力9.0kPa。

4、當(dāng)由于磨煤機(jī)跳閘一次風(fēng)量減少時(shí)，一次風(fēng)機(jī)動(dòng)葉自動(dòng)關(guān)小，但引起一次風(fēng)母管壓力上升至9.810.3kPa。此時(shí)有一臺(tái)一次風(fēng)機(jī)發(fā)生失速，母管壓力驟降，在自動(dòng)控制下兩臺(tái)一次風(fēng)機(jī)動(dòng)葉開大直至全開，發(fā)生失速的風(fēng)機(jī)電流下降，未失速的風(fēng)機(jī)電流大幅增大，母管壓力基本穩(wěn)定在6.07.0kPa。圖2 一次風(fēng)機(jī)失速時(shí)現(xiàn)象當(dāng)發(fā)生一次風(fēng)機(jī)失速后，一次風(fēng)母管壓力低，風(fēng)機(jī)動(dòng)葉全開，此時(shí)運(yùn)行人員通過調(diào)整恢復(fù)了一次風(fēng)機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行。將兩臺(tái)一次風(fēng)機(jī)動(dòng)葉自動(dòng)控制撤出，同步關(guān)小兩臺(tái)一次風(fēng)機(jī)的動(dòng)葉，此時(shí)一次風(fēng)母管壓力可能還會(huì)有所降低，注意控制運(yùn)行磨煤機(jī)一次風(fēng)量正常，當(dāng)一次風(fēng)機(jī)動(dòng)葉恢復(fù)到接近失速前開度時(shí)，失速風(fēng)機(jī)電流上升開始帶出力，穩(wěn)定一下等

5、兩臺(tái)一次風(fēng)機(jī)電流調(diào)平后重新投入一次風(fēng)機(jī)動(dòng)葉自動(dòng)控制。2 失速的分析一次風(fēng)機(jī)自動(dòng)控制策略是A、B側(cè)一次風(fēng)機(jī)均調(diào)整一次風(fēng)母管壓力，一次風(fēng)機(jī)A、B按照兩臺(tái)風(fēng)機(jī)的出口壓力做平衡回路，來平衡兩臺(tái)風(fēng)機(jī)的出力。根據(jù)一段時(shí)間運(yùn)行的情況觀察，發(fā)現(xiàn)在兩臺(tái)一次風(fēng)機(jī)出口壓力相同的情況下，兩臺(tái)一次風(fēng)機(jī)電流相差15A。從這點(diǎn)分析，兩臺(tái)一次風(fēng)機(jī)的風(fēng)道阻力大小偏差較大，同時(shí)，由于出口壓力測(cè)點(diǎn)只有一個(gè)，并不排除一次風(fēng)機(jī)出口壓力的測(cè)量不準(zhǔn)確的情況導(dǎo)致了兩臺(tái)風(fēng)機(jī)沒有真正的實(shí)現(xiàn)平衡。顯然，兩臺(tái)一次風(fēng)機(jī)運(yùn)行工況點(diǎn)落在不同的性能曲線上，風(fēng)機(jī)的出力偏差較大。同時(shí)兩臺(tái)一次風(fēng)機(jī)是在母管上并聯(lián)運(yùn)行，平衡工況下對(duì)應(yīng)一次風(fēng)機(jī)A/B的管道阻力特性曲線

6、也是不同的。從最近幾次一次風(fēng)機(jī)失速的情況來看，磨煤機(jī)跳閘，自動(dòng)關(guān)閉跳閘磨煤機(jī)的出口門，導(dǎo)致一次風(fēng)母管壓力的瞬間提高，由于兩臺(tái)風(fēng)機(jī)本身特性不同，而且一次風(fēng)機(jī)B動(dòng)葉開度大，在關(guān)小時(shí)出口壓力變化較小，根據(jù)一次風(fēng)機(jī)性能曲線，當(dāng)時(shí)的風(fēng)量離它的失速線余度較小，而且在風(fēng)機(jī)的穩(wěn)定工況區(qū)其風(fēng)量壓頭性能曲線非常陡。由于突降風(fēng)量分配量大于風(fēng)機(jī)所對(duì)應(yīng)的風(fēng)量和該性能曲線失速點(diǎn)對(duì)應(yīng)的風(fēng)量之差，一次風(fēng)機(jī)B直接進(jìn)入失速工況。當(dāng)一臺(tái)一次風(fēng)機(jī)進(jìn)入失速工況后，風(fēng)機(jī)內(nèi)部的損耗迅速增大，表現(xiàn)為風(fēng)機(jī)的出口壓力迅速下降，向系統(tǒng)的供風(fēng)能力驟降。同時(shí)另一臺(tái)風(fēng)機(jī)將按當(dāng)時(shí)工作點(diǎn)所處的性能曲線自動(dòng)承擔(dān)系統(tǒng)的用風(fēng)量，對(duì)單臺(tái)風(fēng)機(jī)來說，它的供風(fēng)量迅速增大

