轴流风机运行知识.ppt
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1、轴流风机运行轴流风机运行轴流流风机介机介绍n轴流流风机和离心机和离心风机比机比较轴流流风机:流体从机:流体从轴向流入叶向流入叶轮并沿并沿轴向流出向流出;基基于叶翼型理于叶翼型理论;离心离心风机:由于离心力的作用使流体机:由于离心力的作用使流体获得能量;得能量;n轴流流风机的特点机的特点高比高比转数,数,产生的能生的能头远低于离心式低于离心式风机,大流量机,大流量低低扬程;程;动叶叶调节轴流流风机的机的变工况性能好;工况性能好;轴流流风机机对风道系道系统风量量变化的适化的适应性性优于离心于离心风机;机;轴流流风机重量机重量轻、飞轮效效应值小,使得启小,使得启动力矩大力矩大大减小;大减小;轴流流风
2、机机结构复构复杂、旋、旋转部件多,制造精度高,材部件多,制造精度高,材质要求高,运行可靠性差。要求高,运行可靠性差。n性能曲性能曲线(图1-1,1-2)在固定的叶片角度下,流量越低,在固定的叶片角度下,流量越低,轴功率越大;功率越大;在叶片安装角可在叶片安装角可调情况下,安装角越大,流量越低,情况下,安装角越大,流量越低,轴功率越大。功率越大。图1-1 轴流泵与风机的性能曲线(叶片固定)图1-2 轴流泵与风机的综合性能曲线(动叶调节)轴流流风机的工作原理机的工作原理n轴流流风机的工作机的工作原理(翼型升力原理)原理(翼型升力原理)流体流体沿沿轴向流入叶片通道,当叶向流入叶片通道,当叶轮在在电机
3、的机的驱动下旋下旋转时,旋,旋转的叶片的叶片给绕流流体一个沿流流体一个沿轴向的向的推力(叶片中的流体推力(叶片中的流体绕流叶片流叶片时,根据流体力学,根据流体力学原理,流体原理,流体对叶片作用有一个升力,同叶片作用有一个升力,同时由作用由作用力和反作用力相等的原理,叶片也作用力和反作用力相等的原理,叶片也作用给流体一流体一个与升力大小相等方向相反的力,即推力),此个与升力大小相等方向相反的力,即推力),此叶片的推力叶片的推力对流体做功,使流体的能量增加并沿流体做功,使流体的能量增加并沿轴向排出。叶片向排出。叶片连续旋旋转即形成即形成轴流式流式风机的机的连续工作。工作。若流体作平行运动,圆柱体作
4、顺时针旋转,这两种流动叠加在一起是:圆柱体上部平流与环流方向一致,流速加快;圆柱体下部平流与环流方向相反,流速减慢。根据能量方程原理,圆柱体上部与圆柱体下部的总能量相等,而圆柱体上部动能大,压力小,下部动能小,压力大。于是流体对圆柱体产生一个自下而上的压力差,这个压差就是升力。机翼上有一个顺时针方向的环流运动。轴流风机的叶轮是由数个相同的机翼形成的一个环型叶栅,若将叶轮以同一半径展开,如图4-2-4示。当叶轮旋转时,叶栅以速度u向前运动,气流相对于叶栅产生沿机翼表面的流动,机翼有一个升力P,而机翼对流体有一个反作用力R,R力可以分解为Rm和Ru,力Rm使气体获得沿轴向流动的能量,力Ru使气体产
5、生旋转运动,所以气流经过叶轮做功后,作绕轴的沿轴向运动。n轴流流风机的分机的分类 轴流流风机可分机可分为四种基本型式:四种基本型式:u在机壳中在机壳中仅有一个叶有一个叶轮。u在机壳内装一个叶在机壳内装一个叶轮和一个固定的出口和一个固定的出口导叶。叶。u在机壳内装一个叶在机壳内装一个叶轮和一个固定的和一个固定的进口口导叶,亦即叶,亦即前置静叶型。前置静叶型。u在机壳中有一个叶在机壳中有一个叶轮并具有并具有进出口出口导叶。叶。四种基本类型n轴流流风机的失速(脱流)机的失速(脱流)u当当风机机处于正常工况工作于正常工况工作时,冲角等于零,而,冲角等于零,而绕翼翼型的气流保持其流型的气流保持其流线形状
