通风机稳定与非稳定工作区的优化

2023-06-22 理论教育版权反馈

【摘要】：因为在这一区间工作时，通风机的工作状态能自动地与管网的工作状态保持平衡，稳定地工作，所以我们把这一区间叫做通风机的稳定工作区。喘振现象发生后，风机运行的声音发生突变，风量和风压急剧地波动，机器及管网强烈地振动，如果不立即停机或采取其他人为措施消除之，将会造成机器严重破坏，故选用通风机时必须注意，应尽量避免在非稳定区工作，绝对禁止在喘振区工作。

通风机并不是在任何工况点都能稳定地工作的，这是由通风机的特性所决定的。

如图14-9所示，通风机的压力特性曲线有一个峰值，即在某一风量下风机的压力达到最大值，大于或小于这一风量时风机的压力就要下降。

图14-9 通风机的稳定和非稳定工作

如果风机的运行工况点在风机压力特性曲线峰值点D的右侧（即压力特性曲线的下降段），例如图中风机特性曲线与管网特性曲线R₁的交点B。此时若管网受到干扰，管网中阻力突然升高Δp，则管网中通过的风量将会减少Δq_V，这相当于管网特性曲线突然由R₁移至R′₁。为了适应管网中突然变化了的情况，风机立即进入B′点运行，输出的风量随之减少Δq_V，从风机特性曲线看，风机输出风量减少Δq_V时风压随之升高Δp，这与管网的变化是一致的。当干扰消失后，管网特性恢复到原来状态，风机又立即回复到B点工作。因为在这一区间工作时，通风机的工作状态能自动地与管网的工作状态保持平衡，稳定地工作，所以我们把这一区间叫做通风机的稳定工作区。

如果风机的运行工况点在风机压力特性曲线峰值点D的左侧（即压力特性曲线的上升段），例如图中风机特性曲线与管网特性曲线R₂的交点C。此时若管网受到干扰，管网中阻力突然升高Δp，则管网中通过的风量将会减少Δq_V，这相当于管网特性曲线突然由R₂移至R′₂。为了适当管网中突然变化了的情况，通风机要么在C′点工作，输出的风量也相应减少Δq_V；要么在C″点工作，产生的压力也相应提高Δp。然而这两点都不是风机特性曲线与管网特性曲线的交点，风机不可能在这两点工作。因为当风机在C′点工作时，虽然输出的风量减少了Δq_V，适应了管网的输送能力，但产生的压力不但没有提高，反而降低了Δp′，这样的风压不足以克服管网阻力，使得减少后的风量也输送不出去；若风机在C″点工作，虽然产生的压力提高了Δp，但输出的风量不但没有减少，反而增加了Δq′_v，这样大的风量在管网中显然是通不过的，因为当这样大的风量通过管网R₂或R′₂时将遇到非常非常大的阻力，远远大于风机所产生的压力。基于上述原因，风机无论输出多少风量都不能从管网中输送出去，非但如此，在管网阻力大于风机产生的压力的情况下，管网中的一部分风量反而要向风机内部倒流，使风机进入负流量下略高于D点压力的D′点进行工作。当风机进入负流量下进行工作后，管网中的风量迅速排出，在某一瞬间管网中气体停止流动，管网中的阻力在此瞬间降至为零，于是风机有转向A点工作的趋势，当然并非立即跳到A点工作，而是首先由负流量下的D′工况点逐渐移至零流量下的E点工作，然后突然跳到略低于该点压力的E′点工作，以p′_E的压力输出q′_VE的风量，于是又出现风机输出的风量大于管网所能排出的风量、管网阻力大于风机产生的压力的情况，于是风机在持续运行的过程中尽量减少输出的风量、提高产生的压力，沿着风机压力特性曲线上升，然而即使到达曲线的峰值点D仍不能适应管网的要求，于是风机只好又回到D′点工作。这样，风机的工作状态就会出现E′DD′E—E′DD′E循环，这样的循环一经出现便周而复始不可收拾。这样的工作状态当然是不稳定的，所以我们把风机压力特性曲线峰值点左侧的区域叫做通风机的非稳定工作区，把出现一会儿由风机输出风量、一会儿风量由管网中向风机内部倒流的现象叫做“喘振”（有的书上称“飞动”）。

然而并非通风机在非稳定工作区工作时必然立即发生喘振，例如当通风机特性曲线峰值左侧的曲线段较平坦（曲线上升段的斜率较小）、运行工况点离峰值点较近、管网特性曲线的斜率较小、且管网中干扰能量较小压力波动不大时，风机适当减小输气量后能使管网中的压力得到恢复，风机又回到原工况点工作，虽不稳定，但不致于喘振。只有当通风机特性曲线峰值左侧的曲线段较陡（曲线上升段的斜率较大）、运行工况点离峰值点较远（离零流量较近）时，通风机才开始发生喘振，这点叫做“喘振点”，风量小于喘振点的区域叫作“喘振区”，喘振点通过实验可以测出，一般地说轴流通风机比离心通风机容易发生喘振，高压通风机比低压通风机容易发生喘振。喘振现象发生后，风机运行的声音发生突变，风量和风压急剧地波动，机器及管网强烈地振动，如果不立即停机或采取其他人为措施消除之，将会造成机器严重破坏，故选用通风机时必须注意，应尽量避免在非稳定区工作，绝对禁止在喘振区工作。

通风机稳定与非稳定工作区的优化

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