一、旋轉(zhuǎn)脫流 上虞風(fēng)機(jī)動(dòng)葉片前后的壓差，在其他都不變的情況下，其大小決定于葉片沖角的大小。在臨界沖角值以內(nèi)，上述壓差大致與葉片的沖角成比例。不同的葉型有不同的臨界沖角值. 葉型的沖角不超過(guò)其臨界值時(shí)，氣流沿葉片凸面平穩(wěn)地流過(guò)。但是，一旦葉片的沖角超過(guò)其臨界值，氣流就會(huì)離開(kāi)葉片凸面，發(fā)生邊界層的分離，產(chǎn)生大區(qū)域的渦流，此時(shí)風(fēng)機(jī)的全壓下降。這種情況稱為風(fēng)機(jī)的失速現(xiàn)象。

  1.旋轉(zhuǎn)脫流的形成 若上虞風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速不變，在某二流量值下，氣流軸向進(jìn)入，葉片入口氣流的相對(duì)速度為W)，則葉片進(jìn)口氣流的沖角為i，如圖3-13 (a)所示。當(dāng)風(fēng)機(jī)流量減小時(shí)，進(jìn)口軸向速度降低為VI )，葉片進(jìn)口的相對(duì)速度亦降低為創(chuàng).，氣流的沖角增大至i/，如圖3-13 (b)所示。如果上虞風(fēng)機(jī)流量再減小，則軸向進(jìn)氣速度下降至v即l，此時(shí)，相對(duì)速度下降為二，，1，而 運(yùn)轉(zhuǎn)中的上虞風(fēng)機(jī)，由于動(dòng)葉片加工時(shí)的誤差，安裝動(dòng)葉片時(shí)角度的誤差，以及氣流的流向在葉輪入口不完全一致，所以當(dāng)氣流的沖角達(dá)到臨界值附近時(shí)，可能會(huì)在某個(gè)或某些葉片上發(fā)生失速產(chǎn)生脫流。如圖3-14所示。若在葉柵中的流道2及流道3發(fā)生失速，產(chǎn)生脫流，則脫流形成旋渦區(qū)，阻塞流道。原先流入流道2與流道3的氣體只能分流至流道 1與4.分流的氣體與原先流入流道1與4的氣體匯合，就改變了原來(lái)流入流道的氣流的方向.流入流道4的氣流沖角減小。流入流道1的氣流沖角增大.流道4由于氣流沖角減小，所以葉片的非工作面(凸面)不會(huì)產(chǎn)生脫流;流道1由于氣流的阻塞，原來(lái)流入流道1的氣流分流至1左邊及2, 3流道內(nèi)。于是流道2及3內(nèi)的氣流從失速脫流狀態(tài)回復(fù)至正常工作狀態(tài)，流道1左邊的流道內(nèi)氣流又產(chǎn)生失速脫流。但流道1左邊流道的失速脫流，又導(dǎo)致它左鄰的流道再發(fā)生脫流，同時(shí)流道1的氣體流動(dòng)得到改善。上述作用持續(xù)地進(jìn)行，脫流現(xiàn)象造成的阻塞沿著與葉輪旋轉(zhuǎn)相反方向移動(dòng).設(shè)葉輪的旋轉(zhuǎn)角速度為。，失速脫流的旋轉(zhuǎn)角速度為。.，實(shí)驗(yàn)表明，m.m。因此，在絕對(duì)運(yùn)動(dòng)中，就可觀察到由一個(gè)或幾個(gè)葉片組成的脫流區(qū)，以小于葉輪旋轉(zhuǎn)的速度向著葉輪同一方向旋轉(zhuǎn)，其角速度wo=w-UU.a 以上所述現(xiàn)象稱為旋轉(zhuǎn)脫流，或旋轉(zhuǎn)失速。

  在上虞風(fēng)機(jī)的環(huán)形葉柵上。失速區(qū)數(shù)目少則一個(gè)，多則可達(dá)十多個(gè)。輪毅比小的葉輪. 葉片較長(zhǎng)，旋轉(zhuǎn)脫流一般發(fā)生在葉片的頂部;輪毅比大的葉輪，由于葉片較短，旋轉(zhuǎn)脫流很快就擴(kuò)展到整個(gè)葉片高度。

