軸流風(fēng)機(jī)運(yùn)行幻燈片.ppt

1、軸流風(fēng)機(jī)運(yùn)行,軸流風(fēng)機(jī)介紹,軸流風(fēng)機(jī)和離心風(fēng)機(jī)比較 軸流風(fēng)機(jī)：流體從軸向流入葉輪并沿軸向流出;基于葉翼型理論; 離心風(fēng)機(jī)：由于離心力的作用使流體獲得能量；,軸流風(fēng)機(jī)的特點(diǎn) 高比轉(zhuǎn)數(shù)，產(chǎn)生的能頭遠(yuǎn)低于離心式風(fēng)機(jī)，大流量低揚(yáng)程； 動(dòng)葉調(diào)節(jié)軸流風(fēng)機(jī)的變工況性能好； 軸流風(fēng)機(jī)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(jī)； 軸流風(fēng)機(jī)重量輕、飛輪效應(yīng)值小，使得啟動(dòng)力矩大大減??； 軸流風(fēng)機(jī)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(yùn)行可靠性差。,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。,圖1-1 軸流泵與風(fēng)機(jī)的性能曲線

2、（葉片固定）,圖1-2 軸流泵與風(fēng)機(jī)的綜合性能曲線（動(dòng)葉調(diào)節(jié)）,軸流風(fēng)機(jī)的工作原理,軸流風(fēng)機(jī)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(jī)的驅(qū)動(dòng)下旋轉(zhuǎn)時(shí)，旋轉(zhuǎn)的葉片給繞流流體一個(gè)沿軸向的推力（葉片中的流體繞流葉片時(shí)，根據(jù)流體力學(xué)原理，流體對葉片作用有一個(gè)升力，同時(shí)由作用力和反作用力相等的原理，葉片也作用給流體一個(gè)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(jī)的連續(xù)工作。,若流體作平行運(yùn)動(dòng)，圓柱體作順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，這兩種流動(dòng)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

3、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(dòng)能大，壓力小，下部動(dòng)能小，壓力大。于是流體對圓柱體產(chǎn)生一個(gè)自下而上的壓力差，這個(gè)壓差就是升力。機(jī)翼上有一個(gè)順時(shí)針方向的環(huán)流運(yùn)動(dòng)。,軸流風(fēng)機(jī)的葉輪是由數(shù)個(gè)相同的機(jī)翼形成的一個(gè)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)時(shí)，葉柵以速度u向前運(yùn)動(dòng)，氣流相對于葉柵產(chǎn)生沿機(jī)翼表面的流動(dòng)，機(jī)翼有一個(gè)升力P，而機(jī)翼對流體有一個(gè)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(dòng)的能量，力Ru使氣體產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，所以氣流經(jīng)過葉輪做功后，作繞軸的沿軸向運(yùn)動(dòng)。,軸流風(fēng)機(jī)的分類 軸流風(fēng)機(jī)可分為四種基本型式： 在

4、機(jī)殼中僅有一個(gè)葉輪。 在機(jī)殼內(nèi)裝一個(gè)葉輪和一個(gè)固定的出口導(dǎo)葉。 在機(jī)殼內(nèi)裝一個(gè)葉輪和一個(gè)固定的進(jìn)口導(dǎo)葉，亦即前置靜葉型。 在機(jī)殼中有一個(gè)葉輪并具有進(jìn)出口導(dǎo)葉。,四種基本類型,軸流風(fēng)機(jī)的失速（脫流） 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（圖4-2-5 ）； 當(dāng)氣流與葉片進(jìn)口形成正沖角時(shí)，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” （圖4-2-6 ） ，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，

5、同時(shí)風(fēng)壓也隨之而迅速降低。,圖4-2-7-1 動(dòng)葉中旋轉(zhuǎn)脫流的形成,圖4-2-7-2 動(dòng)葉中旋轉(zhuǎn)脫流的形成,從圖中還可以看出：當(dāng)葉片開度角一定時(shí)，如果氣流速度c越小時(shí)，沖角就越大，產(chǎn)生失速的可能性也就越大；當(dāng)流速c一定時(shí)，如果葉片角度減小，則沖角也減??；當(dāng)流速c很小時(shí)，只要葉片角度很小，則沖角也很小。,軸流風(fēng)機(jī)的失速特性是由風(fēng)機(jī)的葉型等特性決定的，同時(shí)也受到風(fēng)道阻力等系統(tǒng)特性的影響，如圖4-2-8-2所示，鞍形曲線M為送風(fēng)機(jī)不同安裝角的失速點(diǎn)連線，工況點(diǎn)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。 由圖中看出： 在同一葉片角度下，管路阻力越大，風(fēng)機(jī)出口風(fēng)壓越高，風(fēng)機(jī)運(yùn)行越接近

