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摘要：针对乐清发电厂锅炉轴流式一次风机失速危害机组正常运行的现象，分析了轴流式一次风机失速产生的机理，提出了处理方法及采取有效预防措施，使轴流式一次风机脱离失速区，以避免事故的发生。
关键词：轴流式一次风机；失速；产生机理；预防措施
0 引言
浙能乐清电厂二期2×660 MW 机组为上海锅炉厂生产的超临界参数变压运行螺旋管圈直流炉，单炉膛、一次中间再热、采用四角切圆燃烧方式、固态排渣、全钢悬吊Ⅱ型结构、露天布置燃煤锅炉。配备2台沈阳鼓风机厂生产的型号为AST～1792/l120的动叶可调轴流式一次风机。动叶调节范围为10°-55°（对应动叶开度0% ～100% ），设计风量为466.5t/h，设计静压为11258 Pa，风机转速为1 490 r/min。
1 轴流式一次风机失速机理
轴流式一次风机叶片通常是机翼型的，叶片气流方向如图1所示。当空气顺着机翼叶片进口端（冲角α=0。）按图la所示的流向流人时，叶片背部和腹部的平滑“边界层”处的气流呈流线形。作用于叶片上的力有2种：一种是垂直于叶面的升力，另一种平行于叶片的阻力，升力≥阻力。当空气流人叶片的方向偏离了叶片的进口角时，它与叶片形成正冲角（α>0。），如图1b所示。当冲角增大至临界值时，叶背的边界层受到破坏，在叶背的尾端出现涡流区，即所谓“失速”现象。随着冲角α的增大，脱离现象更为严重，甚至出现部分流道阻塞的情况。此时作用于叶片的升力大幅度降低，阻力大幅度增加，压头降低。
图1 轴流式风机叶片气流方向
动叶调节轴流式一次风机的特性曲线如图2所示，其中，鞍形曲线 为风机不同安装角的失速点连线，工况点落在马鞍形曲线的左上方，均为不稳定工况区，这条线也称为失速线。由图2可以看出，在同一叶片角度下，管路阻力越大，风机出口风压越高，风机运行越接近于不稳定工况区。在管路阻力特性不变的情况下，风机动叶开度越大，风机运行点越接近不稳定工况区。
图2 动叶调节轴流式风机特性曲线
在正常运行中，风机流量异常降低可能导致风机失速，常见原因有如下3种：
（1）风机出口挡板故障导致其突然关闭或部分关闭，或挡板误动。
（2）在变负荷过程中，由于调节失灵或误操作致使2台风机风量严重不平衡。
（3）风机出入口风道堵塞，如人口滤网堵塞或空气预热器严重积灰。 .
2 轴流式一次风机失速分析
2.1 失速情况描述及分析
2013年1月8日，#3机组负荷562MW，制粉系统A、B、C、E、F磨煤机运行，总煤量215t/h，一次风机电流大幅晃动（上下波动30A左右），一次风母管压力波动大（最大波动为5.3kPa到9.9kPa），一次风机失速。因一次风压过低，手动拉停F磨煤机，E磨煤机一次风量低跳闸，并由于水煤比失调最终导致了锅炉主燃料跳闸MFT。
由图4可以看出，首先出现的现象是两台一次风机压力、电流波动，一次风压最高到9.9kPa，接近失速区，最终造成风机失速。处理过程中减负荷，希望通过拉停磨煤机保证风压，而一次风压一直较低。后来将失速的风机动叶关小，一次风压才稳定回升，而在一次风压回升中造成其携带的煤粉量增加（而计算的给煤量不变），给水量不变，最终导致分离器出口温度高，锅炉MFT。
图3 一次风机性能曲线
图4 #3炉风机失速过程曲线
导致此次失速的原因：#3炉因脱硝喷氨空预器堵塞，使得一次风管路阻力增大，一次风机出口压力大于10kPa，引起一次风机动叶开度增大。从图2风机特性曲线可以看出，随着管路阻力增大，风机动叶开度也增大，风机运行点进入不稳定工况区，从而引起失速。
2.2 一次风机失速处理方法
处理失速方法的本质是设法减小冲角，恢复叶片线形绕流。在实际运行中，当风机发生单侧出入口差压高高报警或失速报警，风机进入危险区域运行时，为避免风机失速，应采取以下3种紧急处理方法：