  由于輪毅比較小，氣流在葉片前緣的沖角沿葉片整個(gè)高度是不一致的。因此，旋轉(zhuǎn)脫· 流發(fā)生時(shí)，一般總是在葉片的頂部，特殊情況下亦有在葉片根部產(chǎn)生的。在不穩(wěn)定工況區(qū)，流量漸次減少時(shí).局部脫流區(qū)可以從一個(gè)變?yōu)檠貓A周均布的多個(gè)脫流區(qū)。脫流區(qū)的旋轉(zhuǎn)速度一般是葉輪轉(zhuǎn)速的40%^-85%,

  葉片頂部局部區(qū)域的失速對(duì)風(fēng)機(jī)運(yùn)行影響不大，風(fēng)機(jī)的性能曲線仍可是連續(xù)的，如圖 3-15 (a)所示。圖(a)中ag區(qū)

  段為正常工作區(qū)域，過(guò)a點(diǎn)開(kāi)始形成脫流，但ab區(qū)段是連續(xù)地向下彎。 輪毅比大，旋轉(zhuǎn)脫流可能沿葉片的全長(zhǎng)發(fā)生，但整個(gè)葉輪上只存在一個(gè)旋轉(zhuǎn)脫流區(qū)，脫流區(qū)的范圍達(dá)到輪周長(zhǎng)度的1/3以上。環(huán)形葉柵一部分成為阻塞區(qū)，另一部分是氣流通過(guò)區(qū)。

  脫流沿葉片全長(zhǎng)發(fā)生稱為全長(zhǎng)型旋轉(zhuǎn)脫流，風(fēng)機(jī)的性能曲線發(fā)生斷裂，如圖3-15 (b) 所示。 若輪毅比適中，葉片為中等長(zhǎng)度.旋轉(zhuǎn)脫流發(fā)生時(shí)，則先為局部擴(kuò)展型，脫流區(qū)從一個(gè)分為幾個(gè)。若流量繼續(xù)

  減小到某一程度時(shí)，脫流就轉(zhuǎn)變?yōu)閱我幻摿鲄^(qū)全長(zhǎng)型，性能曲線也相應(yīng)出現(xiàn)斷裂狀。 上虞風(fēng)機(jī)qv-p性能曲線中，全壓的峰值a點(diǎn)以左的不穩(wěn)定區(qū)(圖2-10)，是旋轉(zhuǎn)脫流區(qū)。從a點(diǎn)開(kāi)始往小流量方向移動(dòng)，旋轉(zhuǎn)脫流從此開(kāi)始發(fā)生，到流量等于零的整個(gè)區(qū)間，始終存在著旋轉(zhuǎn)脫流.

  旋轉(zhuǎn)脫流的產(chǎn)生與葉片的結(jié)構(gòu)、葉輪進(jìn)口處氣流狀況有關(guān)，與外界管道條件無(wú)關(guān).葉輪上出現(xiàn)旋轉(zhuǎn)脫流，不論是局部型的或是全長(zhǎng)型的，都呈現(xiàn)出‘’滯后”現(xiàn)象，即開(kāi)始出現(xiàn)旋轉(zhuǎn)脫流的流量與旋轉(zhuǎn)脫流消失時(shí)的風(fēng)機(jī)流量不相等，消失點(diǎn)的流量總要比開(kāi)始點(diǎn)的流量大些。

  2.旋轉(zhuǎn)脫流對(duì)風(fēng)機(jī)運(yùn)行的影響 旋轉(zhuǎn)脫流對(duì)風(fēng)機(jī)性能的影響不一定很顯著，雖然脫流區(qū)內(nèi)的氣流是不穩(wěn)定的，但風(fēng)機(jī)中流過(guò)的流量基本穩(wěn)定，壓力和功率亦基本穩(wěn)定，所以風(fēng)機(jī)在旋轉(zhuǎn)脫流的情況下尚可維待運(yùn)行。

  旋轉(zhuǎn)脫流造成的葉片附近壓力波動(dòng)，葉輪入口側(cè)要比出口側(cè)嚴(yán)重.脫流區(qū)域形成氣流阻塞，葉片對(duì)氣流的升壓效應(yīng)消失，氣流還可能向葉片入口返回。即使如此，旋轉(zhuǎn)脫流相當(dāng)于風(fēng)機(jī)內(nèi)部的流體振動(dòng)，從外部不易察覺(jué)。風(fēng)機(jī)的運(yùn)行人員，亦很難從感覺(jué)上判斷風(fēng)機(jī)是否發(fā)生旋轉(zhuǎn)脫流。

