送风机培训教材

1、动叶可调轴流式送风机培训教材一、 设备概况：1、送风机及送风机油站的型号和参数2、型号意义：AP动调轴流风机的名称、定义A P 1(2) - 18 / 10 1叶型类别轮毂代号机号（叶轮公称直径） 级数（1：单级，2：双级） 机翼型叶片轴流风机（axial fan）二、送风系统送风系统较为简单，如右图所示：环境大气经进口管道（包括消音器）和暖风器后进入送风机，经送风机提高风速和压头后经出口风门到空预器，经空预器加热后，热风经热风门至二次风箱，再经二次风门和周界风门进入炉膛，提供煤粉燃烧所需的氧气。由于我公司场地较小，在送风机的出口未 图2.1 送风系统图设冷风联络门，热二次风通过母管联络。因此

2、，在升炉过程中，如果仅启一台送风机，则仅有一台空预器通过冷风，另一台空预器得不到冷却，所以，在锅炉点火前，正常情况下，启动两台送风机。三、送风机1、总体结构AP动叶可调轴流风机由进气室、集流器、叶轮、后导叶、扩压器和动叶调节机构等组成。AP风机工作时，气流进入风机进气室，经过收敛和导向，在集流器中收敛加速，再通过叶轮的作功产生静压能和动压能；后导叶又将气流的螺旋 图3.2 送风机结构示意图运动转化为轴向运动而进入扩压器，并在扩压器内将气体的大部分动能转化成系统所需静压能，从而完成风机的工作过程。AP动调风机性能的调节，是通过液压调节系统来改变叶轮叶片（动叶）的工作角度而实现的。当动叶的角度改变

3、时，其风量、风压、功率也跟着改变。图3.3 风机总装从图上可以看出该轴流风机主要部件包括：进气室、机壳、导叶环、转子、主轴承箱、中间轴、联轴器和罩壳，与进出口管路连接的有膨胀节，液压及润滑联合油站、扩压器及液压调节装置等部件，同时还配有入口消音器。风机的结构形式为单级，由焊接构件制成。动叶片可在静止状态或运行状态下用液压装置改变安装角。叶轮由一个整体轴承支承，该轴承通过润滑装置不断地输入清洁的润滑油。为了使风机的振动不传送至进出口管路，在两端连接处都装有膨胀节，电动机和风机用两个联轴器和一根中间轴相连，使转子检修方便。2、叶轮本叶轮采用球面轮毂，在任一叶片转角，均保持叶片根部与轮毂间隙不变，介

4、质泄漏小，不易起涡，气动效率高。叶形窄，叶片数多，机翼效率高，调节范围宽（56°），调节平缓，不易起涡，单叶气动作用力（扭矩）小，非常安全。曲臂夹角部分抵消关闭力矩，且窄叶型产生的气动附加力矩小，铝叶片质量轻，送风机与一次风机均无平衡锤。伺服控制系统的不可逆性（自锁性），即气动力或关闭力矩若试图驱动油缸活塞向后（或前）移动，则活塞后（或前）油腔与油路接通，立即形成高压，自动顶回来，到位后锁定。转子重量轻，转动惯量小，离心力小，轴承载荷低、寿命更长。2.1风机动叶平衡动叶可调轴流风机在每个叶柄上都装有重约6 公斤的平衡块，它的作用是保证风机在运行时产生一个与叶片自动旋转的力相反的力，其

5、大小相等。关于平衡块的计算相当复杂。设计计算中总是按叶片全关时来计算叶片应力的，因为叶片全关时离心力最大，即应力最大。所以叶片在运行时总是力求向离心力增大的方向变化。有些未装平衡块的送风机关时容易，启动时打不开就是这个原因。平衡块在运行中也是力求向离心力增大的方向移动，但平衡块离心力增加的方向正好与叶片离心力增加大方向相反而大小相等，这样就能使叶片在运行时无外力的作用，可在任何一个位置保持平衡，开大或关小叶片角度时的力是一样的。如果没有平衡块要想实现液压调节，液压缸就得做得很大，否则不易调整。图3.4 风机平衡块的工作原理1-叶片；2-轮毂；3-轴；4-平衡块；5-曲柄；6-滑块；7-推力轴承

