動(dòng)葉可調(diào)式軸流通風(fēng)機(jī)喘振問題研究

李海明

摘 要：動(dòng)葉可調(diào)式軸流通風(fēng)機(jī)在非設(shè)計(jì)工況下進(jìn)行工作，并且其葉柵中發(fā)生旋轉(zhuǎn)失速時(shí)，若是失速的類型是較為強(qiáng)烈的突變型，那么就會(huì)和通風(fēng)機(jī)的聯(lián)合工作管網(wǎng)系統(tǒng)容量較大時(shí)，在一定程度上就會(huì)直接導(dǎo)致整個(gè)通風(fēng)機(jī)到管網(wǎng)系統(tǒng)的氣流周期性不斷震蕩。在此期間動(dòng)葉可調(diào)式軸流通風(fēng)機(jī)氣動(dòng)的相關(guān)流量以及壓力會(huì)把大幅度的縱向脈動(dòng)，讓整個(gè)機(jī)組出現(xiàn)較為強(qiáng)烈的振動(dòng)感覺，并且還會(huì)出現(xiàn)一種較為異常的噪聲。這種現(xiàn)象就被稱之為動(dòng)葉可調(diào)式軸流通風(fēng)機(jī)喘振。本文分析了動(dòng)葉可調(diào)式軸流通風(fēng)機(jī)的喘振問題。

關(guān)鍵詞：動(dòng)葉可調(diào);軸通風(fēng)機(jī);喘振問題

1 動(dòng)葉可調(diào)式軸流通風(fēng)機(jī)喘振機(jī)理和危害分析

在通風(fēng)機(jī)出現(xiàn)喘振時(shí)，其是危險(xiǎn)的，動(dòng)葉可調(diào)式軸流通風(fēng)機(jī)是不允許在喘振現(xiàn)象下進(jìn)行實(shí)際工作的。在一定程度上如圖一所示，工作點(diǎn)在A時(shí)，其是為風(fēng)機(jī)的特性線和管網(wǎng)阻力曲線的焦點(diǎn)。在當(dāng)管網(wǎng)的阻力不斷提升時(shí)，阻力的曲線會(huì)不斷變陡而出現(xiàn)位移情況，這種情況就會(huì)讓工作點(diǎn)不斷向A左上方進(jìn)行移動(dòng)，這樣動(dòng)葉可調(diào)式軸流通風(fēng)機(jī)的送風(fēng)流量就會(huì)不斷降低，在進(jìn)入到楓葉柵的氣流沖角也會(huì)不斷的變大，從而給讓葉片背部的氣流脫離風(fēng)機(jī)。在發(fā)生旋轉(zhuǎn)失速期間，通風(fēng)機(jī)內(nèi)部的流動(dòng)運(yùn)行狀況就會(huì)不斷惡化，通風(fēng)機(jī)的出口壓力也會(huì)不斷降低。在這個(gè)時(shí)候如果管網(wǎng)的容量相對較大，并且其反應(yīng)較為遲鈍，那么管網(wǎng)當(dāng)中的氣體壓力就不立即出現(xiàn)降低的情況而保持高值，這樣在一定程度上能夠讓管網(wǎng)當(dāng)中的壓力出現(xiàn)大于通風(fēng)機(jī)排氣的壓力。壓力高的氣體有回沖的現(xiàn)象，尤其是在通風(fēng)機(jī)當(dāng)中氣流流動(dòng)情況下出現(xiàn)不斷的惡化，在一定程度上當(dāng)管網(wǎng)壓力不斷攀升到一定數(shù)值時(shí)，通風(fēng)機(jī)的正常排氣就會(huì)受到阻礙，流量也會(huì)不斷的降低。在一定程度上喘振循環(huán)主要是由正向流動(dòng)過程以及反向流動(dòng)過程所構(gòu)成的。在旋轉(zhuǎn)失速之后，其氣壓會(huì)出現(xiàn)降低的趨勢，氣流也有回沖的現(xiàn)象，通風(fēng)機(jī)的流量正在由正值變?yōu)?，又從0變?yōu)樨?fù)值，在一定程度上其工況點(diǎn)相應(yīng)的由A到B再到C，因?yàn)橥L(fēng)機(jī)倒流的情況在加上官網(wǎng)同時(shí)向外部進(jìn)行排氣，從而直接讓管網(wǎng)的壓力出現(xiàn)降低趨勢，工況點(diǎn)主要是由C到D進(jìn)行位移。通風(fēng)機(jī)喘振的頻率以及振幅也都是受到管網(wǎng)容量的限制。在某種程度上喘振的危害是極為嚴(yán)重的，因此，動(dòng)葉可調(diào)式軸流通風(fēng)機(jī)是不允許在喘振期間進(jìn)行工作的，不然會(huì)讓風(fēng)機(jī)的靜子元件以及轉(zhuǎn)子元件受到損壞，導(dǎo)致推力軸承損壞，嚴(yán)重時(shí)有可能會(huì)直接破壞機(jī)器設(shè)備，從而影響實(shí)際生產(chǎn)。