（1）迅速关小失速风机的动叶开度，相应关小未失速风机的动叶开度，使并联运行的2台风机动叶开度、电流相接近，使风机快速脱离失速工况。
（2）必要时快速降低机组负荷，同时关小风机动叶开度，直至风机恢复正常运行。
（3）尽量调节2台风机风量相平衡。
2.3 轴流式一次风机失速的预防措施针对此次轴流式一次风机的失速产生的原因，在运行过程中，应采取如下4种措施以防止轴流式
一次风机失速的发生：
（1）一次风母管风压运行中不得超过9.5 kPa。目前，已经将一次风母管风压自动给定值设为：3台磨煤机以下，8.0 kPa；4、5台磨煤机及以上，8.5 kPa（原5台磨煤机及以上，9.0kPa）。在磨煤机运行台数变化时，一次风压给定值经惯性模块缓慢变化。
（2）一次风母管风压偏置修改应逐步进行，推荐的步进量以0.1 kPa为宜。
（3）磨煤机一次风量调整应缓慢进行，不得大开大关。磨煤机启动、停运时的通风调整应密切监视一次风母管压力以及其他磨煤机的风量。必须在冷、热风调节风门关闭的情况下，才能进行开、关磨煤机进口冷、热一次风快关门或出口快关门的操作。
（4）2台一次风机并列运行，应至少保证3台磨煤机的流通通道。保持流通通道时，可以使用备用磨煤机，以保持冷风快关门和冷风调节风门全开。
3 结束语
从#3炉一次风机失速以及同类型机组情况来看，一次风机在出口风压较高接近10 kPa，动叶开度较大的情况下，极易失速。或者在运行磨煤机跳闸以及运行磨煤机一次风量快速减小的情况下，也易诱发失速。一旦发生失速，如果不能及时发现并且迅速处理的话，可能引起磨煤机跳闸，甚至引起锅炉主燃料跳闸事故。
因此，应采取合理的运行调节方式，以防止失速的发生。一旦风机发生失速，迅速关小失速风机的动叶开度，相应关小未失速风机的动叶开度，使并联运行的2台风机动叶开度、电流相接近，使风机快速脱离失速工况。保证风机稳定运行，以避免事故的发生。
关键词：轴流式一次风机；失速；产生机理；预防措施
0 引言
浙能乐清电厂二期2×660 MW 机组为上海锅炉厂生产的超临界参数变压运行螺旋管圈直流炉，单炉膛、一次中间再热、采用四角切圆燃烧方式、固态排渣、全钢悬吊Ⅱ型结构、露天布置燃煤锅炉。配备2台沈阳鼓风机厂生产的型号为AST～1792/l120的动叶可调轴流式一次风机。动叶调节范围为10°-55°（对应动叶开度0% ～100% ），设计风量为466.5t/h，设计静压为11258 Pa，风机转速为1 490 r/min。
1 轴流式一次风机失速机理
轴流式一次风机叶片通常是机翼型的，叶片气流方向如图1所示。当空气顺着机翼叶片进口端（冲角α=0。）按图la所示的流向流人时，叶片背部和腹部的平滑“边界层”处的气流呈流线形。作用于叶片上的力有2种：一种是垂直于叶面的升力，另一种平行于叶片的阻力，升力≥阻力。当空气流人叶片的方向偏离了叶片的进口角时，它与叶片形成正冲角（α>0。），如图1b所示。当冲角增大至临界值时，叶背的边界层受到破坏，在叶背的尾端出现涡流区，即所谓“失速”现象。随着冲角α的增大，脱离现象更为严重，甚至出现部分流道阻塞的情况。此时作用于叶片的升力大幅度降低，阻力大幅度增加，压头降低。
图1 轴流式风机叶片气流方向
动叶调节轴流式一次风机的特性曲线如图2所示，其中，鞍形曲线 为风机不同安装角的失速点连线，工况点落在马鞍形曲线的左上方，均为不稳定工况区，这条线也称为失速线。由图2可以看出，在同一叶片角度下，管路阻力越大，风机出口风压越高，风机运行越接近于不稳定工况区。在管路阻力特性不变的情况下，风机动叶开度越大，风机运行点越接近不稳定工况区。
图2 动叶调节轴流式风机特性曲线
在正常运行中，风机流量异常降低可能导致风机失速，常见原因有如下3种：
（1）风机出口挡板故障导致其突然关闭或部分关闭，或挡板误动。
（2）在变负荷过程中，由于调节失灵或误操作致使2台风机风量严重不平衡。
（3）风机出入口风道堵塞，如人口滤网堵塞或空气预热器严重积灰。 .
