轴流风机的防失速装置及其控制方法

摘要

本发明涉及一种轴流风机的防失速装置及其控制方法，所述轴流风机的防失速装置包括风机筒体，风机筒体设有回流区，回流区设置于前导叶的外周侧，回流区设有多个与前导叶的入口连通的循环通道，多个循环通道沿回流区的周向间隔设置；可转动的隔板，隔板设置于循环通道与风机转叶之间，隔板可相对于风机筒体转动，隔板设有多个档叶，多个档叶沿隔板的周向间隔设置；控制机构，控制机构用于控制隔板转动；及压力检测装置，压力检测装置用于检测循环通道与风机转叶之间的气压大小，压力检测装置与所述控制机构电联接。该轴流风机的防失速装置及其控制方法，能有效防止轴流风机失速，同时提高风机运行效率。

说明书

技术领域

本发明涉及轴流风机技术领域，特别是涉及一种轴流风机的防失速装置及其控制方法。

背景技术

轴流风机由于效率高、转子惯量小等技术优势，在大型燃煤机组上得到了广泛使用。但是轴流风机存在失速区，尤其在小流量工况更容易发生失速，在运行中也带来一定风险，限制了其应用范围。

轴流风机的失速是其固有的流体动力特性，虽然改变叶型和安装角可以在一定程度上减小失速区，但是这些改变会令额定流量下叶片的气动效率降低，带来的副作用是风机运行效率的降低。

发明内容

基于此，有必要提供一种轴流风机的防失速装置及其控制方法，能有效防止轴流风机失速，同时提高风机运行效率。

其技术方案如下：

一种轴流风机的防失速装置，包括风机筒体，所述风机筒体设有回流区，所述回流区设置于前导叶的外周侧，所述回流区设有多个与所述前导叶的入口连通的循环通道，多个所述循环通道沿所述回流区的周向间隔设置；可转动的隔板，所述隔板设置于所述循环通道与风机转叶之间，所述隔板可相对于所述风机筒体转动，所述隔板设有多个档叶，多个所述档叶沿所述隔板的周向间隔设置；控制机构，所述控制机构用于控制所述隔板转动；及压力检测装置，所述压力检测装置用于检测所述循环通道与所述风机转叶之间的气压大小，所述压力检测装置与所述控制机构电联接；其中，当所述隔板处于第一位置时，所述档叶关闭所述循环通道的入口；当所述隔板处于第二位置时，所述档叶与所述循环通道的入口相错开。

下面进一步对技术方案进行说明：

在其中一个实施例中，所述隔板的外周侧与所述风机筒体的内壁滚动或滑动摩擦配合。

在其中一个实施例中，多个所述循环通道沿所述回流区的周向均匀间隔设置，多个所述档叶沿所述隔板的周侧均匀间隔设置，多个所述循环通道与多个所述档叶一一对应。

在其中一个实施例中，所述隔板还设有多个通孔，两个相邻档叶之间设有至少一个所述通孔，当所述隔板处于第二位置时，所述通孔与所述循环通道的入口相连通。

在其中一个实施例中，多个所述通孔与多个所述档叶之间沿同一圆周相互错开间隔设置，一个所述通孔对应一个所述循环通道的入口、并对应一个所述档叶。

在其中一个实施例中，所述隔板设有与所述风机转叶的主轴间隙配合的套孔，所述套孔与所述档叶之间设有连接筋，所述连接筋在靠近所述前导叶的一侧设有弧形部。

在其中一个实施例中，所述控制机构包括软连接件及牵引所述软连接件的动力机构，所述隔板设有与所述软连接件连接的连接部，所述控制机构通过动力机构牵引软连接件带动所述隔板转动。

在其中一个实施例中，所述隔板的边缘可转动套接于所述风机筒体上，所述隔板设有驱动部，所述控制机构设有控制所述驱动部转动的第一传动组件；或所述隔板设有拨片，所述拨片的一端设置于所述风机筒体的外部，所述风机筒体设有与所述拨片间隙配合的导向槽，所述控制机构设有与驱动所述拨片转动的第二传动组件。

在其中一个实施例中，所述隔板设有限位销，所述风机筒体的内壁设有与所述限位销相配合的限位凹槽。

在其中一个实施例中，该轴流风机的防失速装置还包括限位开关，所述限位开关用于检测所述隔板的位置信息，所述限位开关与所述控制机构电联接。

本技术方案还提供了一种轴流风机的防失速装置的控制方法，应用于上述的轴流风机的防失速装置，包括如下步骤：

当压力检测装置检测到的气压值大于或等于第一预设值时，控制机构控制隔板转动至第二位置，打开所述循环通道；

当压力检测装置检测到的气压值小于或等于第二预设值时，控制机构控制隔板转动至第一位置，关闭所述循环通道。

上述本发明中所述“第一”、“第二”不代表具体的数量及顺序，仅仅是用于名称的区分。

上述本发明的有益效果：

在轴流风机内部流量达到15％～35％总额度流量时，轴流风机负荷失速临界压力最低，也是轴流风机运行最危险的时候，通过在风机筒体上设置回流区、并在回流区上设置循环通道，当压力检测装置检测到的气压值大于或等于第一预设值时，控制机构控制隔板转动至第二位置，打开所述循环通道，增加流过叶片的流量但总输出流量不变；当压力检测装置检测到的气压值小于或等于第二预设值时，控制机构控制隔板转动至第一位置，关闭所述循环通道；通过可转动的隔板控制循环通道的开闭来避免轴流风机的失速，提高轴流风机运行的稳定性。该轴流风机的防失速装置及其控制方法能有效防止轴流风机失速，同时不降低高负荷下风机运行效率。

