風機的喘振保護構成原理
軸流(liu)(liu)(liu)風(feng)機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)性能曲線的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)左半部具(ju)有一(yi)個馬鞍形的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)區(qu)(qu)(qu)域,在(zai)(zai)(zai)(zai)此區(qu)(qu)(qu)段運行有時(shi)(shi)會出現(xian)風(feng)機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)流(liu)(liu)(liu)量(liang)(liang)(liang)、壓(ya)(ya)頭(tou)(tou)和功率的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)大(da)幅度脈動,風(feng)機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)及管(guan)(guan)道會產(chan)生(sheng)強烈的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)振(zhen)動,噪聲顯著增高等不正(zheng)常工(gong)(gong)(gong)(gong)況(kuang)(kuang),一(yi)般稱為(wei)(wei)“喘振(zhen)”,這一(yi)不穩定工(gong)(gong)(gong)(gong)況(kuang)(kuang)區(qu)(qu)(qu)稱為(wei)(wei)喘振(zhen)區(qu)(qu)(qu)。實(shi)際上,喘振(zhen)僅僅是(shi)(shi)(shi)(shi)不穩定工(gong)(gong)(gong)(gong)況(kuang)(kuang)區(qu)(qu)(qu)內(nei)可能遇(yu)到(dao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)現(xian)象(xiang),而(er)在(zai)(zai)(zai)(zai)該區(qu)(qu)(qu)域內(nei)必然要出現(xian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)則是(shi)(shi)(shi)(shi)旋(xuan)轉(zhuan)脫流(liu)(liu)(liu)或稱旋(xuan)轉(zhuan)失(shi)速現(xian)象(xiang)。這兩(liang)種工(gong)(gong)(gong)(gong)況(kuang)(kuang)是(shi)(shi)(shi)(shi)不同的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de),但是(shi)(shi)(shi)(shi)它們又有一(yi)定的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)關(guan)系。象(xiang)17如(ru)下圖(tu)圖(tu)所(suo)示:軸流(liu)(liu)(liu)風(feng)機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)Q-H性能曲線,若用節流(liu)(liu)(liu)調節方法減少風(feng)機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)流(liu)(liu)(liu)量(liang)(liang)(liang),如(ru)風(feng)機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)工(gong)(gong)(gong)(gong)作(zuo)(zuo)(zuo)點(dian)(dian)(dian)(dian)在(zai)(zai)(zai)(zai)K點(dian)(dian)(dian)(dian)右側(ce),則風(feng)機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)工(gong)(gong)(gong)(gong)作(zuo)(zuo)(zuo)是(shi)(shi)(shi)(shi)穩定的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)。當風(feng)機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)流(liu)(liu)(liu)量(liang)(liang)(liang)Q < QK時(shi)(shi),這時(shi)(shi)風(feng)機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)所(suo)產(chan)生(sheng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)最大(da)壓(ya)(ya)頭(tou)(tou)將隨(sui)之下降(jiang),并小于管(guan)(guan)路中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)壓(ya)(ya)力(li),因(yin)為(wei)(wei)風(feng)道系統(tong)容量(liang)(liang)(liang)較大(da),在(zai)(zai)(zai)(zai)這一(yi)瞬間風(feng)道中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)壓(ya)(ya)力(li)仍為(wei)(wei)HK,因(yin)此風(feng)道中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)壓(ya)(ya)力(li)大(da)于風(feng)機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)所(suo)產(chan)生(sheng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)壓(ya)(ya)頭(tou)(tou)使氣流(liu)(liu)(liu)開始反方向倒(dao)流(liu)(liu)(liu),由(you)風(feng)道倒(dao)入風(feng)機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)中(zhong)(zhong)(zhong),工(gong)(gong)(gong)(gong)作(zuo)(zuo)(zuo)點(dian)(dian)(dian)(dian)由(you)K點(dian)(dian)(dian)(dian)迅(xun)速移至C點(dian)(dian)(dian)(dian)。但是(shi)(shi)(shi)(shi)氣流(liu)(liu)(liu)倒(dao)流(liu)(liu)(liu)使風(feng)道系統(tong)中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)風(feng)量(liang)(liang)(liang)減小,因(yin)而(er)風(feng)道中(zhong)(zhong)(zhong)壓(ya)(ya)力(li)迅(xun)速下降(jiang),工(gong)(gong)(gong)(gong)作(zuo)(zuo)(zuo)點(dian)(dian)(dian)(dian)沿(yan)著CD線迅(xun)速下降(jiang)至流(liu)(liu)(liu)量(liang)(liang)(liang)Q=0時(shi)(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)D點(dian)(dian)(dian)(dian),此時(shi)(shi)風(feng)機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)供給的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)風(feng)量(liang)(liang)(liang)為(wei)(wei)零(ling)。由(you)于風(feng)機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)在(zai)(zai)(zai)(zai)繼續運轉(zhuan),所(suo)以當風(feng)道中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)壓(ya)(ya)力(li)降(jiang)低倒(dao)相應(ying)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)D點(dian)(dian)(dian)(dian)時(shi)(shi),風(feng)機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)又開始輸(shu)出流(liu)(liu)(liu)量(liang)(liang)(liang),為(wei)(wei)了(le)與(yu)風(feng)道中(zhong)(zhong)(zhong)壓(ya)(ya)力(li)相平(ping)衡,工(gong)(gong)(gong)(gong)況(kuang)(kuang)點(dian)(dian)(dian)(dian)又從D跳(tiao)至相應(ying)工(gong)(gong)(gong)(gong)況(kuang)(kuang)點(dian)(dian)(dian)(dian)F。只要外界所(suo)需的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)流(liu)(liu)(liu)量(liang)(liang)(liang)保持(chi)小于QK,上述過程又重復(fu)出現(xian)。如(ru)果(guo)風(feng)機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)工(gong)(gong)(gong)(gong)作(zuo)(zuo)(zuo)狀態按F-K-C-D-F周而(er)復(fu)始地(di)進行,這種循環(huan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)頻率如(ru)與(yu)風(feng)機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)系統(tong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)振(zhen)蕩頻率合拍時(shi)(shi),就(jiu)會引起共振(zhen),風(feng)機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)發生(sheng)了(le)喘振(zhen)。
