離心式風(fēng)機(jī)失速原因和解決辦法
離心式風(fēng)機(jī)處于正常工況時(shí),沖角很小(氣流方向與葉片葉弦的夾角即為沖角),氣流繞過(guò)機(jī)翼型葉片而保持流線狀態(tài),當(dāng)氣流與葉片進(jìn)口形成正沖角,即α>0,且此正沖角超過(guò)某一臨界值時(shí),葉片背面流動(dòng)工況開(kāi)始惡化,邊界層受到破壞,在葉片背面尾端出現(xiàn)渦流區(qū),即所謂“失速”現(xiàn)象。沖角大于臨界值越多,失速現(xiàn)象越嚴(yán)重,流體的流動(dòng)阻力越大,使葉道阻塞,同時(shí)離心式風(fēng)機(jī)風(fēng)壓也隨之迅速降低。
離心式風(fēng)機(jī)的葉片在加工及安裝過(guò)程中,由于各種原因使葉片不可能有完全相同的形狀和安裝角。因此,當(dāng)運(yùn)行工況變化而使流動(dòng)方向發(fā)生偏離時(shí),在各個(gè)葉片進(jìn)口的沖角就不可能完全相同。如果某一葉片進(jìn)口處的沖角達(dá)到臨界值時(shí),就首先在該葉片上發(fā)生失速,而不會(huì)所有葉片都同時(shí)發(fā)生失速。
假如u是對(duì)應(yīng)葉片上某點(diǎn)的周向速度;w是氣流對(duì)葉片的相對(duì)速度;α為沖角。假設(shè)葉片2和3間的葉道23首先由于失速出現(xiàn)氣流阻塞現(xiàn)象,葉道受堵塞后,通過(guò)的流量減少,在該葉道前形成低速停滯區(qū),于是氣流分流進(jìn)入兩側(cè)通道12和34,從而改變了原來(lái)的氣流方向,使流入葉道12的氣流沖角減小,而流入葉道34的沖角增大。
可見(jiàn),分流結(jié)果使葉道12繞流情況有所改善,失速的可能性減小,甚至消失;而葉道34內(nèi)部卻因沖角增大而促使發(fā)生失速,從而又形成堵塞,使相鄰葉道發(fā)生失速。這種現(xiàn)象繼續(xù)進(jìn)行下去,使失速所造成的堵塞區(qū)沿著與葉輪旋轉(zhuǎn)相反的方向推進(jìn),即產(chǎn)生所謂的“旋轉(zhuǎn)失速”現(xiàn)象。
離心式風(fēng)機(jī)進(jìn)入到不穩(wěn)定工況區(qū)運(yùn)行,葉輪內(nèi)將產(chǎn)生一個(gè)到數(shù)個(gè)旋轉(zhuǎn)失速區(qū)。葉片每經(jīng)過(guò)一次失速區(qū)就會(huì)受到一次激振力的作用,從而可使葉片產(chǎn)生共振。此時(shí),葉片的動(dòng)應(yīng)力增加,可能致使葉片斷裂,造成重大設(shè)備損壞事故。
大型火電機(jī)組的送風(fēng)機(jī)一般是定轉(zhuǎn)速運(yùn)行的,即葉片周向速度u是一定值,這樣影響葉片沖角大小的因素就是氣流速度與葉片開(kāi)度角。當(dāng)葉片開(kāi)度角β一定時(shí),如果氣流速度c越小時(shí),沖角α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β減小,則沖角α也減?。划?dāng)流速c很小時(shí),只要葉片角度β很小,則沖角α也很小。因此,當(dāng)風(fēng)機(jī)剛啟動(dòng)或低負(fù)荷運(yùn)行時(shí),離心式風(fēng)機(jī)失速的可能性大大減小甚至消失。
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