1、軸流風(fēng)機失速機理
軸流風(fēng)機葉片通常是機翼型的，軸流式風(fēng)機葉片氣流方向如圖l所示。當(dāng)空氣順著機翼葉片進口端（沖角a=0°），按圖1a所示的流向流入時，它分成上下兩股氣流貼著翼面流過，葉片背部和腹部的平滑“邊界層”處的氣流呈流線形。作用于葉片上有兩種力：一是垂直于葉面的升力；另一種平行于葉片的阻力，升力≥阻力。當(dāng)空氣流入葉片的方向偏離了葉片的進口角，它與葉片形成正沖角（a>0°），如圖1b所示。在接近于某一臨界值時（臨界值隨葉型不同而異），葉背的氣流工況開始惡化。當(dāng)沖角增大至臨界值時，葉背的邊界層受到破壞，在葉背的尾端出現(xiàn)渦流區(qū)，即所謂“失速”現(xiàn)象。隨著沖角a的增大，氣流的分離點向前移動，葉背的渦流區(qū)從尾端擴大到葉背部，脫離現(xiàn)象更為嚴重，甚至出現(xiàn)部分流道阻塞的情況。此時作用于葉片的升力大幅降低，阻力大幅度增加，壓頭降低。
軸流風(fēng)機的失速特性是由風(fēng)機的葉型等特性決定的，同時也受到風(fēng)道阻力等系統(tǒng)特性的影響，動葉可調(diào)軸流式一次風(fēng)機的特性曲線如圖2所示，其中，鞍形曲線M為風(fēng)機不同安裝角的失速點連線，工況點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。由圖中不難看出：
(1)在同一葉片角度下，管路阻力越大，風(fēng)機出口風(fēng)壓越高，風(fēng)機運行越接近于不穩(wěn)定工況區(qū)；
(2)在管路阻力特性不變的情況下，風(fēng)機動葉開度越大，風(fēng)機運行點越接近不穩(wěn)定工況區(qū)。
2、RB工況中一次風(fēng)機失速原因分析
2.1失速現(xiàn)象分析
國電電力大同第二發(fā)電廠三期擴建工程安裝兩臺660MW超臨界直接空冷燃煤發(fā)電機組。鍋爐為東方鍋爐廠制造，型號為DG2150/25.4-lI6。每臺鍋爐配有6臺ZGM中速磨煤機，5用l備，配備兩臺上海鼓風(fēng)機廠生產(chǎn)的FAF26.6-14-I型動葉可調(diào)軸流一次風(fēng)機。10#機組負荷在560 MW穩(wěn)定運行4h后，開始做送風(fēng)機RB。就地打閘B送風(fēng)機，RB觸發(fā)后機組以330 MW/min的速率降負荷至330MW，機組由協(xié)調(diào)方式切換成TF方式，滑壓運行，滑壓速率為0.2 MPa/min．此過程中按順序停止上層磨D、F，保留下層3臺磨A.C、E運行，一次風(fēng)母管壓力自動控制在9.5 kPa。
RB觸發(fā)后機組在降負荷的過程中，發(fā)現(xiàn)B-次風(fēng)機動葉開至上限(95%)，而風(fēng)機電流及出口風(fēng)壓均迅速下降，導(dǎo)致一次風(fēng)母管壓力降至7.4 kPa．與此同時，A-次風(fēng)機動葉開至上限位后，風(fēng)機電流及出口風(fēng)壓迅速增大（具體參數(shù)見表1），且風(fēng)機異常發(fā)生后，風(fēng)壓、風(fēng)機電機電流等參數(shù)突變后未發(fā)生波動，根據(jù)現(xiàn)象判斷系B-次風(fēng)機發(fā)生失速。將一次風(fēng)機自動解除，手動調(diào)節(jié)使B-次風(fēng)機脫離不穩(wěn)定工作區(qū)域，但由于B一次風(fēng)機失速后一次風(fēng)壓的迅速降低，直接影響了爐內(nèi)燃燒的穩(wěn)定性，加上本次RB采用停止上層磨，導(dǎo)致主氣溫下降過快，鍋爐手動MFT。
2.2失速原因分析
(1)系統(tǒng)阻力的影響
由于本機組一次風(fēng)機選型較小，風(fēng)機調(diào)節(jié)余量不大，在機組帶大負荷期間煤質(zhì)稍有變化，磨入口一次風(fēng)量就無法保證。因此10#機組RB前，為了保證磨入口一次風(fēng)量，采用五臺磨煤機運行，B磨沒有采用熱備用，且維持較高的一次風(fēng)母管壓力（11.8 kPa左右）．RB觸發(fā)后，機組為了快速降負荷，每隔10 s停一臺磨煤機，由于磨煤機跳閘后，磨入口冷、熟風(fēng)門及調(diào)整門是連鎖關(guān)閉的，這使得短時間內(nèi)一次風(fēng)系統(tǒng)阻力驟增，導(dǎo)致兩臺一次風(fēng)機在自動控制下各參數(shù)波動．B-次風(fēng)機出口風(fēng)壓最高到13.8 kPa（見圖1）．根據(jù)上面對軸流風(fēng)機失速原因的分析，風(fēng)機出口風(fēng)壓越高，風(fēng)機運行越接近于不穩(wěn)定工況區(qū)，因此，RB過程中一次風(fēng)系統(tǒng)阻力的突增是引起B(yǎng)-次風(fēng)機失速的一個原因。