7、，表明系統(tǒng)壓力驟降。而此時(shí)兩臺(tái)一次風(fēng)機(jī)的進(jìn)口動(dòng)葉將按自動(dòng)調(diào)節(jié)的要求迅速開大，表明系統(tǒng)壓力有所回升。最終系統(tǒng)壓力的穩(wěn)定取決于單臺(tái)風(fēng)機(jī)的供風(fēng)能力和此時(shí)系統(tǒng)工況所需風(fēng)量所對(duì)應(yīng)的管道阻力特性。額定工況下單臺(tái)一次風(fēng)機(jī)出力約80m3/s，從性能特性曲線看失速風(fēng)壓約為13.7kPa，但實(shí)際運(yùn)行中當(dāng)風(fēng)機(jī)出口壓力達(dá)10.3 kPa時(shí)風(fēng)機(jī)會(huì)發(fā)生失速。額定負(fù)荷時(shí)一次風(fēng)母管壓力為9.0 kPa，風(fēng)機(jī)出口壓力約9.8 kPa，與失速壓力10.3 kPa相距很近，當(dāng)磨煤機(jī)跳閘引起一次風(fēng)壓快速上升時(shí)，風(fēng)機(jī)出口壓力就會(huì)達(dá)到10.3 kPa而失速。為了避免風(fēng)機(jī)出口壓力達(dá)到失速值，需要降低一次風(fēng)母管壓力，以提高風(fēng)機(jī)失速余量。3

8、改進(jìn)措施面對(duì)4號(hào)機(jī)組的一次風(fēng)機(jī)經(jīng)常出現(xiàn)失速的現(xiàn)象，在3號(hào)機(jī)組A檢修過程中，通過降低一次風(fēng)機(jī)自動(dòng)的設(shè)定值和修改控制邏輯，在磨煤機(jī)跳閘后，使磨煤機(jī)出口門1開度保持一段時(shí)間。從3號(hào)機(jī)組A檢修以后的運(yùn)行情況看，改進(jìn)后一次風(fēng)機(jī)失速的情況沒有再發(fā)生過(見圖3)。 圖3 磨煤機(jī)跳閘后一次風(fēng)機(jī)運(yùn)行情況總結(jié)3號(hào)機(jī)組的經(jīng)驗(yàn)，采取以下改進(jìn)措施.（1）降低一次風(fēng)機(jī)自動(dòng)控制設(shè)定值。將原來4臺(tái)或4臺(tái)以上磨煤機(jī)運(yùn)行時(shí)，一次風(fēng)機(jī)母管壓力控制在9.0kPa ；3臺(tái)磨煤機(jī)運(yùn)行時(shí)，一次風(fēng)機(jī)母管壓力控制在8.5 kPa ；1臺(tái)或2臺(tái)磨煤機(jī)運(yùn)行時(shí)，一次風(fēng)機(jī)母管壓力控制在8.0 kPa。改為3臺(tái)磨煤機(jī)運(yùn)行或3臺(tái)以上磨煤機(jī)運(yùn)行時(shí)，一次風(fēng)機(jī)