6、(形状(图4-2-5););u当气流与叶片当气流与叶片进口形成正冲角口形成正冲角时,随着冲角的增大,随着冲角的增大,在叶片后在叶片后缘点附近点附近产生生涡流,而且气流开始从上表流,而且气流开始从上表面分离。当正冲角超面分离。当正冲角超过某一某一临界界值时,气流在叶片,气流在叶片背部的流背部的流动遭到破坏,升力减小,阻力却急遭到破坏,升力减小,阻力却急剧增加,增加,这种种现象称象称为“旋旋转脱流脱流”或或“失速失速”(图4-2-6),如果脱流如果脱流现象象发生在生在风机的叶道内,机的叶道内,则脱流将脱流将对叶叶道造成堵塞,使叶道内的阻力增大,同道造成堵塞,使叶道内的阻力增大,同时风压也随也随之而
7、迅速降低。之而迅速降低。图4-2-7-1 动叶中旋转脱流的形成图4-2-7-2 动叶中旋转脱流的形成从图中还可以看出:当叶片开度角从图中还可以看出:当叶片开度角一定时,如果气流速度一定时,如果气流速度c越小时,越小时,冲角冲角就越大,产生失速的可能性也就越大;当流速就越大,产生失速的可能性也就越大;当流速c一定时,如果一定时,如果叶片角度叶片角度减小,则冲角减小,则冲角也减小;当流速也减小;当流速c很小时,只要叶片角度很小时,只要叶片角度很小,则冲角很小,则冲角也很小。也很小。u轴流风机的失速特性是由风机的叶型等特性决定的,同时也受到风道轴流风机的失速特性是由风机的叶型等特性决定的,同时也受到
8、风道阻力等系统特性的影响,如图阻力等系统特性的影响,如图4-2-8-2所示,鞍形曲线所示,鞍形曲线M为送风机不同为送风机不同安装角的失速点连线,工况点落在马鞍形曲线的左上方,均为不稳定工安装角的失速点连线,工况点落在马鞍形曲线的左上方,均为不稳定工况区,这条线也称为失速线。况区,这条线也称为失速线。由图中看出:由图中看出:在同一叶片角度下,管路阻力越大,风机出口风压越高,风机运行越在同一叶片角度下,管路阻力越大,风机出口风压越高,风机运行越接近于不稳定工况区;接近于不稳定工况区;在管路阻力特性不变的情况下,风机动叶开度越大,风机运行点越接在管路阻力特性不变的情况下,风机动叶开度越大,风机运行点
9、越接近不稳定工况区。近不稳定工况区。u现象:现象:失速风机的压头、流量、电流大幅降低;失速风机的压头、流量、电流大幅降低;失速风机噪声明失速风机噪声明显增加,严重时机壳、风道、烟道发生振动;显增加,严重时机壳、风道、烟道发生振动;在投入在投入“自动自动”的情况下,的情况下,与失速风机并联运行的另与失速风机并联运行的另1台风机电流、容积比能大幅升高;台风机电流、容积比能大幅升高;与风机与风机“喘振喘振”不同,风机失速后,风压、流量降低后不发生脉动。不同,风机失速后,风压、流量降低后不发生脉动。u危害:危害:风机失速时,风量、风压大幅降低,引起炉膛燃烧剧烈变化,风机失速时,风量、风压大幅降低,引起
10、炉膛燃烧剧烈变化,易于发生灭火事故;易于发生灭火事故;并联运行的另并联运行的另1台风机投入台风机投入“自动自动”时,出力增大,时,出力增大,容易造成电机过负荷;容易造成电机过负荷;失速风机振动明显增高,可能风机设备、风道失速风机振动明显增高,可能风机设备、风道振动大损坏;振动大损坏;处理过程不正确时,易于引发风机处理过程不正确时,易于引发风机“喘振喘振”,损坏设备。,损坏设备。图4-2-8-1 轴流风机的QH性能曲线图图4-2-8-2 动叶调节轴流式风机特性曲动叶调节轴流式风机特性曲线线 u失速探失速探头测量原理(量原理(图4-2-9,4-2-10)u当当风机的工作点落在旋机的工作点落在旋转脱
11、流区,叶脱流区,叶轮前的气流除了前的气流除了轴向流向流动之外,之外,还有脱流区有脱流区流道阻塞,造成气流流道阻塞,造成气流圆周方向分量。周方向分量。u叶叶轮旋旋转时先遇到的先遇到的测压孔,即孔,即镉片前片前的的测压孔孔压力高,而力高,而镉片后的片后的测压孔的气孔的气流流压力低,力低,产生了生了压力差,一般失速探力差,一般失速探头产生的生的压力差达力差达245392Pa,即,即报警。警。图4-2-9 轴流风机失速探头安装位置示意图 图4-2-10 轴流风机失速探头性能图 n喘振喘振 轴流流风机性能曲机性能曲线的左半部具有一个的左半部具有一个马鞍形的区鞍形的区域,在此区段运行有域,在此区段运行有时
