山東冠熙環(huán)保設(shè)備有限公司主營(yíng)：軸流風(fēng)機(jī),耐高溫高濕風(fēng)機(jī),烘干設(shè)備用風(fēng)機(jī),離心風(fēng)機(jī),除塵風(fēng)機(jī)

軸流風(fēng)機(jī)的物理模型

某600 MW 機(jī)組配套的兩級(jí)動(dòng)葉可調(diào)軸流一次風(fēng)機(jī)，流體計(jì)算域包括從集流器到擴(kuò)壓器的內(nèi)部通道，固體計(jì)算部分為葉輪葉片部分。原風(fēng)機(jī)每級(jí)導(dǎo)葉數(shù)目為23 片，改造方案圍繞導(dǎo)葉數(shù)目進(jìn)行。風(fēng)機(jī)動(dòng)葉片和導(dǎo)葉片數(shù)目通常是互質(zhì)的，可以減少上游氣流對(duì)下游的沖擊，減少氣流脈動(dòng)及噪聲。改造方案成組減少或者增加導(dǎo)葉片，其中導(dǎo)葉數(shù)目減少為方案一至方案三，導(dǎo)葉數(shù)目增加為方案四至方案六?；谳S流風(fēng)機(jī)軸向可以分區(qū)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，軸流風(fēng)機(jī)采用分區(qū)法將流體計(jì)算區(qū)域劃分為集流器區(qū)、級(jí)動(dòng)葉區(qū)、級(jí)導(dǎo)葉區(qū)、第二級(jí)動(dòng)葉區(qū)、第二級(jí)導(dǎo)葉區(qū)和擴(kuò)壓器等6 個(gè)部分，因?yàn)閯?dòng)葉區(qū)內(nèi)流動(dòng)較復(fù)雜，故采用尺寸函數(shù)對(duì)動(dòng)葉區(qū)進(jìn)行加密，而其他區(qū)域采用較為稀疏的網(wǎng)格。在模擬中進(jìn)行了網(wǎng)格無(wú)關(guān)性驗(yàn)證，軸流風(fēng)機(jī)分別采用260 萬(wàn)、380 萬(wàn)、560 萬(wàn)和820 萬(wàn)等網(wǎng)格數(shù)對(duì)風(fēng)機(jī)氣動(dòng)性能進(jìn)行計(jì)算，在保證較好的計(jì)算精度和計(jì)算成本的前提下，確定網(wǎng)格數(shù)為560 萬(wàn)，在此網(wǎng)格數(shù)下時(shí)間成本和模擬精度好。運(yùn)動(dòng)方程為三維定常雷諾時(shí)均N-S 方程，采用可有效解決旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和二次流的Ｒealizable k － ε 湍流模型，軸流風(fēng)機(jī)的動(dòng)葉區(qū)采用多重參考系模型。在數(shù)值模擬中，以集流器入口和擴(kuò)壓器的出口作為整個(gè)計(jì)算域進(jìn)出口，邊界條件為進(jìn)口速度和自由流出。進(jìn)出口流量殘差小于10 － 5，各方向的速度及k、ε 等參數(shù)的殘差小于10 － 4，認(rèn)為當(dāng)前計(jì)算達(dá)到收斂要求。

導(dǎo)葉數(shù)目減少時(shí)軸流風(fēng)機(jī)效率明顯高于導(dǎo)葉數(shù)目增加時(shí)的風(fēng)機(jī)效率; 在導(dǎo)葉數(shù)目減少的方案中，在qv ＜ 87. 5 m3 /s 時(shí)全壓全部高于原風(fēng)機(jī)，在高于此流量時(shí)提升效果僅方案二比原風(fēng)機(jī)效率稍高，其余方案略低于原風(fēng)機(jī)，在設(shè)計(jì)流量82. 5 m3 /s 時(shí)，方案三的效率提升效果好，提升比例為0. 46 個(gè)百分點(diǎn); 在流量低于設(shè)計(jì)流量時(shí)，方案四至六于原風(fēng)機(jī)，高于設(shè)計(jì)流量時(shí)風(fēng)機(jī)效率低于原風(fēng)機(jī)，且隨流量增大，效率下降速度加快。從性能比較上可以看出，方案三表現(xiàn)出優(yōu)于原風(fēng)機(jī)的性能，所以下文主要針對(duì)方案三和原風(fēng)機(jī)進(jìn)行流固耦合模擬研究。

