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[摘要]在工业生产中，风机的应用非常广泛，其性能的优劣对生产的效率和质量都会产生非常大的影响。在风机的使用中，叶片是其主要的构成部分，其质量的好坏，使用寿命的长短都会决定着风机的使用状况。由于工作负荷以及其他问题，轴流风机叶片经常会出现断裂的现象，这就会影响到风机的实际使用。基于此，本文根据生产中的实际经验，对轴流风机叶片断裂的原因进行相关的分析探讨，同时也分析了这种问题对风机性能的一些实际影响，希望本文的论述对风机的使用寿命的延长能有一定的帮助作用。
[关键词]轴流风机；叶片；断裂；影响；探讨
中图分类号：TG111191 文献标识码：A 文章编号：
本文的论述根据实际生产中的风机的使用情况进行探讨，风机在工业厂房的使用过程一般采用数台风机并联的方式进行组装工作，如果是四台风机的话，一般在工作过程中会采取三用一备，自动切换。在实际调查研究中，四台风机在单机调试的过程中均能够正常工作，不过当系统进行联调的过程中，有三台风机出现了无风压的异常状况。系统调试结束之后，发现三台风机的叶片在调试的过程中全部断裂，风机的运行时间大约在二十到四十小时之间，另外一台没有参与调试的风机的叶片也出现了少许裂纹。下文针对这种情况，对轴流风机叶片的断裂原因以及对风机的性能影响等问题展开间要探讨。
1.风机叶片出现断裂的原因分析
1.1叶片断口分析
通过对叶片断裂情况进行考察，发现风机叶片的断裂位置是钢法兰盘与叶身之间的焊脚。对开裂叶片进行检查，叶片的迎风面焊缝已经裂透，断面沿厚度方向逐渐往焊缝方向倾斜，裂透焊缝的内侧都是沿着法兰盘侧焊脚线开裂的，全部断面都位于焊缝区域内。
通过高倍扫描电镜的观察，可看出叶身和叶柄的焊区都是疲劳断口，焊缝内侧表面参差不齐，疲劳裂纹从钢板内侧向外扩展，属于多起裂源的疲劳断裂。该结构是在强烈应力集中的位置发生的疲劳断裂。而从断面裂纹方向看，引起断裂的主要应力为振动在叶根部的交变弯曲应力。
从叶片已开裂的焊缝剖面金相组织观察，焊缝区组织为柱状晶奥氏体和晶状铁素体组织。母材区组织为等轴状奥氏体，晶界有微细的碳化物析出。焊缝厚度与钢板厚度相当，但底部存在未熔合。焊缝微观组织基本正常。
1.2叶片断裂的原因分析
首先分析的是叶片的制造过程。叶片焊缝的设计载荷小于总负载，叶片材料正常，但是中空薄钢板的叶片叶身以单面焊接的形式焊接在刚性很大的法兰盘上，同时叶片焊缝内侧边缘存在焊瘤、未焊透等缺陷，造成内部边缘应力集中严重。而且还难以检测。裂纹全部是从内缘缺陷位置开始扩展的疲劳断裂裂纹。故叶片结构和焊接缺陷是风机叶片断裂的原因之一。
其次要分析风机的运行状况。由于该4台风机安装的空间尺寸要求紧凑，如果管网运行中出现其它情况时，风机实际运行工况点很容易进入不稳定区域。同时通过检查发现，由于布置不当，导致系统局部阻力大大增加，对轴流风机进气气流组织极为不利，有效通风面积减小。根据现场风机单体调试时的实测数据，可知风机实际运行是在进气流极不均匀的状态下运行。上述这些问题都是造成叶片断裂的原因所在。
2.对轴流风机性能的影响
风机需达到相当和必要的压力才能满足要求，当风机安装在系统时，风机才会产生设计的流量。如果精确确定了系统阻力并适当选择了风机，那么其性能曲线会在管网系统特性曲线的100%的设计流量点。
如果系统的实际阻力大于设计阻力，为克服系统阻力风机的风压升高，风量降低，系统曲线与风机性能曲线的交叉点向风机性能曲线的左侧移动。因轴流风机是按最高效率点设计的，与不稳定工况区的起始点很近，风机就进入了不稳定工况区运行；而如果系统实际阻力小于设计阻力，系统曲线与风机性能曲线的交叉点会向风机性能曲线的右侧移动，风机实际运行风压会低于设计值，实际风量大于设计值。