  但是，旋轉(zhuǎn)脫流對(duì)上虞風(fēng)機(jī)的安全運(yùn)行畢竟是一個(gè)威脅。前面分析了葉柵流道發(fā)生旋轉(zhuǎn)脫流時(shí)造成流道的堵塞，這樣葉片前后的壓力發(fā)生變化。在旋轉(zhuǎn)脫流的情況下，脫流區(qū)依次經(jīng)過(guò)每個(gè)葉片，就會(huì)使葉片受到一次激振。旋轉(zhuǎn)脫流的頻率t為 f=(0-4~0. 8)ni/60 (3-9) 式中i—葉輪上失速區(qū)的數(shù)量。 式((3-9)計(jì)算的頻率，是旋轉(zhuǎn)脫流的一階頻率，此外還有二階、三階的高階頻率. 倘若旋轉(zhuǎn)脫流的頻率，亦即激振力的頻率等于或接近于葉片的固有振動(dòng)頻率時(shí)，則葉片將發(fā)生共振。共振時(shí)的交變應(yīng)力有可能造成葉片斷裂。旋轉(zhuǎn)的葉輪，若有葉片斷裂，則極有可能造成葉輪上的其他葉片亦被打斷。

  3.失速探針 因?yàn)樾D(zhuǎn)脫流不易被操作人員覺(jué)察，同時(shí)風(fēng)機(jī)進(jìn)入脫流區(qū)工作對(duì)風(fēng)機(jī)的安全工作終究是一個(gè)威脅，所以一般大容量上虞風(fēng)機(jī)都裝有失速探針。圖3-16所示為VARIAX型軸流風(fēng)機(jī)的失速探針。失速探針由兩根相隔約3mm的測(cè)壓管3, 4組成，將它置于葉輪葉片的進(jìn)口前。測(cè)壓管3與4中間用厚3mm、高(突出機(jī)殼的距離)3mm的隔片5分開(kāi)。風(fēng)機(jī)在正常工作區(qū)域內(nèi)運(yùn)行時(shí)，葉輪進(jìn)口的氣流較均勻地從進(jìn)氣箱沿軸向流入，那么測(cè) 壓管6與7的壓力差幾乎近于零，或者略大于零約98. 06Pa多一些，如圖3-17 所示的ga曲線。圖中dp為兩測(cè)壓管的壓力差.

  當(dāng)風(fēng)機(jī)的工作點(diǎn)落入旋轉(zhuǎn)脫流區(qū)，葉輪進(jìn)口前的氣流除了軸向流動(dòng)外，還具有脫流區(qū)流道阻塞造成氣流的圓周方向分流。于是，葉輪旋轉(zhuǎn)時(shí)先遇到的測(cè)壓孔3，即隔片前的測(cè)壓孔壓力高，隔片后的測(cè)壓孔4的氣流壓力低，產(chǎn)生壓力差。一般失速探針產(chǎn)生的壓力差達(dá) 245. 15--392. 24Pa，即報(bào)警。風(fēng)機(jī)的流量越小，失速探針的壓力差越大，如圖 3-17中的abc.由失速探針產(chǎn)生的壓差發(fā)出信號(hào)，然后由測(cè)壓管6, 7接通壓力差開(kāi)關(guān)(繼電器)，壓力差開(kāi)關(guān)把報(bào)替電路系統(tǒng)接通發(fā)出鈴報(bào)，使操作人員及時(shí)采取排除旋轉(zhuǎn)脫流的措施。

  失速探針裝好之后，應(yīng)該標(biāo)定一下。調(diào)正探針中心線的角度，使測(cè)壓管6, 7 在風(fēng)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的壓差為小。

  圖3-18為T(mén)LT公司上虞風(fēng)機(jī)的失速探針。圖示的探針為畢托管，管口對(duì)著葉輪的旋轉(zhuǎn)方向，并裝置在葉輪進(jìn)口前。風(fēng)機(jī)在正常工況時(shí).失速探針測(cè)得的壓力為負(fù)值，如圖3-17 中的g'a'。風(fēng)機(jī)進(jìn)入失速區(qū)運(yùn)行.失速探針測(cè)得的壓力為正值，如圖3-17中的a'b'c'曲線所示。圖3-18的失速探針，同樣在使用前需要標(biāo)定一下.