6、；8-导向轴承2.2挠性联轴器如图9-405 所示为挠性联轴器的结构图，它是一种能补偿安装与运行偏差 ( 轴偏差和轴向变动等 ) 且起自平衡作用的联轴器。因此这类联轴器的安装要求比其它形式的联轴器更为方便，后者一般需要精确地校正。挠性联轴器没有受磨损的部件。它由高强度弹簧钢制成，而精确吻合的弹簧板具有很强的抗弯曲变形能力。结构上成对布置并允许被连接的两根轴在三个方向变形。挠性联轴器即无需维护也无需润滑。运行温度超过 150 时对联轴器也无不利影响。3、轴承装配图我厂送风机轴承装置图如下图，送风机本体共采用两只轴承，轴承的润滑方式为油池润滑，送风机液压油站将润滑油经冷油器冷却后 图3.5 挠性联

7、轴器送到轴承，吸收了轴承热量的润滑溢流回到润滑油池,溢流到润滑油箱。因此，送风机油站短时断油对轴承不会造成严重的事故。在#3锅炉曾经发生过一次事故，检修时造成送风机油泵出口一压力表管道喷油，住，中润滑油大量喷出，位很快到零，此时，要靠油池中润滑油进行润滑和冷由于送风机轴承润滑油失去循环， 图3.6 送风机轴承箱装配图相当于轴承失去冷却水，因此，在轴承温度升高危及设备安全时，要及时果断地停风机，以防造成轴承烧坏，将事故扩大，造成设备毁坏事故。停单台送风机时，按操作规程执行，主要注意以下操作要点：关闭烟气联络风门，手动减少A送风机和A引风机出力，增加B送风机出和B引风机出力。停用一台磨煤机，保持三

8、台磨煤机运行，投两三只油枪助燃，解除RB，停用A送 图3.7 送风机轴承箱实物照片风机和A引风机（规程中解保护，不停引风机，实际A引维持运行时空预器出口烟温将超温，后来增加送风联跳引风的目的就是为了防止空预器超出口烟温温。）此时，主要问题是A空预器会超温，因此，应维持A一次风机运行，要关小电除尘出口烟气联络门，视A空预器出口烟温情况，调整联络门开度。如在联络门全关时A空预器出口烟温仍升高，应联系热控解除联锁，将A空预器进口烟气挡板关小，紧急情况下可将A空预器进口烟气挡板停电，就在手动调整档板位置，直到维持稳定运行。4、液压控制系统我公司送风机动叶调节原理如图：油缸为外挂式（即：油缸安装于叶轮毂

9、外侧，与安装于叶轮毂内的油缸不同），油缸直径增大，油缸活塞面积增大，在调节力相同的情况下，作用于活塞上的油压降低，相应地降低了系统油压，如300600MW送风机仅12bar。由于系统油压降低，密封可靠性大大提高。控制阀直径小，重量小，悬臂体振幅小，相对密封处线速度降低，密封件负荷减小，有利于防止泄漏，长期运行安全可靠。密封套在离心力作用下，其外圈压紧于油缸内壁，活塞两侧油腔的控制油通过该密封套的阻力很大，泄漏的可能性极小。即便该密封套损坏而漏油，当外力（叶片关闭力矩、气动力等）经活塞杆作用于活塞，导致活塞向左（或右）侧移动时，推动控制杆向左（或右）移动，控制阀上压力油腔将与前（或后）油缸压力油

10、腔相通（控制阀 图3.8 送风机动叶调节装置位置已固定），压力油流入油缸左（或右）侧油腔，推动活塞归于原位，仍不会影响风机的正常工作。故本伺服机构的工作是相当稳定的。动作原理：送风机伺服控制装置包含控制阀、油缸、活塞及导轴，安装在叶轮后部，与其共同旋转，控制阀壳不旋转，用于动叶调节。控制头与油箱上连，当油站启动后，风机外部的控制执行装置通过一推拉杆来操纵阀壳作轴向前后移劝，以使压力油管通过阀芯油道，分别进入油缸的后腔和前腔，油缸内压力使活塞随同控制阀实现方向和行程相同的位移（略滞后），把调节力矩通过导轴传递给调节盘，执行动叶的开大与关小（注：必须在油站启动后，才能进行执行器操作，其全行程时间不