2 動(dòng)葉可調(diào)式軸流通風(fēng)機(jī)喘振預(yù)防措施分析

合理選用葉柵設(shè)計(jì)參數(shù)。在一定程度上合理選擇使用葉柵設(shè)計(jì)參數(shù)能夠推遲附面層的分離，從而讓通風(fēng)機(jī)靜壓性能的曲線峰點(diǎn)想小風(fēng)量的方向移動(dòng)，因此，在設(shè)計(jì)工作點(diǎn)周圍，通風(fēng)機(jī)是很難出現(xiàn)旋轉(zhuǎn)失速的，更不可能發(fā)生喘振現(xiàn)象。在一定程度上對于等環(huán)量的設(shè)計(jì)圓弧形葉片，相關(guān)設(shè)計(jì)工作人員必須要采用負(fù)沖角來讓動(dòng)葉可調(diào)式軸流通風(fēng)機(jī)的運(yùn)行區(qū)域進(jìn)行加寬，這樣能夠讓其穩(wěn)定安全的運(yùn)行。

減少葉片的數(shù)量。在動(dòng)葉可調(diào)式軸流通風(fēng)機(jī)中葉柵稠度保持不變的情況下，要盡量的去減少葉片的數(shù)量，然后把附面層分離限制在葉片的端面上面不能讓其向外部進(jìn)行分散。

增加動(dòng)葉可調(diào)式軸流通風(fēng)機(jī)葉柵的稠度。在一定程度上提升葉柵的稠度對于預(yù)防動(dòng)葉可調(diào)式軸通風(fēng)機(jī)的喘振出現(xiàn)有著極為重要的積極意義。由于葉片的寬度相對較大，能夠?qū)崿F(xiàn)相同的氣流轉(zhuǎn)向角所需要的拱度也是相對較小的，其附面層不容易出現(xiàn)分離的情況，讓流風(fēng)機(jī)的靜壓性能曲線峰點(diǎn)不斷的向小流量的方向去移動(dòng)。

通風(fēng)機(jī)進(jìn)口裝設(shè)導(dǎo)流裝置。在動(dòng)葉可調(diào)式軸流通風(fēng)機(jī)葉輪前安裝倒流裝置。在一定程度上倒流裝置的實(shí)際功能是把旋轉(zhuǎn)失速的氣流整流，和逆主流流動(dòng)，在某種程度上然后折向和主氣流混合，這樣能夠在一定程度上去降低動(dòng)葉片的可調(diào)式軸通風(fēng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)失速區(qū)域，安裝導(dǎo)流裝置能夠在一定程度上有效的讓動(dòng)葉可調(diào)式軸流通風(fēng)機(jī)的運(yùn)行變得更為穩(wěn)定。通風(fēng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，使運(yùn)行工況點(diǎn)避開性能曲線的馬鞍形部分，當(dāng)無法避開時(shí)可以選擇更換通風(fēng)機(jī);在通風(fēng)機(jī)的入口或者出口設(shè)置放氣閥，將通風(fēng)機(jī)和管網(wǎng)中產(chǎn)生的不和諧風(fēng)量排出去，同時(shí)保證它們的風(fēng)量大于喘振界限的流量;調(diào)節(jié)通風(fēng)機(jī)喘振界限的風(fēng)量。通過改變通風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，改變通風(fēng)機(jī)進(jìn)口導(dǎo)流葉片的安裝角，以及通過改變軸流通風(fēng)機(jī)葉片安裝角等方法都可以使通風(fēng)機(jī)喘振界限的風(fēng)量變小;在通風(fēng)機(jī)的出口上設(shè)置兩個(gè)閥門，兩個(gè)閥門之間的管道容積設(shè)置為某個(gè)固定的值，兩個(gè)閥門之間的管道相當(dāng)于一個(gè)貯氣器。第一個(gè)閥門安裝在通風(fēng)機(jī)出口附近防止喘振;在距離通風(fēng)機(jī)出口相對較遠(yuǎn)的地方安裝第二個(gè)閥門來產(chǎn)生流動(dòng)阻力，這樣進(jìn)一步組織喘振的發(fā)生。實(shí)驗(yàn)證明，這種方法可以有效地避免通風(fēng)機(jī)喘振，使系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。

