三元叶轮技术在煤气鼓风机中的应用与实践

  0 引言

  目前三元叶轮技术在国内外发展较为迅速,国内外三元叶轮设计可划分成两大类,一类是正命题设计方法,一类是逆命题设计方法。前者是先有叶轮的几何形状和尺寸再进行叶轮内流场分析,根据分析结果判断叶轮设计的好坏,再去修改所设计叶轮的形状和尺寸直到满意为止,不难想象这类设计方法不仅要求设计人员具有很丰富的判断和修改设计的经验,而且设计周期长;后者是先有所希望的流场,后有可得到这{yl}场的叶轮几何形状和尺寸,它是利用三元流动正命题公式,通过输入叶轮内两或三根流线上的叶片压力面与吸力面速度差沿流线的分布,通过一系列假定,实现了用已知流场求得叶轮几何形状和尺寸的反命题目的,由于它未能解决叶轮内全部流场与叶片光滑加工之间的矛盾,只能叶顶和叶根两条流线上的流动状态,当叶片较宽或叶轮由轴向转径向曲率半径(轴向尺寸)较小时,叶片高度上流场变化剧烈,则叶轮的流动效率将会下降甚至使计算设计发散。

  1 “全可控涡”三元叶轮设计方法

  “全可控涡”三元叶轮设计方法,解决了叶轮内全部流场与叶片光滑加工之间的矛盾,在设计时采用三元流动逆命题公式,输入叶轮内全部流体质点的“涡”(速度环量 RCu )分布,直接得到三元叶片的型面,从而达到叶轮内全部流体质点的速度分布。大大缩短了叶轮设计的计算时间,而且可确保宽叶片或小轴向尺寸条件下设计计算收敛。

  西安交通大学王尚锦教授发明的高效“全可控涡”三元流离心式鼓风机设计与制造技术,这种技术制造的风机转子其叶轮的子午面、回转面及叶片型线设计中采用了任意曲面设计方法,改变了国外引进技术的“直线元素”三元叶轮只能自由叶顶和叶根两个流体质点的运行状态,可实现对叶轮内部全部流体质点运行状态的,其效率可比一般三元流叶轮提高 2 %以上,较二元设计的叶轮提高效率 8 %~ 12 % , 整机效率可达 84 %~ 86 %。

  “全可控涡”三元叶轮的制造加工采用整体铣制工艺,整体锻件在数控加工中心直接将叶片铣制在轮盘上,以保证叶片形状与气动设计xx符合,这样既保证了鼓风机效率,而且叶片与轮盘整体又可以保障叶轮强度。“全可控涡”两体焊三元叶轮的轮盘和盖盘均采用 高强 度合金钢制成,并组焊成叶轮组件,并且焊后采用整体热处理进行工艺调质,这样不仅可确保叶轮的整体晶粒组织细密,而且可以xx焊后应力,从而大大提高了叶轮运行的安全可靠性。定子扩压叶片采用数控铣制安装角度固定可调节式的机翼型叶片,创造了在需要变动机组与焦炉及管网匹配特性时的调整手段。

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