11、得小于45秒）。如图所示：当控制头带动阀壳向右移动时，压力油管与前油缸压力油腔相通，后油缸压力油腔与回油孔相通，压力油进入前油缸压力油腔，推动活塞向右移位，由活塞带动动叶曲柄进行调节，活塞向右移动的同时，还带控制阀内的阀芯向右移动，当达到调节目的时，控制阀内的阀芯处中间位置，堵位压力油与前、后油缸压力油腔，此时动叶位置不动。控制头向伺服马达输送控制油的油管联接在控制头上，由风机外部的一个控制传动装置通过一根控制杆来完成对动叶片的操纵，转换阀上不旋转的控制套轴向移动，压力油分别作用于调节活塞的一侧或另一侧。调节活塞 图3.9 送风机动叶调节机构实物照片 在油缸内，起从动活塞的作用，其原理是，随同

12、控制头实现每一次方向和行程相同的位移（略滞后），并通过导轴把调节力矩传递给调节盘。5、风机测点6、运行6.1运行系统技术要求一般风机只能在特性曲线允许区域内运行，如果进入失速区，动叶片要作适当调节；在叶轮前部圆周方向测量流体压差，当运行点在性能曲线稳定区域时，压差变动较小，如果运行点超过失速线，压差变动会提高几倍，这时，通过压力转换开关与控制系统改变动叶角度，达到安全运行。监控设备的规划和安装须专业人员进行。6.2调节没有正当理由不得随意改变设定值，否则可能严重损害风机。在进行调节时要非常小心，只有当油站运行时才能操作执行器。6.3 试运行前的检查在首次启动前或更换转子和动叶后应完成以下工作：

13、动叶与外壳间隙的检测；动叶与叶轮轮毂，轮毂与芯筒间隙的检测；按规定给油箱注满油，并冲洗油管路系统（参见“润滑”）；测试动叶调节功能；打开控制油泵，反复调整动叶片到极限位置；试验紧急断电开关；检查风机叶轮进出气侧管道内部，清除所有异物；应在与风机联接之前检查电机的旋转方向是否正确；系统联锁测试和显示仪器就位后，进行试验检测，以确保功能正常。6.4试运行装配后要进行试运行，通常试运行中并非所有的联锁点都能正确切换，要高度重视显示数据。6.4.1确认主电机“紧急断电开关”处于正常状态。6.4.2启动检查风机加速时运行是否平稳。5分钟记录一次轴承温度和振动数据；当轴承温度相对稳定时，再缓慢打开动叶片，

14、直到电机电流达到额定值。轴承温度达到一个恒定值后应在每间隔15分钟记录一次显示数据。经3小时试运行后，切断电机电源（同时关闭动叶片避免无意间再次打开电源），检验并纠正所发现的任何非正常情况。6.5启动启动油站，现场检查油压、油温正常，回油视窗回油正常，冷却水正常，滤网前后差压正常；将动叶转到“关闭”（0%）位置；关闭送风机出口挡板；启动主电机；1分钟内打开风道系统各挡板门，风机若持续过低流量运行会导致不能承受的过热，挡板门必须及时打开；调节动叶到所需位置。6.6关机 图3.11 送风机动叶调节实物照片将动叶片平稳调至“关闭”（0%）位置；关主电机；关闭油站（包括冷却水）。四、送风机液压油站现场

15、照片如图所示，在运行中，要检查三回油视窗中回油是否正常，其中正常情况下润滑回油一直都有，控制回油仅在调整时有，泄漏回油量与动叶控制系统泄漏量有关，一般较小。送风机油站系统图原印发的有误，以此图为准。系统中主要设备的说明如下：1、 油箱油箱内设有消泡装置，油箱顶板上设有检查孔，可供现场操作人员随时检查油箱内部的油流情况。2、 齿轮泵装置主系统设有两台齿轮泵新装置，一台工作一台备用。正常工况下一台油泵工作，当系统压力下降到低压设定值时，电气自控装置动作，备用泵自启动，保证向风机继续供油，当压力恢复正常1分钟后，备用泵自动停止。3、 安全阀 图3.12 送风机液压油站实物照片油泵的出口压力由安全阀来