軸流風(fēng)機(jī)軸功率Psh定義為單位時(shí)間內(nèi)原動(dòng)機(jī)傳遞給風(fēng)機(jī)軸上的能量，其大小可反映軸流風(fēng)機(jī)的能耗。因此導(dǎo)葉數(shù)目改造對(duì)于經(jīng)濟(jì)性的影響可通過(guò)軸功率來(lái)考察，圖5 為原風(fēng)機(jī)和方案三軸功率比較?？梢钥闯龇桨溉仍L(fēng)機(jī)軸功率有少許增加且變化不大，這也與方案三全壓提升做功能力增強(qiáng)有密切關(guān)系。

軸流風(fēng)機(jī)靜力結(jié)構(gòu)特性

在旋轉(zhuǎn)機(jī)械中，葉片結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和振動(dòng)直接關(guān)系到其安全運(yùn)行，其取決于葉片表面的氣動(dòng)載荷和本身固有的力學(xué)性能。而僅對(duì)流體域進(jìn)行研究還不能完全確定導(dǎo)葉數(shù)目變化是否對(duì)風(fēng)機(jī)固體域產(chǎn)生影響，為此利用ANSYS Workbench 軟件將流場(chǎng)壓力數(shù)據(jù)加載到動(dòng)葉片表面，對(duì)風(fēng)機(jī)動(dòng)葉進(jìn)行了單向流固弱耦合，來(lái)研究導(dǎo)葉數(shù)目變動(dòng)后動(dòng)葉等效應(yīng)力、總變形及振動(dòng)的變化。

（1）在風(fēng)機(jī)消聲器出口處安裝不銹鋼防護(hù)網(wǎng)，同時(shí)加強(qiáng)消聲器的加固，防止消聲器脫落，損壞葉片。

（2）聯(lián)軸器位置不好。對(duì)策：重新檢查風(fēng)機(jī)與電機(jī)的同心度。

（3）葉片漂移。由于必須保證滑塊與調(diào)節(jié)環(huán)之間的間隙，否則會(huì)卡住，因此在風(fēng)機(jī)運(yùn)行過(guò)程中，葉片滑塊不可避免地會(huì)與調(diào)節(jié)環(huán)產(chǎn)生摩擦和沖擊，間隙會(huì)變大。如果不及時(shí)檢查和更換，會(huì)造成嚴(yán)重的葉片漂移。如下圖所示，滑塊磨損嚴(yán)重，單邊偏差為10 mm。此外，松動(dòng)的夾緊螺栓也會(huì)導(dǎo)致刀片漂移。葉片漂移后，由于氣流的擾動(dòng)，會(huì)引起風(fēng)機(jī)振動(dòng)，并發(fā)出異常響聲。對(duì)策：在每次計(jì)劃?rùn)z修中，必須檢查滑塊的更換情況，檢查調(diào)整環(huán)是否嚴(yán)重磨損，檢查軸流風(fēng)機(jī)各葉片角度是否一致，夾緊夾緊螺栓，并在葉片軸承上加潤(rùn)滑脂。

（4）軸流風(fēng)機(jī)襯套磨損。襯套安裝在風(fēng)機(jī)輪轂上，與液壓缸主軸配合。間隙控制在0.10 mm以內(nèi)。襯套磨損后間隙變大，導(dǎo)致液壓缸主軸與轉(zhuǎn)子中心不一致，并產(chǎn)生異常響聲和振動(dòng)。對(duì)策：在每一次計(jì)劃?rùn)z修中，都要檢查和更換襯套。_軸承損壞。對(duì)策：必須檢查1到2個(gè)大修周期才能更換軸承。汽包廠生產(chǎn)的動(dòng)葉可調(diào)軸流風(fēng)機(jī)的液壓缸是故障率高的部件。故障類型主要有以下幾種：1.液壓缸小軸承損壞。液壓缸小軸承損壞是液壓缸常見的主要故障。故障現(xiàn)象是風(fēng)機(jī)運(yùn)行時(shí)葉片突然關(guān)閉。2009年1月9日2號(hào)機(jī)組負(fù)荷500MW時(shí)，爐膛負(fù)壓突然波動(dòng)，檢查2A風(fēng)機(jī)不工作，調(diào)整風(fēng)機(jī)葉片開度，電機(jī)電流、風(fēng)壓不變，立即減負(fù)荷，增加2b風(fēng)機(jī)葉片開度，調(diào)整鍋爐正常運(yùn)行。停機(jī)風(fēng)扇2A修理處理，更換液壓缸后正常。損壞的液壓缸解體，發(fā)現(xiàn)滑閥組件小軸承嚴(yán)重?fù)p壞，滾珠、保持架解體。經(jīng)分析，液壓缸與輪轂中心的偏差，使軸承承受附加載荷，并使軸承在長(zhǎng)期運(yùn)行中受到磨損和疲勞損傷。