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轴流风机失速后,风量下降并伴随低频吼声

作者:云获客 来源: 技术分享 3 次浏览

轴流风机失速后,叶片吸力面流动分离,风量骤降,并出现低于转动频率的低频吼声。压力脉动与音色可把它和喘振、积灰及轴承故障分开。

轴流风机失速后,风量下降并伴随低频吼声

轴流风机靠叶片两侧的压差推动气体。气流只有贴着叶型走,吸力面与压力面的压差才稳得住。叶片相对来流的攻角过大时,吸力面后段的逆压梯度把边界层从壁面掀开,分离区堵住一部分流道,升力陡降,风机维持得住的风量就跟着下跌。这种下跌常常不是慢慢磨下去的,而是工况点越过失速边界后突然换到另一条流动状态。

攻角变大,多数时候不是叶片安装角被人拧过,而是来流自己变了。出口管网阻力升高、风门关得过死、进口滤网或导叶把轴向速度压低,以及进气箱里气流偏斜,都会让相对速度的方向变陡。工况点沿压力曲线向小流量一侧移动。曲线在失速线附近若比较陡,很小的阻力增量就会把运行点推进分离区,现场就表现为风量忽然不够用。

低频吼声从失速团发出

分离常常先占住少数叶片,再沿周向传染,形成一块缓慢移动的失速团。被堵住的流道几乎不再进气,旁边叶片的攻角被挤得更大,失速团因此能够自己维持并在叶轮里旋转。它扫过叶片的节奏低于转子的转动频率,压力脉动落在低频段。耳朵听到的是沉闷吼声,不是叶片掠过机壳固定件时那种尖细的啸叫。

吼声一起,出口动压下降,风量测量值明显变小,机壳上的压力表指针按同一节奏来回摆。摆动若和吼声合拍,脉动就来自气流,而不是测压管里存了水。管网容积较大、风机压力曲线又带驼峰时,脉动还可能发展成整台风机流量周期性往回倒,也就是喘振。喘振的周期更慢,风管会跟着明显喘气,机体轴向窜动也更重。旋转失速是喘振之前叶轮内部的分离阶段,两者可以相连,但不是同一个现象。

失速以后平均风量已经低于进入失速之前。电流多半会变,可单看电流升降并不可靠,因为不同叶型在小流量区的功率曲线方向并不一致。比较稳妥的组合是风量骤降、出口压力大幅脉动、同时出现低于转动频率的吼声。三者凑齐,才能把现象定成失速,而不是普通节流造成的风量减少。并联运行时,一台进入失速后风量下滑,另一台可能被顶向更大流量,整个管网的分配会突然扭曲。

进口畸变还会让失速团固定在某一扇区,而不是沿周向缓慢移动。此时吼声仍然偏低频,但振动相位相对机壳比较固定,靠近畸变的那一侧机壳脉动更强。纠正导流或清除进口遮挡后,这种单侧脉动应随之减弱。若全周脉动均匀地跟着失速团旋转,原因更多在整条阻力曲线,而不是某一处进口挡板。分点测压或沿机壳触摸,能看出脉动是围着转,还是钉在一个方位。

和机械故障分开来看

轴承滚道损伤的声音多带金属敲击,节奏跟转动频率、它的倍数以及滚动体经过滚道的频率有关。把听音棒贴在轴承座上最清楚,离开进风口就弱下来。失速吼声则在进风筒和机壳气流通道上最响,轴承温度和润滑状态可以仍然正常。先比较这两个位置的声音,再决定是查气流还是拆轴承。

叶轮积灰主要产生与转速同步的不平衡,振动可以很大,风量却不一定下跌,灰层突然脱落时振幅还会跳着变小。进口滤网慢慢堵死时,风量和压力连续变化,没有突然冒出来的低频吼声,清理之后工况沿原路返回。失速则常常带滞后:风门重新打开一截,流动不一定马上贴回叶面,阻力要再降一些,边界层才重新附着。

皮带打滑会让转子真正变慢,风量下降的同时转速测量对不上额定值,声音以摩擦尖叫为主。失速时转速基本不变,变的是叶片上的流动。核对转速,可以避免把传动问题当成气动问题整机拆开。叶片安装角过大或进口导叶开度与管网不匹配,也会提前进入失速,这类原因在转子转速正常时仍然成立。

处理时要把工况点拉回稳定区,方向是减小管网阻力、纠正进口偏流、避免并联时一台被挤过驼峰。加大电机或强行提高转速,消不掉攻角过大这个原因。吼声消失后若振动仍然高,再单独检查轴承间隙和动平衡。气流分离和机械损伤不要捆在一次检修里,否则拆完轴承,失速还会在原阻力下复现。