风机抢风、失速、喘振的概念与关联

一、失速

轴流风机叶片通常都是流线型的，设计工况下运行时，气流冲角（即进口气流相对速度w的方向与叶片安装角之差）约为零，气流阻力小，风机效率高。当风机流量减小时，w的方向角改变，气流冲角增大。当冲角增大到某一临界值时，叶背尾端产生涡流区，即所谓的脱流工况（失速），阻力急剧增加，而升力（压力）迅速降低；冲角再增大，脱流现象更为严重，甚至会出现部分叶道阻塞的情况。

由于风机各叶片存在安装误差，安装角不完全一致，气流流场不均匀相等。因此，失速现象并不是所有叶片同时发生，而是首先在一个或几个叶片出现。若在叶道2中出现脱流，叶道由于受脱流区的排挤变窄，流量减小，则气流分别进入相邻的1、3叶道，使1、3叶道的气流方向改变。结果使流入叶道1的气流冲角减小，叶道1保持正常流动；叶道3的冲角增大，加剧了脱流和阻塞。叶道3的阻塞同理又影响相邻叶道2和4的气流，使叶道2消除脱硫，同时引发叶道4出现脱流。也就是说，脱流区是旋转的，其旋转方向与叶轮旋转方向相反。这种现象称为旋转失速。

与喘振不同，旋转失速时风机可以继续运行，但它引起叶片振动和叶轮前压力的大幅度脉动，往往是造成叶片疲劳损坏的重要原因。从风机的特性曲线来看，旋转失速区与喘振区一样都位于马鞍型峰值点左边的低风量区。为了避免风机落入失速区工作，在锅炉点火及低负荷期间，可采用单台风机运行，以提高风机流量。

二、喘振

风机的喘振，是指风机在不稳定区工况运行时，引起风量、压力、电流的大幅度脉动，噪音增加、风机和管道剧烈振动的现象。现以单台风机为例，配合上图加以说明。

　　当风机在曲线的单向下降部分工作时，其工作是稳定的，一直到工作点K。但当风机负荷降到低于Qk时，进入不稳定区工作。此时，只要有微小扰动使管路压力稍稍升高，则由于风机流量大于管路流量（Qk＞QG），工作点向右移动至A点，当管路压力PA超过风机正向输送的最大压力Pk时，工作点即改变到B点，（A、B点等压），风机抵抗管路压力产生的倒流而做功。此时，管路中的气体向两个方向输送，一方面供给负荷需要，一方面倒送给风机，故压力迅速降低。至C点时停止倒流，风机流量增加。但由于风机的流量仍小于管路流量，QC＜QD，所以管路压力仍下降至E点，风同的工作点将瞬间由E点跳到F点（E、F点等压），此时风机输出流量为QF。由于QF大于管路的输出流量，此时管路风压转而升高，风机的工作点又移到K点。上述过程重复进行，就形成了风机的喘振。喘振时，风机的流量在QB－QF范围内变化，而管路的输出流量只在少得多的QE－QA间变动。

所以，只要运行中工作点不进入上述不稳定区，就可避免风机喘振。轴流风机当动叶安装角改变时，K点也相应变动。因此，不同的动叶安装角度下对应的不稳定区是不同的。大型机组一般设计了风机的喘振报警装置。其原理是，将动叶或静叶各角度对应的性能曲线峰值点平滑连接，形成该风机喘振边界线，（如下图所示），再将该喘振边界线向右下方移动一定距离，得到喘振报警线。为保证风机的可靠运行，其工作点必须在喘振边界线的右下方。一旦在某一角度下的工作点由于管路阻力特性的改变或其他原因，沿曲线向左上方移动到喘振报警线时，即发出报警信号提醒运行人员注意，将工作点移回稳定区。

并联风机的风压都相等，因此负荷小的风机的动叶开度小，其性能曲线峰值点（K点）要低于另一台风机，负荷越低，K点低得越多。因此，负荷低的风机，其工作点就容易落在喘振区以内。所以，调节风机的负荷时，两台并列风机的负荷不宜偏差过大，以防止低负荷风机进入不稳定的喘振区。

运行中，烟风道不畅或风量系统的进、出口挡板误关或不正确，系统阻力增加，会使风机在喘振区工作。并列风机动叶开度不一致或与指示与就地不符、自控失灵等情况，则引起风机特性变化，也会导致风机的喘振。应避免风机长期在低负荷下运行。

三、抢风

所谓抢风，是指并联运行的两台风机，突然一台风机电流（流量）上升，加一台风机电流（流量）下降。此时，若关小大流量风机的调节风门试图平衡风量时，则会使另一台小流量风机跳至最大流量运行。在调整风门投自动时，风机的动叶或静叶频繁地开大、关小，严重时可能导致风机电机超电流而烧坏。

　　抢风现象的出现，是因为并列风机存在较大的不稳定工况区。上图为两台特性相同的轴流风机并联后的总性能曲线。图中，有一个∞字型区域，若两台风机在管路系统1中运行，则P1点为系统的工作点，每台风机都在E1点稳定运行，此时抢风现象不会发生。如果由于某种原因，管路系统阻力改变至2（升高）时，比如辅助风门突然大幅度关小，则风机进入∞字型工作区域内运行。我们看P2点的工作情况，两台风机分别位于E2a 和E2点工作。大流量的风机在稳定区工作，小流量的风机在不稳定区工作，两台风机的不平衡状态极易被破坏。因此，便出现两台风机的抢风现象。

为了消除抢风现象，对于送、引风机，可在锅炉点火或低负荷运行时，采用单台运行方式，待单台风机出力不能满足锅炉负荷需要时，再启动另一台风机并列运行。一旦发生抢风，就手动调整两台风机，保持适当的风量偏差（此时，风机并列特性的∞字型区域收缩），以避开抢风区域。