系统阻力大于风机设计风压，系统风量降低，单台风机运行滑入不稳定工况区后，就会造成单台风机叶轮的旋转脱流，甚至是喘振，和系统中并联的其它同特性风机也很容易形成抡风现象，造成风机叶片在极短时间内断裂。而当风机叶片有制造缺陷，就更加剧了叶片的断裂。一旦风机一片叶片断裂，瞬间就会使叶轮上其它叶片断裂。
3.相关的措施建议
通常，轴流风机的安全运行，除风机本身的结构必须合理，制造和安装质量应符合技术要求外，还要保证所有的运行工况点都不会落入不稳定工况区内。因此，针对该轴流风机，拟采取以下整改措施：
首先变更风机叶片制造工艺、设计结构和焊接工艺，加强对焊缝检验的力度，并重新从理论计算、样机试验、运行业绩三方面论证整改方案。
其次对系统管道进行修改，增加风道弯头导流叶片和静压箱等措施，降低系统管道的阻力，对系统阻力进行重新核算。
再次增加系统风机运行的监控措施，该系统风机仅出风口风压在PLC机有显示，其它风机运行参数没有直观的显示，所以对重要系统的风机应增加必要的监测手段，以便随时监控风机的运行工况，保证风机的安全运行。
4.结语
通过上文论述，对轴流风机的叶片断裂的原因有了一定的了解，在实际生产中，风机在工业厂房的使用过程一般采用数台风机并联的方式进行组装工作，工作环境上相对比较复杂，因此容易出现一些损毁的问题。本文基于此主要探讨了风机叶片对风机性能的实际影响等问题，最后对相关问题提出了一些与之对应的措施建议。希望本文的论述对未来风机叶片以及风机性能的维护有一定的帮助作用。
参考文献
[1]李景银，武兴民. 大型动叶可调轴流通风机性能计算[J]. 风机技术，2004（2）： 16-19.
[2]陈魏巍，李景银，黄靓，等. 减少动叶数目对动叶可调轴流通风机性能的影响[J]. 风机技术，2008（1）：3-6.
[3]叶增明，朱婷婷. 轴流风机叶片切割性能的计算方法[J]. 流体机械，2009，37（10）：42-44.
[4]范龙，李超俊. 轴流风机叶片顶部间隙流动的测量与研究[J]. 流体机械，1991（1）：10-13.
[关键词]轴流风机；叶片；断裂；影响；探讨
中图分类号：TG111191 文献标识码：A 文章编号：
本文的论述根据实际生产中的风机的使用情况进行探讨，风机在工业厂房的使用过程一般采用数台风机并联的方式进行组装工作，如果是四台风机的话，一般在工作过程中会采取三用一备，自动切换。在实际调查研究中，四台风机在单机调试的过程中均能够正常工作，不过当系统进行联调的过程中，有三台风机出现了无风压的异常状况。系统调试结束之后，发现三台风机的叶片在调试的过程中全部断裂，风机的运行时间大约在二十到四十小时之间，另外一台没有参与调试的风机的叶片也出现了少许裂纹。下文针对这种情况，对轴流风机叶片的断裂原因以及对风机的性能影响等问题展开间要探讨。
1.风机叶片出现断裂的原因分析
1.1叶片断口分析
通过对叶片断裂情况进行考察，发现风机叶片的断裂位置是钢法兰盘与叶身之间的焊脚。对开裂叶片进行检查，叶片的迎风面焊缝已经裂透，断面沿厚度方向逐渐往焊缝方向倾斜，裂透焊缝的内侧都是沿着法兰盘侧焊脚线开裂的，全部断面都位于焊缝区域内。
通过高倍扫描电镜的观察，可看出叶身和叶柄的焊区都是疲劳断口，焊缝内侧表面参差不齐，疲劳裂纹从钢板内侧向外扩展，属于多起裂源的疲劳断裂。该结构是在强烈应力集中的位置发生的疲劳断裂。而从断面裂纹方向看，引起断裂的主要应力为振动在叶根部的交变弯曲应力。
从叶片已开裂的焊缝剖面金相组织观察，焊缝区组织为柱状晶奥氏体和晶状铁素体组织。母材区组织为等轴状奥氏体，晶界有微细的碳化物析出。焊缝厚度与钢板厚度相当，但底部存在未熔合。焊缝微观组织基本正常。