6、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(jī)動(dòng)葉開度越大，風(fēng)機(jī)運(yùn)行點(diǎn)越接近不穩(wěn)定工況區(qū)。,現(xiàn)象：失速風(fēng)機(jī)的壓頭、流量、電流大幅降低；失速風(fēng)機(jī)噪聲明顯增加，嚴(yán)重時(shí)機(jī)殼、風(fēng)道、煙道發(fā)生振動(dòng)；在投入“自動(dòng)”的情況下，與失速風(fēng)機(jī)并聯(lián)運(yùn)行的另1臺(tái)風(fēng)機(jī)電流、容積比能大幅升高；與風(fēng)機(jī)“喘振”不同，風(fēng)機(jī)失速后，風(fēng)壓、流量降低后不發(fā)生脈動(dòng)。,危害：風(fēng)機(jī)失速時(shí)，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；并聯(lián)運(yùn)行的另1臺(tái)風(fēng)機(jī)投入“自動(dòng)”時(shí)，出力增大，容易造成電機(jī)過負(fù)荷；失速風(fēng)機(jī)振動(dòng)明顯增高，可能風(fēng)機(jī)設(shè)備、風(fēng)道振動(dòng)大損壞；處理過程不正確時(shí)，易于引發(fā)風(fēng)機(jī)“喘振”，損壞設(shè)備。,圖4-2-8-1 軸

7、流風(fēng)機(jī)的QH性能曲線,圖4-2-8-2 動(dòng)葉調(diào)節(jié)軸流式風(fēng)機(jī)特性曲線,失速探頭測量原理（圖4-2-9，4-2-10） 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，造成氣流圓周方向分量。 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。,圖4-2-9 軸流風(fēng)機(jī)失速探頭安裝位置示意圖,圖4-2-10 軸流風(fēng)機(jī)失速探頭性能圖,喘振 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(huì)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

8、不穩(wěn)定工況區(qū)稱為喘振區(qū)。其形成原理見圖4-2-11。,圖4-2-11 軸流風(fēng)機(jī)的QH性能曲線 （喘振分析）,風(fēng)機(jī)產(chǎn)生喘振應(yīng)具備條件： 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)； 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)； 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)脫流與喘振的本質(zhì)區(qū)別： 旋轉(zhuǎn)脫流發(fā)生在風(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)。 風(fēng)機(jī)在喘振時(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

9、的噪聲，有時(shí)甚至是高分貝的噪聲，甚至損壞風(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。,圖4-2-12 喘振報(bào)警裝置,報(bào)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(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，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(bào)警信號。,并列運(yùn)行方式下失速分析 正常狀態(tài)下，風(fēng)機(jī)工作點(diǎn)分別在圖中a、b位置上。這時(shí)的工作點(diǎn)都處在各自動(dòng)葉角度下p-Q性能曲線臨界點(diǎn)的右半段。風(fēng)機(jī)處在穩(wěn)定狀態(tài)運(yùn)行。 由于某種因素導(dǎo)致通風(fēng)系統(tǒng)阻力增加，A、B風(fēng)機(jī)的工作點(diǎn)將上移。如圖4-2-13所示，為了保持風(fēng)量QA+QB，勢必要

10、開大風(fēng)機(jī)的動(dòng)葉角度，提高出口全風(fēng)壓。 當(dāng)通風(fēng)系統(tǒng)阻力增大到一定數(shù)值，A、B風(fēng)機(jī)的工作點(diǎn)將上移至a、b位置，系統(tǒng)壓力為p2。此狀態(tài)下A風(fēng)機(jī)到達(dá)了喘振的邊緣，系統(tǒng)壓力一旦出現(xiàn)波動(dòng),系統(tǒng)壓力與A風(fēng)機(jī)的全風(fēng)壓之間就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)微壓差,在這個(gè)壓差的作用下，A風(fēng)機(jī)風(fēng)量受阻,風(fēng)機(jī)出口的流速、總壓頭隨之下降，系統(tǒng)壓力與A風(fēng)機(jī)全風(fēng)壓之間的壓差進(jìn)一步增大，A風(fēng)機(jī)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A風(fēng)機(jī)全風(fēng)壓崩潰，風(fēng)量倒流入風(fēng)機(jī)。A風(fēng)機(jī)工作點(diǎn)沿p-Q性能曲線滑向左端，發(fā)生喘振。受A風(fēng)機(jī)喘振影響，系統(tǒng)壓力有所下降，B風(fēng)機(jī)工作點(diǎn)對應(yīng)的系統(tǒng)壓力沿p-Q性能曲線迅速移向右下方，風(fēng)量急劇增加，系統(tǒng)壓力由B風(fēng)機(jī)維持。,圖4-2-13 并聯(lián)運(yùn)行工況變化與失速過程（定流量運(yùn)行）,搶風(fēng)現(xiàn)象 如圖4-2-14，軸流風(fēng)機(jī)“S”形區(qū)段（駝峰形區(qū)段）成為曲線的字形區(qū)域。風(fēng)機(jī)如果在字形區(qū)域運(yùn)行，便會(huì)出現(xiàn)一臺(tái)軸流式風(fēng)機(jī)的流量很大，而另一臺(tái)軸流式風(fēng)機(jī)的流量很小。此時(shí)，若開大輸送流量小的軸流風(fēng)機(jī)的調(diào)節(jié)裝置或關(guān)小輸送大流量軸流風(fēng)機(jī)的調(diào)節(jié)裝置，則原來輸送大流量的軸流風(fēng)機(jī)會(huì)