轴流风机-你想找的风机冠熙都有-管道式轴流风机

2019-03-11 浏览(1 喜欢(0
类别:
机械加工
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潍坊
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李海伟

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轴流风机以其高效和易调节等优点已成为燃煤发电机组的送、引和一次风机的优选。叶片是轴流风机的核心部件,决定风机的性能; 而导叶是轴流风机中重要的流通部件,其气动设计直接影响上下游流通部件的特性。研究表明,轴流风机的叶轮机械内的流固耦合现象与流体机械各种故障的产生有直接关系。因此借助流固耦合的方法对导叶数目变化后风机叶片的静力结构及振动进行研究具有重要的现实意义和工程价值。导叶结构、数目和安装角度对提高流体机械的性能、降低轴流风机噪声和减轻振动具有明显影响。利用试验对轴流泵有无导叶时的外特性进行测试,表明在较优工况下导叶可回收的旋转动能约占叶轮出口总能量的15. 7%,验证了导叶对提高能量利用率的作用。

模拟轴流风机导叶数

目不同时泵内的压力脉动特征,指出导叶数变动对导叶区流域及其下游流域的压力脉动具有一定影响,而对上游叶轮流域的流动影响则较小。利用数值模拟方法对导叶与叶轮匹配进行研究,表明导叶数目增加后模型压力提高329Pa,轴功率降低1. 2 kW,效率提高6%。模拟了轴流风机后导叶改变对风机性能的影响,表明导叶数目减少4 片后全压提升5. 4 Pa,效率提高0. 8%。



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根据轴流风机优化后的参数,可以得到在设计转速下动叶和静叶的损失系数以及落后角随冲角的变化趋势,管道式轴流风机,可以看出,损失系数和落后角随冲角的变化基本符合风机的流动特性。

轴流风机采用优化后的损失和落后角模型,对该风机的5 条特性线进行数值模拟,温室轴流风机,结果如图5 所示。从图中可以看出,修正后的一维计算结果与实验结果之间的较大误差不到2%。

( 1) 对某单级动叶可调轴流风机,本模型的数值计算结果已经与实验的计算结果进行了对比,证明了经过优化后的模型能够正确模拟得到该风机的气动性能,体现了其可靠性和准确性,因此,只要能给定准确的设计点和某一转速下的非设计工况点,经过优化后,本模型就能准确预测得到其它安装角下的气动性能。

( 2) 根据优化后的损失和落后角模型能够较为合理地得到转子和静子的损失随着叶片负荷的变化情况。导叶数目对轴流风机的性能、叶片静力结构及振动等均有一定影响。

针对某660MW 机组配套的两级动叶可调轴流一次风机,轴流风机功率,借助Fluent 进行流体数值模拟,研究导叶数目改变对风机性能的影响,并选出较优方案三。轴流风机利用Workbench 软件进行流固耦合计算得出对叶片静力结构及振动的影响。研究表明: 导叶数目减少方案风机性能明显优于导叶数目增加的方案,其中方案三为改型性能较佳的方案,改型后的方案其轴功率有所增大、耗电量有所增加; 方案三的叶片应力、总变形和振动与原风机基本一致,可以得出离心力对叶片静力结构和振动起决定性作用,气动力影响较小的结论; 方案三叶片的工作转速远低于一阶临界转速,轴流风机叶片的较大应力小于许用应力,均满足设计使用要求。



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轴流风机优化思路

本模型采用Nelder - Mead 的优化方法,用于非线性方程针对多目标的优化方法,能寻找到全局较小偏差,同时根据自变量的增加而线性增加计算负荷的大小。由于自变量的变化参数较多,为了避免出现非物理的优化结果,提高优化效率。本模型的优化将分为两个部分。

轴流风机设计点的模型优化

在设计点,风机内部流场状况较好,流动损失小,轴流风机,效率高。因为Koch & Smith 的模型考虑了诸多物理因素并被广泛验证了其合理性,因此不予优化。有3 个参数需要优化: 参考冲角、参考落后角和二次流损失。在一维计算时,由于模型中的经验公式是从大量压气机的实验数据中提取出来的,针对某一特定的风机几何尺寸,首先需要对采用的损失和落后角模型进行校验和标定。标定是根据风机在转速990r /min 时,轴流风机的安装角不变情况下的实验气动性能曲线。其次,利用优化得到的损失和落后角模型,对安装角分别为+ 10°、+ 5°、- 10°、- 5°的轴流风机的气动性能进行数值模拟并与实验结果进行对比分析,来验证本模型的准确性和可靠性。因为本风机并未给定相关设计点的参数,轴流风机模型中只能选取设计转速为990r /min 下高效率点为设计点,选取实验的气动性能曲线做为优化对象。



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