1.2叶片断裂的原因分析
首先分析的是叶片的制造过程。叶片焊缝的设计载荷小于总负载，叶片材料正常，但是中空薄钢板的叶片叶身以单面焊接的形式焊接在刚性很大的法兰盘上，同时叶片焊缝内侧边缘存在焊瘤、未焊透等缺陷，造成内部边缘应力集中严重。而且还难以检测。裂纹全部是从内缘缺陷位置开始扩展的疲劳断裂裂纹。故叶片结构和焊接缺陷是风机叶片断裂的原因之一。
其次要分析风机的运行状况。由于该4台风机安装的空间尺寸要求紧凑，如果管网运行中出现其它情况时，风机实际运行工况点很容易进入不稳定区域。同时通过检查发现，由于布置不当，导致系统局部阻力大大增加，对轴流风机进气气流组织极为不利，有效通风面积减小。根据现场风机单体调试时的实测数据，可知风机实际运行是在进气流极不均匀的状态下运行。上述这些问题都是造成叶片断裂的原因所在。
2.对轴流风机性能的影响
风机需达到相当和必要的压力才能满足要求，当风机安装在系统时，风机才会产生设计的流量。如果精确确定了系统阻力并适当选择了风机，那么其性能曲线会在管网系统特性曲线的100%的设计流量点。
如果系统的实际阻力大于设计阻力，为克服系统阻力风机的风压升高，风量降低，系统曲线与风机性能曲线的交叉点向风机性能曲线的左侧移动。因轴流风机是按最高效率点设计的，与不稳定工况区的起始点很近，风机就进入了不稳定工况区运行；而如果系统实际阻力小于设计阻力，系统曲线与风机性能曲线的交叉点会向风机性能曲线的右侧移动，风机实际运行风压会低于设计值，实际风量大于设计值。
系统阻力大于风机设计风压，系统风量降低，单台风机运行滑入不稳定工况区后，就会造成单台风机叶轮的旋转脱流，甚至是喘振，和系统中并联的其它同特性风机也很容易形成抡风现象，造成风机叶片在极短时间内断裂。而当风机叶片有制造缺陷，就更加剧了叶片的断裂。一旦风机一片叶片断裂，瞬间就会使叶轮上其它叶片断裂。
3.相关的措施建议
通常，轴流风机的安全运行，除风机本身的结构必须合理，制造和安装质量应符合技术要求外，还要保证所有的运行工况点都不会落入不稳定工况区内。因此，针对该轴流风机，拟采取以下整改措施：
首先变更风机叶片制造工艺、设计结构和焊接工艺，加强对焊缝检验的力度，并重新从理论计算、样机试验、运行业绩三方面论证整改方案。
其次对系统管道进行修改，增加风道弯头导流叶片和静压箱等措施，降低系统管道的阻力，对系统阻力进行重新核算。
再次增加系统风机运行的监控措施，该系统风机仅出风口风压在PLC机有显示，其它风机运行参数没有直观的显示，所以对重要系统的风机应增加必要的监测手段，以便随时监控风机的运行工况，保证风机的安全运行。
4.结语
通过上文论述，对轴流风机的叶片断裂的原因有了一定的了解，在实际生产中，风机在工业厂房的使用过程一般采用数台风机并联的方式进行组装工作，工作环境上相对比较复杂，因此容易出现一些损毁的问题。本文基于此主要探讨了风机叶片对风机性能的实际影响等问题，最后对相关问题提出了一些与之对应的措施建议。希望本文的论述对未来风机叶片以及风机性能的维护有一定的帮助作用。
参考文献
[1]李景银，武兴民. 大型动叶可调轴流通风机性能计算[J]. 风机技术，2004（2）： 16-19.
[2]陈魏巍，李景银，黄靓，等. 减少动叶数目对动叶可调轴流通风机性能的影响[J]. 风机技术，2008（1）：3-6.
[3]叶增明，朱婷婷. 轴流风机叶片切割性能的计算方法[J]. 流体机械，2009，37（10）：42-44.
[4]范龙，李超俊. 轴流风机叶片顶部间隙流动的测量与研究[J]. 流体机械，1991（1）：10-13.