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- 发布时间
- 2019-03-14 15:33:03
在风机叶片断裂的正常运行过程中,轴流风机普遍受到离心力和动应力的影响。前者由于叶轮转动而产生离心现象,后者则导致叶片弯曲现象。通常情况下,轴流风机在运行过程中长期处于失速状态是造成风机叶片断裂的主要原因。由于轴流风机运行中存在旋转失速问题,此时转轮属于失速区,会导致风机叶片的背压和前压发生不同程度的变化,导致叶片原始受力情况发生变化。如果风机叶片断裂,将严重影响整个轴流风机在运行过程中的质量。轴承温度高也是电厂轴流风机运行中的一个常见障碍。导致轴流风机轴承温度升高的主要原因有三个。第1个原因是润滑不良。
当轴流风机运行中使用的润滑油量小于规定值时,会导致轴承箱和原有内部润滑油之间的润滑油交换不足。风机在运行过程中会出现异常升温现象。第二个原因是冷却风扇的影响。造成这个问题的主要原因是引风机的烟温通常比较高。如果使用后不及时处理,轴承温度会异常升高。因此,使用后必须注意冷却整个机器,避免因冷却器内容物少而导致冷却不足的问题。第三个原因是轴承箱的影响。轴承箱在使用前通常需要根据社会要求进行组装。轴承箱内缸与轴承外套之间的间隙要求很高。由于二者之间的间隙过小,引风机轴承热膨胀后,容易对风机轴承的径向和轴向膨胀位移产生一定的影响,高温烘干风机,导致摩擦力增大,轴承温度异常升高。
将风机叶轮模型引入到ANSYS中。叶轮整体材料为Q235普通碳素结构钢,密度7850 kg/m3,木材干燥窑风机,弹性模量210 gpa,泊松比0.3。叶片角度可调的叶轮,轮毂和叶片调节机构采用Q235普通碳素结构钢,叶片采用尼龙66。该材料阻燃、防爆、耐磨、耐热。它常被用作机械配件,而非有色金属,木材干燥风机,作为机械外壳或发动机叶片。该材料的密度为1150 kg/m3,弹性模量为8.3gpa,泊松比为0.28。叶轮各部分采用可调叶片固定连接。在叶片角度可调的叶轮中,当叶片臂与轮毂连接时,风机叶片臂可以旋转和调整,即接触面的法向可以分离,在切向上没有相对滑动。由于叶片的叶尖比整个叶轮机构中的其他零件更容易变形,因此叶片啮合时应减小网格尺寸,轮毂零件在整个结构中的变形较小。考虑计算时间,可以适当增大网格尺寸。在求解自由模态时,刚体有三个平移和三个旋转,因此前六个频率是系统的刚体模态。整个风机叶轮机构为对称结构。计算了两个叶轮的前20个自由振型,并从中提取了前6个自由振型。
根据风机优化后的参数,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,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。
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,结果如图5 所示。从图中可以看出,风机,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,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。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,风机叶片的较大应力小于许用应力,均满足设计使用要求。