16、调定，设定压力为1.8Mpa，当压力高于调定压力时，安全阀打开，油液流回油箱。液压油路的压力由对应溢流阀调定，润滑油路的压力由对应溢流阀调定。4、 过滤装置双筒结构如图。双筒过滤器采用两个滤芯，一备一用，用于过滤油液，当压差开关发出压差报警时（>1Bar报警），手动切换换向阀，即可使备用滤芯工作，将原工作侧滤碗拆下并清洗，调换滤芯并安装，作为下次备用。这样清洗滤芯时就不会影响系统正常工作。5、 冷却装置冷却器用于冷却系统中润滑油温度，管束可整组拆装。当油温高于某一温度时，打开进水阀，冷却器工作。亦可通过开关球阀使油不经冷却器直接供出。6、 压力表用于显示油泵出口、液压油供油和润滑油供油压

17、力。双筒过滤器前后两个压力表的差值为双筒过滤器的压差，当压差>0.1Mpa时，系统发出报警信号。7、 电加热器 图4.13 过滤器原理图 共1台，用于加热油液，使油液保持一定的温度，将黏度控制在一定的范围内。8、 视窗用于观察液压调节装置和润滑油装置的回油情况。9、 压力开关当润滑系统压力下降到低压设定值时（0.8Bar），压力开关发出低压报警，当控制系统压力下降到低压设定值时（11 Bar），压力开关发出低压报警。电气自控装置动作，备用泵自启动，保证向风机继续供油，当压力恢复正常2分钟后，备用泵自动停止。10、 液位开关用于检测油箱内油液液面的高度。当液面低于最低液位时发出低位报警信号

18、。11、 空气过滤器用于过滤器进出油箱的空气，保证油箱内不产生负压。同时空气过滤器上带有虑油网，是油箱的理想加油口。12、 温度开关及温度传感器温度传感器用于监控油箱的油温。当油箱油温低于25时，电气控制装置动作，自动开启电加热器，当油温高于45时，电气控制装置动作，自动停止电加热器。温度开关用于监测润滑油路的温度。当温度>55时，系统发出报警信号。13、 节流截止阀用于调节润滑油路的流量。14、 温度表用于检测油箱内及冷却器前的油液温度。15、 球阀包括排污阀、仪表阀、进出水口、进出油口的球阀等。图4.14 送风机液压油站系统图五、失速和喘振1 失速由流体力学知，当速度为v 的直线平行

19、流以某一冲角（翼弦与来流方向的夹角）绕流二元孤立翼型（机翼）时，由于沿气流流动方向的两侧不对称，使得翼型上部区域的流线变密，流速增加，翼型下部区域的流线变稀，流速减小。因此，流体作用在翼型下部表面上的压力将大于流体作用在翼型上部表面的压力，结果在翼型上形成一个向上的作用力。如果绕流体是理想流体，则这个力和来流方向垂直，称为升力。轴流风机性能曲线的左半部具有一个马鞍形的区域，在此区段运行有时会出现风机的流量、压头、和功率的大幅度脉动等不正常工况，一般称为“喘振”，这一不稳定工况区称为喘振区。实际上，喘振仅仅是不稳定工况区内可能遇到的现象，而在该区域内必然要出现不正常的空气动力工况则是旋转脱流或称

20、旋转失速。这两种不正常工况是不同的，但是它们又有一定的关系。轴流风机叶片前后的压差，在其它都不变的情况下，其压差的大小决定于动叶冲角的大小，在临界冲角值以内，上述压差大致与叶片的冲角成比例，不同的叶片叶型有不同的临界冲角值。翼型的冲角超过临界值时，气流会离开叶片凸面发生边界层分离现象，产生大面积的涡流，此时风机的全压下降，这种情况称为“失速现象”，如图515。泵与风机进入不稳定工况区，其叶片上将产生旋转脱流，可能使叶片发生共振，造成叶片疲劳断裂。现以轴流式风机为例说明旋转脱流及其引起的振动。当风机处于正常工况工作时，冲角等于零，而绕翼型的气流保持其流线形状，如图示：当气流与叶片进口形成正冲角时