風(feng)(feng)機(ji)在喘振(zhen)區工作時,流量急劇波動,產(chan)生氣流的撞擊(ji),使風(feng)(feng)機(ji)發生強烈(lie)的振(zhen)動,噪聲增大(da)(da),而且風(feng)(feng)壓不斷晃動,風(feng)(feng)機(ji)的容量與(yu)壓頭(tou)越(yue)(yue)大(da)(da),則喘振(zhen)的危(wei)害性越(yue)(yue)大(da)(da)。故風(feng)(feng)機(ji)產(chan)生喘振(zhen)應具備下述條(tiao)件:
a)風機(ji)的(de)工作點落(luo)在具有駝(tuo)峰形Q-H性(xing)能曲線的(de)不穩(wen)定(ding)區域內;
b)風道(dao)系(xi)統(tong)具有(you)足(zu)夠大的容積,它(ta)與風機組成(cheng)一(yi)個彈性的空氣動力系(xi)統(tong);
c)整個(ge)循(xun)環(huan)的頻率與系(xi)統的氣流振(zhen)蕩頻率合拍(pai)時,產(chan)生(sheng)共振(zhen)。
![]() 軸流風機的Q-H性能曲線 |
旋轉(zhuan)脫(tuo)流(liu)(liu)與喘(chuan)振的(de)(de)(de)(de)發(fa)生(sheng)(sheng)(sheng)都是在(zai)Q-H性能曲(qu)線(xian)左(zuo)側的(de)(de)(de)(de)不穩定區(qu)域,所以它們是密切相關(guan)的(de)(de)(de)(de),但是旋轉(zhuan)脫(tuo)流(liu)(liu)與喘(chuan)振有著本質的(de)(de)(de)(de)區(qu)別。旋轉(zhuan)脫(tuo)流(liu)(liu)發(fa)生(sheng)(sheng)(sheng)在(zai)圖5-18所示的(de)(de)(de)(de)風(feng)機(ji)Q-H性能曲(qu)線(xian)峰值以左(zuo)的(de)(de)(de)(de)整(zheng)個不穩定區(qu)域;而(er)喘(chuan)振只發(fa)生(sheng)(sheng)(sheng)在(zai)Q-H性能曲(qu)線(xian)向右上方傾斜部分。旋轉(zhuan)脫(tuo)流(liu)(liu)的(de)(de)(de)(de)發(fa)生(sheng)(sheng)(sheng)只決(jue)定葉(xie)輪本身葉(xie)片結構性能、氣流(liu)(liu)情況等(deng)因素(su),與風(feng)道(dao)系統(tong)的(de)(de)(de)(de)容量、形(xing)狀(zhuang)等(deng)無(wu)關(guan)。旋轉(zhuan)對(dui)風(feng)機(ji)的(de)(de)(de)(de)正常運轉(zhuan)影響不如(ru)喘(chuan)振這樣(yang)嚴重。
風機在(zai)運行時(shi)(shi)發(fa)生(sheng)(sheng)喘振(zhen)(zhen),情(qing)況就不相(xiang)同。喘振(zhen)(zhen)時(shi)(shi),風機的(de)(de)流(liu)量、全壓和功率產生(sheng)(sheng)脈動或大幅度的(de)(de)脈動,同時(shi)(shi)伴有(you)明顯(xian)的(de)(de)噪聲(sheng),有(you)時(shi)(shi)甚至是高分貝的(de)(de)噪聲(sheng)。喘振(zhen)(zhen)時(shi)(shi)的(de)(de)振(zhen)(zhen)動有(you)時(shi)(shi)是很(hen)劇烈的(de)(de),損壞風機與管道系(xi)統。所以喘振(zhen)(zhen)發(fa)生(sheng)(sheng)時(shi)(shi),風機無(wu)法運行。
軸流(liu)(liu)風(feng)機(ji)在葉(xie)輪(lun)進口處裝(zhuang)(zhuang)置喘(chuan)振(zhen)(zhen)報(bao)(bao)警裝(zhuang)(zhuang)置,該(gai)裝(zhuang)(zhuang)置是(shi)(shi)(shi)由一根皮(pi)托(tuo)(tuo)管(guan)(guan)(guan)布置在葉(xie)輪(lun)的(de)(de)(de)前方,皮(pi)托(tuo)(tuo)管(guan)(guan)(guan)的(de)(de)(de)開(kai)(kai)口對(dui)著(zhu)葉(xie)輪(lun)的(de)(de)(de)旋轉方向,如圖5-19示。