離心引風機機殼和管道振動劇烈,頻率為葉輪的失速頻率(w-w1),軸承座的振值相對較小,頻譜中旋轉脫離團w1和(w-w1)并未成對出現,仍可判斷為風機旋轉失速故障。通過將風機進口管道90°彎頭處人孔蓋敞開來緩解進氣量不足這一簡易方法,為現場解決旋轉失速故障的措施開辟了新思路。

旋轉失速是離心引風機的一種典型故障,如得不到遏制,則可能進一步導致喘振。旋轉失速會破壞葉輪內部流場的不均勻性,產生額外的氣動載荷,嚴重時可能誘發葉片高應力點處的疲勞、斷裂,使風機的效率下降,引起機殼本體和連接管道的劇烈振動,造成事故隱患。
當進入葉輪的氣體流量低于額定流量時,氣體進入葉輪的徑向速度減少,在葉片的后緣點附近產生渦流,從而引起氣流從葉片背部分離,氣流在葉片背面的流動惡化,升力減小,阻力卻急劇增加,最終導致失速[1] 。此時,從固定于葉輪上的相對坐標系來看,旋轉脫離團以角頻率ω1的角頻率旋轉,而從葉輪之外的絕對坐標系來看,旋轉脫離團是以(ω-ω1)的角頻率旋轉的,方向與轉子的旋轉方向相同,其中ω為轉子的旋轉頻率。因此,風機發生旋轉失速故障時,轉子的異常振動將同時出現ω1和(ω-ω1)兩個特征頻率[2] 。由其計算公式可知,葉輪失速頻率(ω-ω1)大概在0.5~0.8轉速頻率ω的范圍內。
此外由旋轉失速引起的設備振動不同于其他機械故障的振動[3] ,轉子的不平衡和不對中可能使轉子振幅較高,但在機殼和管道上并不一定感覺到明顯的振動;屬于氣流激振一類的旋轉失速卻與此不同,有時在轉子上測得的振幅雖然不太高,然而在機殼和管道卻表現出劇烈的振動。另外旋轉失速所引起的振動隨負荷、壓力及流量的改變而變化。
故障處理
進風口進氣量不足是導致風機發生旋轉失速故障的常見原因,依據這一思路,對現場風機的管網情況進行了認真檢查,與風機連接的管道直徑為1.7m左右,根據管網的設計經驗,為保證氣流順暢,引風機的直管道距離應大于管道直徑的1.5倍[5] ,而現場的引風機直管道的長度僅為1.5m,該管網的設計顯然違背了這一原則。由于引風機直管道長度不夠,不能保證相對穩定的氣流供應,致使引風機的實際氣體流量在風門全開的情況下仍小于設計流量,造成了旋轉失速。若要徹底解決這一問題,就需要盡可能地延長該引風機進氣直管道的長度,但受現場實際空間所限,很難對進氣直管道的長度進行改進,見圖5。遵循增加引風機進氣量的這一解決思路,仔細檢查該進氣管道各部,最終決定將進氣管道與風機連接90°彎頭處的人孔蓋敞開(見圖6),通過直通大氣來緩解進口管道的進氣量不足。