CN201149003Y - 轴流风机喘振保护器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种轴流风机喘振保护器，解决了轴流风机的喘振问题。其特征在于在轴流风机的进风管、出风管的稳流段分别设置喘振探头和连接有旁通阀的旁通风道，两个喘振探头通过压差变送器连接周期计数器，周期计数器连接控制单元；控制单元分别连接报警显示系统、旁通阀和轴流风机电机。本实用新型通过设置的喘振探头对压差信号进行实时采集、实时分析，根据分析结果予以报警提示，进一步自动采取相应措施消除喘振，以保护发生喘振并处于喘振工作状态的轴流风机系统，确保设备和系统安全。

Description

轴流风机喘振保护器

所属技术领域：

本实用新型涉及风机与通风工程技术领域，更确切地说涉及一种轴流风机的喘振保护器。

背景技术：

喘振是发动机的一种不正常的工作状态，是由压气机内的空气流量和压气机转速偏离设计过多而引发的，是发动机的致命故障，严重时可能导致发动机停车甚至发动机致命损坏，所以喘振是一个不容忽视的问题。

轴流风机同样存在喘振问题。当轴流风机的叶栅中的气流发生旋转失速时，如果失速的类型为比较强烈的突变型，轴流风机与风机联合工作的管网系统容量较大时，就可能出现整个风机和管网系统的气流周期性振荡现象，这时轴流风机的压力、流量及风机前后压差等气动参数作大幅度的不减幅周期性脉动，致使风机系统及风机本身发生强烈振动，且有一种异常的噪声伴生，这种现象就是“喘振”。

轴流风机在高参数、大容量火力发电厂得到广泛应用，在美国、日本以及德国、法国、瑞典、丹麦等欧洲国家的大容量锅炉上也都广泛采用轴流风机和子午加速混流风机作为送风机和引风机。我国轴流风机起步较晚，近年来应用较快，比如上海鼓风机厂从西德兹怀布省肯TLT公司引进的FAF20-14-1型等动叶可调式混流风机用作大型锅炉送风机，成都电力机械厂及山东电力设备厂等也引进开发电站锅炉大型轴流吸风机。不过，在工程实践中曾出现喘振问题，产生一定的危害。据文献反映，喘振可将风机系统密封振坏，使机组停止工作；或者导致轴流风机叶片断裂，甚至发生叶轮飞出的重大事故。

现在，一些轴流风机厂家采取的措施是加装脱流测点的方法。这种方法是从国外风机厂家引进而来，就是采用在叶片后沿的叶轮外壳上加装脱流测点，当压力达186.69pa或现场标定数值时，压力开关激励脱流测点报警来防止喘振。但生产实践中使用效果很差，不能有效保护风机设备及其系统。

发明内容：

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足提供一种实时检测、消除喘振的保护器。

本实用新型采用的技术方案如下：包括轴流风机、进风管、出风管，其特征在于在轴流风机的进风管、出风管的稳流段分别设置喘振探头和连接有旁通阀的旁通风道，两个喘振探头通过压差变送器连接周期计数器，周期计数器连接控制单元；控制单元分别连接报警显示系统、旁通阀和轴流风机电机。

所述的压差变送器设有A/D转换模块。

所述的控制单元包括喘振分析模块和喘振控制模块，喘振分析模块连接周期计数器，喘振控制模块连接喘振分析模块、报警显示系统、旁通阀和轴流风机电机。

所述的压差变速器、周期计数器控制单元均可从市场采购或与厂家订购。

本实用新型的工作原理：

电厂锅炉烟风系统本身是一个具有自平衡能力的惯性系统，风机叶栅中气流失速是造成轴流风机喘振的根本原因。喘振是轴流风机及其管网系统耦合所产生的不减幅的周期性气流振荡。风机管网系统的容积V越大，系统阻力r越大，则喘振的周期愈长，而风机输送的工质密度ρ越小，温度T越低，则喘振的周期也越长。风机系统的数学模型经傅里叶变换，求解微分方程，结果为：

$P=1+\frac{A}{\mathrm{\πrc}}\underset{n=1}{\overset{\∞}{\mathrm{\Σ}}}\frac{1}{n}\·\frac{{\left(\mathrm{nwrc}\right)}^2}{1+{\left(\mathrm{nwrc}\right)}^2}\·[\frac{\sin \mathrm{nwt}}{\mathrm{rc}{\left(\mathrm{nw}\right)}^2}-\frac{\cos \mathrm{nwt}}{\mathrm{nw}}+\frac{1}{\mathrm{nw}}]$