風(fēng)機(jī)并列操作的科學(xué)合理化。若是機(jī)組的負(fù)荷不斷提高，那么單風(fēng)機(jī)流量是不能很好的滿足外界條件時(shí)，就需要相關(guān)人員去啟動(dòng)另外一套流風(fēng)機(jī)。動(dòng)葉可調(diào)式軸流通風(fēng)機(jī)還需要在關(guān)閉葉片和出口擋板的情況下去進(jìn)行實(shí)際的啟動(dòng)，在通風(fēng)機(jī)達(dá)到理想的轉(zhuǎn)速之后，相關(guān)工作人員就必須要打開出口的擋板，并且要逐漸在打開其去啟動(dòng)通風(fēng)機(jī)的冬夜同時(shí)還需要關(guān)閉原來運(yùn)行風(fēng)機(jī)葉片的角度，在這個(gè)操作過程當(dāng)中，還需要注意的是葉片關(guān)小和開大的幅度必須要相一致，必須要保證風(fēng)量的相同，只有這樣才能夠讓那個(gè)兩臺(tái)通風(fēng)機(jī)的負(fù)荷出現(xiàn)同步現(xiàn)象，從而讓風(fēng)機(jī)的并列操作更為系統(tǒng)化和科學(xué)化。

3 結(jié)語

一般來說，高壓通風(fēng)機(jī)比低壓通風(fēng)機(jī)更容易發(fā)生喘振，軸流式通風(fēng)機(jī)比離心式通風(fēng)機(jī)更容易發(fā)生喘振。通風(fēng)機(jī)發(fā)生喘振的原因主要是由于管網(wǎng)阻力過大，工況點(diǎn)運(yùn)行在通風(fēng)機(jī)性能曲線的最高風(fēng)壓點(diǎn)的左側(cè)。理論上講，通風(fēng)機(jī)應(yīng)該運(yùn)行在管網(wǎng)性能曲線和通風(fēng)機(jī)性能曲線的交點(diǎn)上，而在大多數(shù)發(fā)生喘振的情況下通風(fēng)機(jī)不是在兩條性能曲線的交點(diǎn)上穩(wěn)定運(yùn)行的。動(dòng)葉可調(diào)式軸流通風(fēng)機(jī)喘振現(xiàn)象的預(yù)防措施，我們從多方面進(jìn)行了分析，在一定程度上充分運(yùn)用，減小風(fēng)機(jī)葉片的安裝角、合理選用葉柵設(shè)計(jì)參數(shù)、減少葉片的數(shù)量、增加動(dòng)葉可調(diào)式軸流通風(fēng)機(jī)葉柵的稠度、通風(fēng)機(jī)進(jìn)口裝設(shè)導(dǎo)流裝置、風(fēng)機(jī)并列操作的科學(xué)合理化等諸多預(yù)防措施，能夠在一定程度上讓動(dòng)葉可調(diào)式會(huì)走通風(fēng)機(jī)的實(shí)際運(yùn)行得到保證。在某種程度上通風(fēng)機(jī)的喘振出現(xiàn)不僅是和風(fēng)機(jī)自身特性有關(guān)，并且還和管網(wǎng)的系統(tǒng)容量以及阻力有著密不可分的關(guān)系，所以需要相關(guān)學(xué)者進(jìn)行更進(jìn)一步的研究分析，只有這樣才能夠讓動(dòng)葉可調(diào)式軸流通風(fēng)機(jī)在實(shí)際運(yùn)行過程中能夠安全，穩(wěn)定的運(yùn)行保證生產(chǎn)效率和質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

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（作者單位：南方風(fēng)機(jī)股份有限公司）