21、，随着冲角的增大，在叶片后缘点附近产生涡流，而且气流开始从上表面分离。当正冲角超过某一临界值时，气流在叶片背部的流动遭到破坏，升力减小，阻力却急剧增加，这种现象称为“旋转脱流”或“失速”。如果脱流现象发生在风机的叶道内，则脱流将对叶道造成堵塞，使叶道内的阻力增大，同时风压也随之而迅速降低。风机的叶片由于加工及安装等原因不可能有完全相同的形状和安装角，同时流体的来流流向也不完全均匀。因此当运行工况变化而使流动方向发生偏离时，在各个叶片进口的冲角就不可能完全相同，如果某一叶片进口处的冲角达到临界值时，就首先在该叶片上发生脱流，而不会所有叶片都同时发生脱流。如下图示：假设在叶道2 首先由于脱流而出现

22、气流阻塞现象，叶道受堵塞后，通过的流量减少，在该叶道前形成低速停滞区，于是原来进入叶道2 的气流只能分流进入叶道1 和3。这两股分流来的气流又与原来进入叶道1 和3 的气流汇合，从而改变了原来的气流方向，使流入叶道1 的气流冲角减小，而流入叶道3 的冲角增大，由此可知，分流的结果将使叶道1 内的绕流情况有所改善，脱流的可能性减小，甚至消失，而叶道3 内部却因冲角增大而促使发生脱流，叶道3 内发生脱流后又形成堵塞，使叶道3 前的气流发生分流，其结果又促使叶道4 内发生脱流和堵塞，这种现象继续下去，使脱流现象所造成的堵塞区沿着与叶轮旋转相反的方向移动。试验表明，脱流的传播相对速度W1 远小于叶轮本

23、1 的速度旋转，方向与叶轮转向相同，此种现象称为“旋转脱流”或“旋转失速”。风机进入不稳定工况区运行，叶轮内将产生一个到数个旋转脱流区，叶片依次经过脱流区要受到交变应力的作用，这种交变应力会使叶片产生疲劳。叶片每经过一次脱流区将受到一次激振力的作用，此激振力的作用频率与旋转脱流的速度成正比，当脱流区的数目为2、3、时，则作用于每个叶片的激振力频率也作2倍、3 倍、的变化。如果这一激振力的作用频率与叶片的固有频率成整数倍关系，或者等于、接近于叶片的固有频率时，叶片将发生共振。此时，叶片 的动应力显著增加，甚至可达数十倍以上，使叶片产生断裂。一旦有一个叶片疲劳断裂，将会将全部叶片打断，因此，应尽量

24、避免泵与风机在不稳定工况区运行。如图518 在轴流风机QH 性能曲线中，全压的峰值点左侧为不稳定区，是旋转脱流区。从峰值点开始向小流量方向移动，旋转脱流从此开始，到流量等于零的整个区间，始终存在着脱流。旋转脱流对风机性能的影响不一定很显著，虽然脱流区的气流是不稳定的，但风机中流过的流量基本稳定，压力和功率亦基本稳定，风机在发生旋转脱流的情况下尚可维持运行，因此，风机的工作点如落在脱流区内，运行人员较难从感觉上进行判断。因为旋转脱流不易被操作人员觉察，同时风机进入脱流区工作对风机的安全终究是个威胁，所以一般大容量轴流风机都装有失速探头。如图所示：失速探头由两根相隔约3mm 的测压管所组成，将它置

25、于叶轮叶片的进口前。测压管中间用厚3mm 高（突出机壳的距离）3mm 镉片分开，风机在正常工作区域内运行时，叶轮进口的气流较均匀地从进气室沿轴向流入，那么失速探头之间的压力差几乎等于零或略大于零，如图示中的AB 曲线图中P 为两测压管的压力差。当风机的工作点落在旋转脱流区，叶轮前的气流除了轴向流动之外，还有脱流区流道阻塞成气流所形成的圆周方向分量。于是，叶轮旋转时先遇到的测压孔，即镉片前的测压孔压力高，而镉片后的测压孔的气流压力低，产生了压力差，一般失速探头产生的压力差达245392Pa，即报警，风机的流量越小，失速探头的压差越大，如图中的BCD.由失速探头产生的压差发出信号，然后由测压管接通