风机正常工作时，两探头测得差压是稳定的。当轴流风机系统确有喘振发生或处于喘振工作状态时，通过2个喘振探头会测得周期性差压数值，这个差压数值处于增幅或不减幅的扩散周期变化过程。若这个周期性差压数值是不减幅或增幅的周期性数值，并经过三个周期的确认，即测到4个高点则报警。

任意给定某一时刻t₀，喘振探头测得压差信号为P₀，经压差变送器进行A/D转换后送给周期计数器，经过时间间隔t，记时间为t测得压差为P₁，经压差变送器再送入周期计数器进行比较，P₁≥P₀时，记P₀＝P₁；测量继续，再过一个Δt，又测得一个新的P₁，当P₁＜P₀时，记P₁＝P₀＝P_H1，测量再继续，再过一个Δt时间，再测得新的P₁，当P₁＜P₀，记P₀＝P₁，继续过一个Δt测量，当P₁＞P₀时，计P₁＝P₀＝P_L1。上述测量过程得到的P_H1和P_L1为第一个压差变化的峰值和谷值。

同时，继续重复上述过程，可测得P_H2、P_L2、P_H3、P_L3、P_H4、P_L4、P_H5、P_L5、P_H6、P_L6，直至P_H12、P_L12。

测量时间间隔Δt根据风机容量大小和烟风系统容量及所输送介质不同而定。根据发明人科研工作结果和生产实践经验。Δt一般为0.5～1.5秒。在火力发电厂锅炉烟风系统中，300MW机组及以下配用的轴流风机系统推荐Δt为0.5秒，600MW机组配用的轴流风机系统推荐的Δt取1秒，对于900MW以上火力发电机组所配用轴流风机系统推荐Δt取1.5秒。

周期计数器单元记住P_H1、P_L1、P_H2、P_L2、P_H3、P_L3、P_H4、P_L4、P_H5、P_L5、P_H6、P_L6、等峰谷值后，送入轴流风机喘振保护器控制单元进行比较：

(1)当出现P_H1≤P_H2≤P_H3时，则控制单元发出报警信号送至报警显示系统，提醒运行值班员注意检查，并做好事故应急准备。

(2)当出现P_H1≤P_H2≤P_H3≤P_H4≤P_H5≤P_H6时，则控制单元发出指令给旁通阀，同时发出指令开大轴流风机动叶或入口静叶，以维持系统风量不变为原则。

维持风量不变原则具体为轴流风机动叶或入口静叶开度增加量为[10％，防喘振旁通风道与风机出口风道流通面积之比]两参数的较大值。

(3)若继续测量出现P_H1≤P_H2≤P_H3≤P_H4≤P_H5≤P_H6≤P_H7≤P_H8≤P_H9……≤P_H12时，则控制单元发生指令给轴流风机二次控制回路，以保护设备。

由上述技术方案可知，本实用新型具有以下有益效果：对压差信号进行实时采集、实时分析，根据分析结果予以报警提示，进一步自动采取相应措施消除喘振，以保护发生喘振并处于喘振工作状态的轴流风机系统，确保设备和系统安全。另外，本实用新型克服了目前使用的脱流测点法的缺点，具有升级换代作用。本实用新型来源于生产现场试验和实践，实用价值大，推广前景好。

附图说明：

附图是本实用新型的结构示意图。

图中，1.进风管，2.旁通风道，3.轴流风机，4.旁通阀，5.出风管，6.喘振探头，7.压差变送器，8.周期计数器，9.控制单元，10.轴流风机电机，11.报警显示系统。

具体实施方式：

下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。

如附图所示，在轴流风机3的进风管1、出风管5的稳流段分别设置两个喘振探头6，通过这两个喘振探头6测得轴流风机3前后的差压。

在进风管1、出风管5上设置连接有旁通阀4的旁通风道2，一旦出现P_H1≤P_H2≤P_H3≤P_H4≤P_H5≤P_H6时，则控制单元9发出指令给旁通阀4，增大通过轴流风机3的风量，消除喘振。

两个喘振探头6通过压差变送器7连接周期计数器8。压差变送器7把差压信号进行A/D转换后送给周期计数器8。

周期计数器8连接控制单元9，其包括喘振分析模块和喘振控制模块，喘振控制模块分别连接报警显示系统11、旁通阀4和轴流风机电机10，以对应不同的处理情况。

Claims (1)

1、一种轴流风机喘振保护器，包括轴流风机、进风管、出风管，其特征在于在轴流风机(3)的进风管(1)、出风管(5)的稳流段分别设置喘振探头(6)和连接有旁通阀(4)的旁通风道(2)，两个喘振探头(6)通过压差变送器(7)连接周期计数器(8)，周期计数器(8)连接控制单元(9)；控制单元(9)分别连接报警显示系统(11)、旁通阀(4)和轴流风机电机(10)。

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