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軸流風機產生失速的機理分析
軸流風機在正常狀態(tài)工況時，沖角很?。饬鞣较蚺c葉片葉弦的夾角即為沖角），氣流繞過機翼型葉片而保持流線狀態(tài)，如圖 1a 所示。當氣流與葉片進口形成正沖角，即 α >0 ，并且這正沖角超過某一臨界值時，葉片背面流動工況開始惡化，邊界層受到破壞，在葉片背面尾端出現(xiàn)渦流區(qū)，這個就是“失速” 現(xiàn)象，如圖 1b 所示。沖角大于臨界值越多，失速現(xiàn)象越嚴重，流體的流動阻力越大，使葉道阻塞，同時軸流風機風壓也隨著迅速下降。
軸流風機的葉片在加工及安裝過程中，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，當運行工況變化而使流動方向發(fā)生偏離時，在各個葉片進口的沖角就不可能完全相同。如果某一葉片進口處的沖角達到臨界值時，就首先在該葉片上發(fā)生失速，而不會所有葉片都同時發(fā)生失速。如圖 2 中， u 是對應葉片上某點的周向速度； w 是氣流對葉片的相對速度； α 為沖角。假設葉片 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)，于是氣流分流進入兩側通道 12 和 34 ，從而改變了原來的氣流方向，使流入葉道 12 的氣流沖角減小，而流入葉道 34 的沖角增大?？梢姡至鹘Y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)進行下去，使失速所造成的堵塞區(qū)沿著與葉輪旋轉相反的方向推進，即產生所謂的 “ 旋轉失速 ” 現(xiàn)象。軸流風機進入到不穩(wěn)定工況區(qū)運行，葉輪內將產生一個到數(shù)個旋轉失速區(qū)。葉片每經(jīng)過一次失速區(qū)就會受到一次激振力的作用，從而可使葉片產生共振。此時，葉片的動應力增加，可能致使葉片斷裂，造成重大設備損壞事故。
大型火電機組的送風機一般是定轉速運行的，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度角。如圖 2 所示，可以看出：當葉片開度角 β 一定時，如果氣流速度 c 越小時，沖角 α 就越大，產生失速的可能性也就越大。從圖 2 還可以看出，當流速 c 一定時，如果葉片角度 β 減小，則沖角 α 也減??；當流速 c 很小時，只要葉片角度 β 很小，則沖角 α 也很小。因此，當風機剛啟動或低負荷運行時，風機失速的可能性大大減小甚至消失。
標簽: 軸流風機 風機 九洲風機
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