旋转失速是离心引风机的一种典型故障,如得不到遏制,则可能进一步导致喘振。旋转失速会破坏叶轮内部流场的不均匀性,产生额外的气动载荷,严重时可能诱发叶片高应力点处的疲劳、断裂,使风机的效率下降,引起机壳本体和连接管道的剧烈振动,造成事故隐患。
当进入叶轮的气体流量低于额定流量时,气体进入叶轮的径向速度减少,在叶片的后缘点附近产生涡流,从而引起气流从叶片背部分离,气流在叶片背面的流动恶化,升力减小,阻力却急剧增加,*终导致失速 。此时,从固定于叶轮上的相对坐标系来看,旋转脱离团以角频率ω1的角频率旋转,而从叶轮之外的绝对坐标系来看,旋转脱离团是以(ω-ω1)的角频率旋转的,方向与转子的旋转方向相同,其中ω为转子的旋转频率。因此,风机发生旋转失速故障时,转子的异常振动将同时出现ω1和(ω-ω1)两个特征频率 。由其计算公式可知,叶轮失速频率(ω-ω1)大概在0.5~0.8转速频率ω的范围内。
此外由旋转失速引起的设备振动不同于其他机械故障的振动 ,转子的不平衡和不对中可能使转子振幅较高,但在机壳和管道上并不一定感觉到明显的振动;属于气流激振一类的旋转失速却与此不同,有时在转子上测得的振幅虽然不太高,然而在机壳和管道却表现出剧烈的振动。另外旋转失速所引起的振动随负荷、压力及流量的改变而变化。 故障处理 进风口进气量不足是导致风机发生旋转失速故障的常见原因,依据这一思路,对现场风机的管网情况进行了认真检查,与风机连接的管道直径为1.7m左右,根据管网的设计经验,为保证气流顺畅,引风机的直管道距离应大于管道直径的1.5倍 ,而现场的引风机直管道的长度仅为1.5m,该管网的设计显然违背了这一原则。由于引风机直管道长度不够,不能保证相对稳定的气流供应,致使引风机的实际气体流量在风门全开的情况下仍小于设计流量,造成了旋转失速。若要彻底解决这一问题,就需要尽可能地延长该引风机进气直管道的长度,但受现场实际空间所限,很难对进气直管道的长度进行改进,见图5。遵循增加引风机进气量的这一解决思路,仔细检查该进气管道各部,*终决定将进气管道与风机连接90°弯头处的人孔盖敞开,通过直通大气来缓解进口管道的进气量不足。