9、母管壓力控制在8.5 kPa ；1臺(tái)或2臺(tái)磨煤機(jī)運(yùn)行時(shí)，一次風(fēng)機(jī)母管壓力控制在8.0 kPa。一次風(fēng)母管壓力降低后，減少了空氣預(yù)熱器的漏風(fēng)，系統(tǒng)阻力也有所降低，使一次風(fēng)機(jī)的電流下降了約2A。同時(shí)一次風(fēng)母管壓力降低后，磨煤機(jī)風(fēng)門開度在40左右，能滿足一次風(fēng)量要求（見表2）。 表2 一次風(fēng)壓降低前后參數(shù)對(duì)比磨煤機(jī)風(fēng)量/(t/h)磨煤機(jī)冷風(fēng)門開度/%磨煤機(jī)熱風(fēng)門開度/%一次風(fēng)機(jī)電流/A一次風(fēng)壓/kPa降壓前93.2512.338.691099.0降壓后93.0213.6741.46106.68.5（2）修改控制策略。當(dāng)磨煤機(jī)跳閘后，由于風(fēng)門、出口門快速關(guān)閉，系統(tǒng)一次風(fēng)量突減100t/h，使一次風(fēng)母管

10、壓力快速上升并達(dá)到風(fēng)機(jī)失速區(qū)。所以控制的策略是：一方面當(dāng)磨煤機(jī)跳閘時(shí)快速關(guān)小一次風(fēng)機(jī)動(dòng)葉以減少一次風(fēng)量，使一次風(fēng)母管壓力不會(huì)快速上升；另一方面使跳閘的磨煤機(jī)的一次風(fēng)量減少，速度降低。所以邏輯修改為 在3臺(tái)或3臺(tái)以上磨煤機(jī)運(yùn)行時(shí)，如果發(fā)生一臺(tái)磨煤機(jī)跳閘，則發(fā)出指令將2臺(tái)一次風(fēng)機(jī)的動(dòng)葉均快關(guān)5開度；如果發(fā)生2臺(tái)及以上磨煤機(jī)跳閘，將2臺(tái)一次風(fēng)機(jī)的動(dòng)葉均快關(guān)8開度； 磨煤機(jī)跳閘后（并非磨煤機(jī)出口溫度高引起的跳閘），在無(wú)MFT信號(hào)情況，且2臺(tái)一次風(fēng)機(jī)均運(yùn)行的情況下，1號(hào)出口門延時(shí)50s才關(guān)閉，其他5個(gè)出口門立即關(guān)閉。（3）校驗(yàn)動(dòng)葉安裝角。由于一次風(fēng)機(jī)有兩級(jí)葉片，如果匹配不好，前級(jí)葉片產(chǎn)生的風(fēng)量不能及時(shí)被

11、下一級(jí)葉片輸送出去，風(fēng)量就會(huì)在兩級(jí)葉片間產(chǎn)生紊流，甚至使風(fēng)機(jī)失速。為了把前一級(jí)葉片產(chǎn)生的風(fēng)量全部輸送出去，調(diào)整后一級(jí)葉片零位開度應(yīng)比前一級(jí)葉片大1度，從而可使后一級(jí)葉片能及時(shí)將前級(jí)葉片產(chǎn)生的風(fēng)量送出。（4）對(duì)一次風(fēng)機(jī)A、B出口壓力變送器進(jìn)行校驗(yàn)。一次風(fēng)機(jī)A、B按照兩臺(tái)風(fēng)機(jī)的出口壓力做平衡回路，來平衡兩臺(tái)風(fēng)機(jī)的出力。由于出口壓力測(cè)點(diǎn)只有一個(gè)，也不排除一次風(fēng)機(jī)出口壓力測(cè)量不準(zhǔn)確的情況會(huì)導(dǎo)致兩臺(tái)風(fēng)機(jī)沒有真正的實(shí)現(xiàn)平衡。故利用機(jī)組檢修時(shí)間對(duì)一次風(fēng)機(jī)出口壓力變送器進(jìn)行校驗(yàn)。（5）對(duì)空氣預(yù)熱器的漏風(fēng)裝置進(jìn)行改進(jìn)，提高投入率。通過提高空氣預(yù)熱器扇形板減少其漏風(fēng)，從而使一次風(fēng)機(jī)運(yùn)行在動(dòng)葉開度較小的區(qū)域，使風(fēng)機(jī)抗失速能力加