皮(pi)托(tuo)(tuo)管(guan)(guan)(guan)是(shi)(shi)(shi)將(jiang)一根直管(guan)(guan)(guan)的(de)(de)(de)端部彎成90°(將(jiang)皮(pi)托(tuo)(tuo)管(guan)(guan)(guan)的(de)(de)(de)開(kai)(kai)口對(dui)著(zhu)氣(qi)(qi)流(liu)(liu)方向),用一U形管(guan)(guan)(guan)與皮(pi)托(tuo)(tuo)管(guan)(guan)(guan)相連,則U形管(guan)(guan)(guan)(壓(ya)(ya)(ya)(ya)力(li)(li)(li)表)的(de)(de)(de)讀數應該(gai)為(wei)氣(qi)(qi)流(liu)(liu)的(de)(de)(de)動(dong)(dong)能(動(dong)(dong)壓(ya)(ya)(ya)(ya))與靜(jing)壓(ya)(ya)(ya)(ya)之(zhi)和(he)(全壓(ya)(ya)(ya)(ya))。在正常情(qing)況下,皮(pi)托(tuo)(tuo)管(guan)(guan)(guan)所測到的(de)(de)(de)氣(qi)(qi)流(liu)(liu)壓(ya)(ya)(ya)(ya)力(li)(li)(li)為(wei)負(fu)值,因為(wei)它測到的(de)(de)(de)是(shi)(shi)(shi)葉(xie)輪(lun)前的(de)(de)(de)壓(ya)(ya)(ya)(ya)力(li)(li)(li)。但是(shi)(shi)(shi)當(dang)風(feng)機(ji)進入喘(chuan)振(zhen)(zhen)區工作(zuo)時(shi),由于(yu)氣(qi)(qi)流(liu)(liu)壓(ya)(ya)(ya)(ya)力(li)(li)(li)產生大幅(fu)度(du)波(bo)動(dong)(dong),所以皮(pi)托(tuo)(tuo)管(guan)(guan)(guan)測到的(de)(de)(de)壓(ya)(ya)(ya)(ya)力(li)(li)(li)亦是(shi)(shi)(shi)一個波(bo)動(dong)(dong)的(de)(de)(de)值。為(wei)了(le)使皮(pi)托(tuo)(tuo)管(guan)(guan)(guan)發送的(de)(de)(de)脈(mo)沖壓(ya)(ya)(ya)(ya)力(li)(li)(li)能通過壓(ya)(ya)(ya)(ya)力(li)(li)(li)開(kai)(kai)關發出報(bao)(bao)警信號,皮(pi)托(tuo)(tuo)管(guan)(guan)(guan)的(de)(de)(de)報(bao)(bao)警值是(shi)(shi)(shi)這樣規(gui)定的(de)(de)(de):當(dang)動(dong)(dong)葉(xie)片處于(yu)最小角度(du)位置(-30°)用一U形管(guan)(guan)(guan)測得風(feng)機(ji)葉(xie)輪(lun)前的(de)(de)(de)壓(ya)(ya)(ya)(ya)力(li)(li)(li)再加上2000Pa壓(ya)(ya)(ya)(ya)力(li)(li)(li),作(zuo)為(wei)喘(chuan)振(zhen)(zhen)報(bao)(bao)警裝(zhuang)(zhuang)置的(de)(de)(de)報(bao)(bao)警整定值。當(dang)運行工況超(chao)過喘(chuan)振(zhen)(zhen)極限時(shi),通過皮(pi)托(tuo)(tuo)管(guan)(guan)(guan)與差壓(ya)(ya)(ya)(ya)開(kai)(kai)關,利(li)用聲(sheng)光(guang)向控制臺發出報(bao)(bao)警信號,要(yao)求運行人員及時(shi)處理,使風(feng)機(ji)返回(hui)正常工況運行。
為防止(zhi)軸(zhou)流(liu)風(feng)機(ji)(ji)在(zai)(zai)(zai)運行時工作(zuo)(zuo)(zuo)點落在(zai)(zai)(zai)旋轉脫流(liu)、喘振(zhen)區(qu)內(nei),在(zai)(zai)(zai)選(xuan)擇(ze)軸(zhou)流(liu)風(feng)機(ji)(ji)時應仔(zi)細核實風(feng)機(ji)(ji)的(de)經常工作(zuo)(zuo)(zuo)點是否落在(zai)(zai)(zai)穩定區(qu)內(nei),同時在(zai)(zai)(zai)選(xuan)擇(ze)調節方法時,需注意工作(zuo)(zuo)(zuo)點的(de)變化情(qing)況,動葉(xie)可(ke)調軸(zhou)流(liu)風(feng)機(ji)(ji)由(you)于(yu)改變動葉(xie)的(de)安裝角(jiao)進行調節,所以當風(feng)機(ji)(ji)減少流(liu)量時,小(xiao)風(feng)量使軸(zhou)向速度降低而造成的(de)氣流(liu)沖角(jiao)的(de)改變,恰好由(you)動葉(xie)安裝角(jiao)的(de)改變得以補(bu)償,使氣流(liu)的(de)沖角(jiao)不至于(yu)增大,于(yu)是風(feng)機(ji)(ji)不會(hui)產(chan)生(sheng)旋轉脫流(liu),更不會(hui)產(chan)生(sheng)喘振(zhen)。動葉(xie)安裝角(jiao)減小(xiao)時,風(feng)機(ji)(ji)不穩定區(qu)越來(lai)越小(xiao),這對風(feng)機(ji)(ji)的(de)穩定運行是非常有利的(de)。
防止喘振的具體措施:
1)使(shi)泵或(huo)風機(ji)的流量恒大于QK。如果系統中所需要的流量小于QK時(shi),可裝設再循環管或(huo)自動排出閥門,使(shi)風機(ji)的排出流量恒大于QK.