2 轴流式一次风机失速分析
2.1 失速情况描述及分析
2013年1月8日，#3机组负荷562MW，制粉系统A、B、C、E、F磨煤机运行，总煤量215t/h，一次风机电流大幅晃动（上下波动30A左右），一次风母管压力波动大（最大波动为5.3kPa到9.9kPa），一次风机失速。因一次风压过低，手动拉停F磨煤机，E磨煤机一次风量低跳闸，并由于水煤比失调最终导致了锅炉主燃料跳闸MFT。
由图4可以看出，首先出现的现象是两台一次风机压力、电流波动，一次风压最高到9.9kPa，接近失速区，最终造成风机失速。处理过程中减负荷，希望通过拉停磨煤机保证风压，而一次风压一直较低。后来将失速的风机动叶关小，一次风压才稳定回升，而在一次风压回升中造成其携带的煤粉量增加（而计算的给煤量不变），给水量不变，最终导致分离器出口温度高，锅炉MFT。
图3 一次风机性能曲线
图4 #3炉风机失速过程曲线
导致此次失速的原因：#3炉因脱硝喷氨空预器堵塞，使得一次风管路阻力增大，一次风机出口压力大于10kPa，引起一次风机动叶开度增大。从图2风机特性曲线可以看出，随着管路阻力增大，风机动叶开度也增大，风机运行点进入不稳定工况区，从而引起失速。
2.2 一次风机失速处理方法
处理失速方法的本质是设法减小冲角，恢复叶片线形绕流。在实际运行中，当风机发生单侧出入口差压高高报警或失速报警，风机进入危险区域运行时，为避免风机失速，应采取以下3种紧急处理方法：
（1）迅速关小失速风机的动叶开度，相应关小未失速风机的动叶开度，使并联运行的2台风机动叶开度、电流相接近，使风机快速脱离失速工况。
（2）必要时快速降低机组负荷，同时关小风机动叶开度，直至风机恢复正常运行。
（3）尽量调节2台风机风量相平衡。
2.3 轴流式一次风机失速的预防措施针对此次轴流式一次风机的失速产生的原因，在运行过程中，应采取如下4种措施以防止轴流式
一次风机失速的发生：
（1）一次风母管风压运行中不得超过9.5 kPa。目前，已经将一次风母管风压自动给定值设为：3台磨煤机以下，8.0 kPa；4、5台磨煤机及以上，8.5 kPa（原5台磨煤机及以上，9.0kPa）。在磨煤机运行台数变化时，一次风压给定值经惯性模块缓慢变化。
（2）一次风母管风压偏置修改应逐步进行，推荐的步进量以0.1 kPa为宜。
（3）磨煤机一次风量调整应缓慢进行，不得大开大关。磨煤机启动、停运时的通风调整应密切监视一次风母管压力以及其他磨煤机的风量。必须在冷、热风调节风门关闭的情况下，才能进行开、关磨煤机进口冷、热一次风快关门或出口快关门的操作。
（4）2台一次风机并列运行，应至少保证3台磨煤机的流通通道。保持流通通道时，可以使用备用磨煤机，以保持冷风快关门和冷风调节风门全开。
3 结束语
从#3炉一次风机失速以及同类型机组情况来看，一次风机在出口风压较高接近10 kPa，动叶开度较大的情况下，极易失速。或者在运行磨煤机跳闸以及运行磨煤机一次风量快速减小的情况下，也易诱发失速。一旦发生失速，如果不能及时发现并且迅速处理的话，可能引起磨煤机跳闸，甚至引起锅炉主燃料跳闸事故。
因此，应采取合理的运行调节方式，以防止失速的发生。一旦风机发生失速，迅速关小失速风机的动叶开度，相应关小未失速风机的动叶开度，使并联运行的2台风机动叶开度、电流相接近，使风机快速脱离失速工况。保证风机稳定运行，以避免事故的发生。