附图说明

图1为本发明所述的轴流风机的防失速装置的结构示意图；

图2为本发明所述的隔板的第一位置状态示意图；

图3为本发明所述的隔板的第二位置状态示意图；

图4为本发明所述的限位销与限位凹槽的配合示意图。

附图标记说明：

100、风机筒体，102、入口，110、回流区，120、循环通道，130、限位凹槽，200、隔板，210、档叶，220、通孔，230、套孔，240、连接筋，250、连接部，260、限位销，300、控制机构，310、软连接件，320、动力机构，330、控制器，400、压力检测装置，500、前导叶，600、风机转叶，610、主轴，700、出口扩压筒。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施方式，对本发明进行进一步的详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用以解释本发明，并不限定本发明的保护范围。

如图1至3所示，本发明所述的一种轴流风机的防失速装置，包括：风机筒体100，风机筒体100设有回流区110，回流区110设置于前导叶500的外周侧，回流区110设有多个与前导叶500的入口102连通的循环通道120，多个循环通道120沿回流区110的周向间隔设置；可转动的隔板200，隔板200设置于循环通道120与风机转叶600之间，隔板200可相对于风机筒体100转动，隔板200设有多个档叶210，多个档叶210沿隔板200的周向间隔设置；控制机构300，控制机构300用于控制隔板200转动；及压力检测装置400，压力检测装置400用于检测循环通道120与风机转叶600之间的气压大小，压力检测装置400与控制机构300电联接；其中，当隔板200处于第一位置时，档叶210关闭循环通道120的入口102；当隔板200处于第二位置时，档叶210与循环通道120的入口102相错开。

如图1至3所示，在轴流风机内部流量达到15％～35％总额度流量时，轴流风机负荷失速临界压力最低，也是轴流风机运行最危险的时候，通过在风机筒体100上设置回流区110、并在回流区110上设置循环通道120，当压力检测装置400检测到的气压值大于或等于第一预设值时，控制机构300控制隔板200转动至第二位置，打开循环通道120；当压力检测装置400检测到的气压值小于或等于第二预设值时，控制机构300控制隔板200转动至第一位置，关闭循环通道120；通过可转动的隔板200控制循环通道120的开闭来避免轴流风机的失速，提高轴流风机运行的稳定性，其中该控制机构300控制隔板200的转动所需的动力可以由人力提供、电机+传动机构、风力+传动机构或水流+传动机构等方式提供。该轴流风机的防失速装置能有效防止轴流风机失速，同时不降低高负荷下风机运行效率。

如图1至3所示，在本实施例中，隔板200的外周侧与风机筒体100的内壁滚动或滑动摩擦配合，优选采用滚动摩擦，进而可减少隔板200转动时所需可克服的摩擦力，优选的，隔板200与风机筒体100通过滚动轴承连接，实现滚动摩擦配合，同时便于其安装维修。

如图1至3所示，在本实施例中，多个循环通道120沿回流区110的周向均匀间隔设置，多个档叶210沿隔板200的周侧均匀间隔设置，多个循环通道120与多个档叶210一一对应，因而可保证所有的循环通道120均可被挡叶关闭，同时也便于控制隔板200的转动角度，实现有规律的打开循环通道120的开口大小；该挡叶可覆盖循环通道120的入口102处或密封循环通道120的入口102。进一步的，隔板200还设有多个通孔220，两个相邻档叶210之间设有至少一个通孔220，当隔板200处于第二位置时，通孔220与循环通道120的入口102相连通，因而可通过改变隔板200的挡叶与通孔220位置的实现循环通道120的入口102的打开、开口大小调整剂关闭，进而可以满足多种工况下的调整，使轴流风机的运行更加稳定可靠。再进一步的，多个通孔220与多个档叶210之间沿同一圆周相互错开间隔设置，便于转动隔板200来调整循环通道120的入口102大小，简化隔板200结构，只需沿同一圆心反复转动即可实现循环通道120的入口102大小的调整，优选的，一个通孔220对应一个循环通道120的入口102、并对应一个档叶210，且该通孔220的形状、循环通道120的入口102形状及挡叶的形状相同，减少流动阻力，使气体的流转更加顺畅。再进一步的，隔板200设有与风机转叶600的主轴610间隙配合的套孔230，套孔230与档叶210之间设有连接筋240，连接筋240在靠近前导叶500的一侧设有弧形部，该弧形部呈流线型结构，符合流体力学要求，尽可能减少气体运动的阻力，避免形成局部涡流，浪费能量。