12、会出会出现风机的流量、机的流量、压头、和功率的大幅度脉和功率的大幅度脉动等不正常工况,一般称等不正常工况,一般称为“喘喘振振”,这一不一不稳定工况区称定工况区称为喘振区。其形成原理喘振区。其形成原理见图4-2-11。图4-2-11 轴流风机的QH性能曲线(喘振分析)n风机机产生喘振生喘振应具具备条件:条件:1.风机的工作点落在具有机的工作点落在具有驼峰形峰形QH性性能曲能曲线的不的不稳定区域内;定区域内;2.风道系道系统具有足具有足够大的容大的容积,它与,它与风机机组成一个成一个弹性的空气性的空气动力系力系统;3.整个循整个循环的的频率与系率与系统的气流振的气流振荡频率率合拍合拍时,产生共振。
13、生共振。n旋旋转脱流与喘振的本脱流与喘振的本质区区别:u旋旋转脱流脱流发生在生在风机机QH性能曲性能曲线峰峰值以左的整以左的整个不个不稳定区域;而喘振只定区域;而喘振只发生在生在QH性能曲性能曲线向向右上方右上方倾斜部分。斜部分。u旋旋转脱流的脱流的发生只决定叶生只决定叶轮本身叶片本身叶片结构性能、气构性能、气流情况等因素,与流情况等因素,与风道系道系统的容量、形状等无关。的容量、形状等无关。u风机在喘振机在喘振时,风机的流量、全机的流量、全压和功率和功率产生脉生脉动或大幅度的脉或大幅度的脉动,同,同时伴有明伴有明显的噪声,有的噪声,有时甚至甚至是高分是高分贝的噪声,甚至的噪声,甚至损坏坏风机
14、与管道系机与管道系统。所以。所以喘振喘振发生生时,风机无法运行。机无法运行。图4-2-12 喘振报警装置 报警原理:在正常情况下,皮托管所测到的气流压力报警原理:在正常情况下,皮托管所测到的气流压力值稳定,但是当风机进入喘振区工作时,由于气流压值稳定,但是当风机进入喘振区工作时,由于气流压力产生大幅度波动,所以皮托管测到的压力亦是一个力产生大幅度波动,所以皮托管测到的压力亦是一个波动的值,皮托管发送的脉冲压力信号通过压力开关,波动的值,皮托管发送的脉冲压力信号通过压力开关,利用电接触器发出报警信号。利用电接触器发出报警信号。n并列运行方式下失速并列运行方式下失速分析分析u正常状正常状态下下,风
15、机机工作点分工作点分别在在图中中a、b位置上。位置上。这时的工作点都的工作点都处在各自在各自动叶角度下叶角度下p-Q性能曲性能曲线临界点界点的右半段。的右半段。风机机处在在稳定状定状态运行运行。u由于由于某种因素某种因素导致通致通风系系统阻力增加,阻力增加,A、B风机的工机的工作点作点将上移。将上移。如如图4-2-13所示所示,为了保持了保持风量量QA+QB,势必必要开大要开大风机的机的动叶角度,提高出口全叶角度,提高出口全风压。u当当通通风系系统阻力增大到一定数阻力增大到一定数值,A、B风机的工作点机的工作点将上移至将上移至a、b位置位置,系系统压力力为p2。此。此状状态下下A风机机到达了喘
16、振的到达了喘振的边缘,系,系统压力一旦出力一旦出现波波动,系系统压力力与与A风机的全机的全风压之之间就会就会产生一个微生一个微压差差,在在这个个压差差的作用下,的作用下,A风机机风量受阻量受阻,风机出口的流速、机出口的流速、总压头随随之下降,系之下降,系统压力与力与A风机全机全风压之之间的的压差差进一步增一步增大,大,A风机机风量、量、压头继续下降。下降。这一一过程程处在在恶性循性循环变化之中,直至化之中,直至A风机全机全风压崩崩溃,风量倒流入量倒流入风机。机。A风机工作点沿机工作点沿p-Q性能曲性能曲线滑向左端滑向左端,发生喘振。生喘振。受受A风机喘振影响,系机喘振影响,系统压力有所下降,力
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