![]() 喘振報警裝置 |
2)如(ru)果管路性能(neng)曲(qu)(qu)線(xian)不經過(guo)坐標原點(dian)時,改變風(feng)(feng)機(ji)的(de)轉速(su),也可能(neng)得到(dao)穩(wen)定的(de)運行工(gong)(gong)況。通(tong)過(guo)風(feng)(feng)機(ji)各(ge)種轉速(su)下性能(neng)曲(qu)(qu)線(xian)中最高(gao)壓力點(dian)的(de)拋物線(xian),將風(feng)(feng)機(ji)的(de)性能(neng)曲(qu)(qu)線(xian)分(fen)割為兩(liang)部分(fen),右邊為穩(wen)定工(gong)(gong)作(zuo)區,左邊為不穩(wen)定工(gong)(gong)作(zuo)區,當管路性能(neng)曲(qu)(qu)線(xian)經過(guo)坐標原點(dian)時,改變轉速(su)并(bing)無效果,因此時各(ge)轉速(su)下的(de)工(gong)(gong)作(zuo)點(dian)均(jun)是(shi)相似工(gong)(gong)況點(dian)。
3)對軸流(liu)式風機采用可調葉片調節。當系統需要的流(liu)量(liang)減小(xiao)時(shi),則減小(xiao)其安(an)裝角,性能曲線下(xia)(xia)移,臨(lin)界(jie)點(dian)向左下(xia)(xia)方移動,輸出流(liu)量(liang)也相應減小(xiao)。
4)最(zui)根本的(de)措施是盡(jin)量避免采(cai)用具有(you)駝峰形性(xing)能曲線的(de)風(feng)(feng)機(ji),而采(cai)用性(xing)能曲線平直向下傾斜的(de)風(feng)(feng)機(ji)。
失速(su)和喘振(zhen)是兩種不(bu)同的(de)概念,失速(su)是葉片(pian)結構特(te)性(xing)造成(cheng)的(de)一(yi)種流(liu)體動力現(xian)象(xiang),它(ta)(ta)的(de)一(yi)些(xie)基本特(te)性(xing),例如:失速(su)區的(de)旋轉速(su)度、脫(tuo)流(liu)的(de)起(qi)始點、消失點等(deng),都有它(ta)(ta)自己(ji)的(de)規律,不(bu)受(shou)風機系統的(de)容積和形(xing)狀的(de)影響。
喘振(zhen)是(shi)風(feng)機(ji)性能與管(guan)道裝置(zhi)耦合后振(zhen)蕩特性的(de)(de)一種表現(xian)(xian)形式,它(ta)的(de)(de)振(zhen)幅、頻(pin)率等基本(ben)特性受風(feng)機(ji)管(guan)道系統(tong)容積的(de)(de)支配,其流量(liang)(liang)、壓力功率的(de)(de)波動是(shi)由不穩定工況(kuang)區造成(cheng)的(de)(de),但是(shi)試(shi)驗研究表明,喘振(zhen)現(xian)(xian)象的(de)(de)出現(xian)(xian)總是(shi)與葉道內(nei)氣流的(de)(de)脫流密切相關,而沖角的(de)(de)增大(da)也與流量(liang)(liang)的(de)(de)減小有關。所以,在出現(xian)(xian)喘振(zhen)的(de)(de)不穩定工況(kuang)區內(nei)必定會出現(xian)(xian)旋轉脫流。

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