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1、风机的喘振保护构成原理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，风机及管道会产生强烈的振动，噪声显著增高等不正常工况， 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的则是旋转脱流或称旋转失速现象。这两种工况是不 同的，但是它们又有一定的关系。象17如下图图所示：轴流风机Q-H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下降，并小于管路中的压力，因为风道系 统容
2、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 低倒相应的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 F-K-C-D-F 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 引起共振，风机发生了喘振
3、。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：a）风机的工作点落在具有驼峰形Q-H性能曲线的不稳定区域内；b）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；c）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Q-H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。旋转脱流发生在图5-18所示的风机Q-H性能曲 线峰值以左的整个不稳定区域；而喘振只发生在Q-H性能曲线向右上方倾斜部分。旋
4、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，如图5-19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（压力表）的读数应该为
5、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发 出报警信号，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
6、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，所以当风机减少流量时，小风量使轴向 速度降低而造成的气流冲角的改变，恰好由动叶安装角的改变得以补偿，使气流的冲角不至 于增大，于是风机不会产生旋转脱流，更不会产生喘振。动叶安装角减小时，风机不稳定区 越来越小，这对风机的稳定运行是非常有利的。防止喘振的具体措施：1）使泵或风机的流量恒大于QK。如果系统中所需要的流量小于QK时，可装设再循环 管或自动排出阀门，使风机的排出流量恒大于QK.喘振报警装置2）如果管路性能曲线不经过坐标原点时，改变风机的
7、转速，也可能得到稳定的运行工况。 通过风机各种转速下性能曲线中最高压力点的抛物线，将风机的性能曲线分割为两部分，右 边为稳定工作区，左边为不稳定工作区，当管路性能曲线经过坐标原点时，改变转速并无效 果，因此时各转速下的工作点均是相似工况点。3）对轴流式风机采用可调叶片调节。当系统需要的流量减小时，则减小其安装角，性能曲线下移，临界点向左下方移动，输出流量也相应减小。4）最根本的措施是尽量避免采用具有驼峰形性能曲线的风机，而采用性能曲线平直向下 倾斜的风机。失速和喘振是两种不同的概念，失速是叶片结构特性造成的一种流体动力现象，它的一 些基本特性，例如：失速区的旋转速度、脱流的起始点、消失点等，都有它自己的规律，不 受风机系统的容积和形状的影响。喘振是风机性能与管道装置耦合后振荡特性的一种表现形式，它的振幅、频率等基本特 性受风机管道系统容积的支配，其流量、压力功率的波动是由不稳定工况区造成的，但是试 验研究表明，喘振现象的出现总是与叶道内气流的脱流密切相关，而冲角的增大也与流量的 减小有关。所以，在出现喘振的不稳定工况区内必定会出现旋转脱流。