26、一个压力差开关（继电器），压力差开关将报警电路系统接通发出报警，操作人员及时采取排除旋转脱流的措施。失速探头装好以后，应予以标定，调整探头中心线的角度，使测压管在风机正常运转的差压为最小。5.4.2 喘振轴流风机在不稳定工况区运行时，还可能发生流量、全压和电流的大幅度的波动，气流会发生往复流动，风机及管道会产生强烈的振动，噪声显著增高，这种不稳定工况称为喘振。喘振的发生会破坏风机与管道的设备，威胁风机及整个系统的安全性。如图所示：轴流风机QH 性能曲线，若用节流调节方法减少风机的流量，如风机工作点在K点右侧，则风机工作是稳定的。当风机的流量Q < QK 时，这时风机所产生的最大压头将随之

27、下降，并小于管路中的压力，因为风道系统容量较大，在这一瞬间风道中的压力仍为HK，因此风道中的压力大于风机所产生的压头使气流开始反方向倒流，由风道倒入风机中，工作点由K 点迅速移至C点。但是气流倒流使风道系统中的风量减小，因而风道中压力迅速下降，工作点沿着CD线迅速下降至流量Q=0时的D点，此时风机供给的风量为零。由于风机在继续运转，所以当风道中的压力降低到相应的D点时，风机又开始输出流量，为了与风道中压力相平衡，工况点又从D 跳至相应工况点F。只要外界所需的流量保持小于QK，上述过程又重复出现。如果风机的工作状态按FKCDF 周而复始地进行，这种循环的频率如与风机系统的振荡频率合拍时，就会引起

28、共振，风机发生了喘振。风机在喘振区工作时，流量急剧波动，产生气流的撞击，使风机发生强烈的振动，噪声增大，而且风压不断晃动，风机的容量与压头越大，则喘振的危害性越大。故风机产生喘振应具备下述条件：(1) 风机的工作点落在具有驼峰形QH 性能曲线的不稳定区域内；(2) 风道系统具有足够大的容积，它与风机组成一个弹性的空气动力系统；(3) 整个循环的频率与系统的气流振荡频率合拍时，产生共振。旋转脱流与喘振的发生都是在QH 性能曲线左侧的不稳定区域，所以它们是密切相关的，但是旋转脱流与喘振有着本质的区别。旋转脱流发生在如图所示的风机QH 性能曲线峰值以左的整个不稳定区域；而喘振只发生在QH 性能曲线向

29、右上方倾斜部分。旋转脱流的发生只决定叶轮本身叶片结构性能、气流情况等因素，与风道系统的容量、形状等无关。旋转脱流对风机的正常运转影响不如喘振这样严重。风机在运行时发生喘振，情况就不相同。喘振时，风机的流量、全压和功率产生脉动或大幅度的脉动，同时伴有明显的噪声，有时甚至是高分贝的噪声。喘振时的振动有时是很剧烈的，损坏风机与管道系统。所以喘振发生时，风机无法运行。轴流风机在叶轮进口处装置喘振报警装置，该装置是由一根皮托管布置在叶轮的前方，皮托管的开口对着叶轮的旋转方向，如下图所示：皮托管是将一根直管的端部弯成90°（将皮托管的开口对着气流方向），用一U 形管与皮托管相连，则U 形管（压力

30、表）的读数应该为气流的动能（动压）与静压之和（全压）。在正常情况下，皮托管所测到的气流压力为负值，因为它测到的是叶轮前的压力。但是当风机进入喘振区工作时，由于气流压力产生大幅度波动，所以皮托管测到的压力亦是一个波动的值。为了使皮托管发送的脉冲压力能通过压力开关，利用电接触器发出报警信号，所以皮托管的报警值是这样规定的：当动叶片处于最小角度位置（30°） 用一U 形管测得风机叶轮前的压力再加上2000Pa 压力，作为喘振报警装置的报警整定值。当运行工况超过喘振极限时，通过皮托管与差压开关，利用声光向控制台发出报警信号，要求运行人员及时处理，使风机返回正常工况运行。为防止轴流风机在运行时工作点落在旋转脱流、喘振区内，在选择轴流风机时应仔细核实风机的经常工作点是否落在稳定区内，同时在选择调节方法时，需注意工作点的变化情况，动叶可调轴流风机由于改变动叶的安装角进行调节，所以当风机减少流