(2)動葉開度的影響
在分析B-次風(fēng)機失速原因的過程中，遇到了這樣的問題：為什么身處同一工況下，B-次風(fēng)機發(fā)生了失速而A-次風(fēng)機一切正常？是什么原因?qū)е略赗B工況中B-次風(fēng)機首先發(fā)生失速問題．在事后數(shù)據(jù)分析時，發(fā)現(xiàn)在機組運行期間，在兩側(cè)風(fēng)機電流相同的條件下，B一次風(fēng)機的動葉開度始終要比A-次風(fēng)機的動葉開度大（見圖2），通過就地對兩側(cè)一次風(fēng)機葉片角度的檢查，未發(fā)現(xiàn)兩側(cè)風(fēng)機葉片初始安裝角度有明顯差異。之所以產(chǎn)生偏差，主要是由于一次風(fēng)機兩側(cè)系統(tǒng)設(shè)計有差異。本機組鍋爐密封風(fēng)的風(fēng)源直接取自B一次風(fēng)機冷風(fēng)母管上，因此B側(cè)一次風(fēng)機除了向制粉系統(tǒng)提供一次風(fēng)外，還提供制粉系統(tǒng)的密封風(fēng)。這使得在運行過程中由于密封風(fēng)系統(tǒng)的擴容，B-次風(fēng)機運行時的系統(tǒng)阻力較A側(cè)小，但運行人員為了使兩側(cè)風(fēng)機出力平衡，一股是參考電流來加偏置調(diào)整的，為此就出現(xiàn)了兩臺風(fēng)機在電流相差不多的情況下，動葉開度出現(xiàn)較大偏差，最大相差I(lǐng)O%．在RB觸發(fā)停磨的過程中，一次風(fēng)系統(tǒng)阻力突增，雖然B-次風(fēng)機有密封風(fēng)系統(tǒng)的擴容作用，但由于密封風(fēng)系統(tǒng)容量較小，在如此劇烈的系統(tǒng)阻力變化下，其對B側(cè)一次風(fēng)系統(tǒng)的作用微乎其微；相反，B-次風(fēng)機動葉開度比A-次風(fēng)機動葉開度大則是導(dǎo)致B-次風(fēng)機首先進入不穩(wěn)定工作區(qū)域，進而發(fā)生失速問題的關(guān)鍵因素。與之并聯(lián)運行的A-次風(fēng)機雖然動葉也開大至95%，卻未發(fā)生失速，主要是因為B-次風(fēng)機失速后，出力銳減，系統(tǒng)風(fēng)壓迅速降低，并聯(lián)系統(tǒng)的管網(wǎng)阻力特性也隨之變化，阻力特性曲線下移，風(fēng)機出口風(fēng)壓降低，使得A-次風(fēng)機運行點遠離不穩(wěn)定工況區(qū)。
3、預(yù)防措施
通過以上分析可知，系統(tǒng)阻力過大、動葉開度大，落入風(fēng)機不穩(wěn)定工況區(qū)是B-次風(fēng)機發(fā)生失速的真正原因。為了保證RB功能的正常投用、確保機組在正式投用后風(fēng)機遇到類似工況時不發(fā)生失速，采取以下幾點改進措施：
(1) RB觸發(fā)后至少保證四臺磨通風(fēng)，除A、C、E磨帶負荷外，試驗前將B磨熱備用，防止較短時間內(nèi)一次風(fēng)系統(tǒng)壓力升高而流量下降之間的不匹配。
(2)在保證各磨煤機入口風(fēng)量滿足、不發(fā)生堵磨的前提下，RB試驗前保持較低的熱一次風(fēng)母管壓力，由之前的11.8kPa降至10.8kPa:
(3)將非一次風(fēng)機RB觸發(fā)后超馳關(guān)一次風(fēng)機動葉開度的幅度由之前的5%提高到10%；
(4)在運行過程中，將并列運行的兩臺
一次風(fēng)機動葉開度偏差控制在5%以內(nèi)，電流偏差小于SA。
采取以上措施后，再次進行送風(fēng)機RB試驗，在降負荷．過程中兩臺一次風(fēng)機運行正常，未發(fā)生失速問題。
5、結(jié)束語
RB試驗是火電機組調(diào)試過程中考察制造、安裝、調(diào)試綜合水平和質(zhì)量的試驗項目，因此，任何一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題都會導(dǎo)致RB試驗的失敗。由于軸流風(fēng)機的特性，并列運行的一次風(fēng)機在機組RB工況時，易引起失速現(xiàn)象，致使機組運行不穩(wěn)甚至跳閘。通過幾臺機組的調(diào)試經(jīng)驗，認為RB工況中避免一次風(fēng)機發(fā)生失速、喘振的關(guān)鍵在于熟悉、掌握風(fēng)機性能及其系統(tǒng)的布置特點，制定出合理的熟工邏輯，使運行中的一次風(fēng)機在RB工況中遠離不穩(wěn)定工作區(qū)域。
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