需要说明的是，实施例中隔板200的挡叶、通孔220及循环通道120的数量和形状(示例中挡叶、通孔220及通道数量均为18个)并非对其保护范围的限定，只要采用挡叶与循环通道120的入口102的互相覆盖或错开来实现循环通道120的入口102关闭和打开，其实质与本方案相同，均属于本发明保护的范围；该隔板200的数量为1～N组，N为自然数，(示例为2组)，可调隔板200的数量越多，需要转动的角度越小，仅改变可调隔板200的数量，仍属于相互覆盖或错开来打开或关闭循环通道120的入口102方法，其实质与本方案相同，均属于本发明保护的范围。

如图1至4所示，在本实施例中，控制机构300包括软连接件310及牵引软连接件310的动力机构320，隔板200设有与软连接件310连接的连接部250，控制机构300通过动力机构320牵引软连接件310带动隔板200转动，因而通过软连接件310与动力机构320的配合实现了隔板200转动方向及角度的控制，该软连接件310可以是钢丝绳、缆绳或链绳等拉力绳，或皮带、链条等动力连接件，优选采用拉力绳，减少对风机筒体100的改造，同时减少改造风机筒体100带来的其他制造要求，如防漏气、保压等问题；也可以采用各种不同的驱动方式和不同的传力装置：如隔板200的边缘可转动套接于风机筒体100上，隔板200设有驱动部(未示出)，控制机构300设有控制驱动部转动的第一传动组件(未示出)；如隔板200设有拨片(未示出)，拨片的一端设置于风机筒体100的外部，风机筒体100设有与拨片间隙配合的导向槽(未示出)，控制机构300设有与驱动拨片转动的第二传动组件(未示出)；或推杆电机、涡轮蜗杆、链条传动等各种组合控制方式。进一步的，隔板200设有限位销260，风机筒体100的内壁设有与限位销260相配合的限位凹槽130，因而可通过限位销260与限位凹槽130的配合实现隔板200的转动角度的限制，便于与控制机构300配合实现隔板200在预设的转动范围内转动；该限位凹槽130为弧形槽、且与隔板200在同一轴线上，因而只需知道转动角度即可求得该限位凹槽130所需的弧长，以适应不同轴流风机的控制需求。再进一步的，该轴流风机的防失速装置还包括限位开关(未示出)，限位开关用于检测隔板200的位置信息，限位开关与控制机构300电联接，因而可及时得知该隔板200的位置信息，当隔板200处于第一位置或隔板200处于第二位置时，便于该控制机构300做出相应输出调整，该控制机构300还包括控制器330及传动机构，控制器330与压力检测装置400、限位开关及传动机构电连接，通过设置该控制器330便于操作人员进行相关隔板200转动角度的设置，提高自动化程度，降低劳动强度；该限位开关可为压力开关、位移检测开关或光大开关等；优选的，限位开关设有两个与限位销260触发配合的触发部，两个触发部分别设置于限位凹槽130的两端，通过限位销260与限位凹槽130的压力变化进行隔板200的位置检测，可通过限位销260与触发部(未示出)的触发产生的相应信号，控制机构300接受该信号做出相应调整，如当限位销260与限位凹槽130的第一端的触发部触发，进而该限位开关发送相应信号给控制机构300的控制器330，控制机构300的控制器330根据该信号，判断得出隔板200处于第一预设位置，可降低转矩输出或停止转矩输出；同理当限位销260与限位凹槽130的第二端的触发部触发，进而该限位开关发送相应信号给控制机构300，控制机构300根据该信号，判断得出隔板200处于第二预设位置，可降低转矩输出或停止转矩输出。

如图1至3所示，本发明所述的一种轴流风机的防失速装置的控制方法，应用于上述的轴流风机的防失速装置，包括如下步骤：

当压力检测装置400检测到的气压值大于或等于第一预设值时，控制机构300控制隔板200转动至第二位置，打开循环通道120；

当压力检测装置400检测到的气压值小于或等于第二预设值时，控制机构300控制隔板200转动至第一位置，关闭循环通道120。

在轴流风机内部流量达到15％～35％总额度流量时，轴流风机负荷失速临界压力最低，也是轴流风机运行最危险的时候，通过在风机筒体100上设置回流区110、并在回流区110上设置循环通道120，当压力检测装置400检测到的气压值大于或等于第一预设值时，控制机构300控制隔板200转动至第二位置，打开循环通道120；当压力检测装置400检测到的气压值小于或等于第二预设值时，控制机构300控制隔板200转动至第一位置，关闭循环通道120；通过可转动的隔板200控制循环通道120的开闭来避免轴流风机的失速，提高轴流风机运行的稳定性。该轴流风机的防失速装置的控制方法能有效防止轴流风机失速，同时不降低高负荷下风机运行效率。

需要说明的是，该隔板200的控制方式为“第一位置(关)–第二位置(开)”两位式，已经可以满足使用要求，该控制方式也可为连续可调，均属于本发明的保护范围。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。