鼓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,鼓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、降低鼓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。
模拟鼓风机导叶数
目不同时泵内的压力脉动特征,干燥窑**鼓风机,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,干燥房鼓风机,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%。
比较两种叶轮的振动模态,可以看出,每种叶片的低阶模态都表现出从叶片**部到根部的弯曲变形,高阶模态是叶片两侧的扭转变形。鼓风机叶轮各级的形状变形和较大变形都在叶片**部,干燥机鼓风机,叶片角度可调的叶轮的叶片变形相对较大,因为其材质为尼龙66,刚度小于Q235,更容易变形。叶片角固定叶轮的叶根与轮毂固定,因此叶根与轮毂相对稳定,基本无变形。由于叶片角度可调叶轮增加了角度调节机构,使得叶根弯曲变形和扭转变形较小。鼓风机实验采用了力锤激励、加速度传感器采集信号、LMS数据采集与处理等方法。该测试的主要过程包括:支持被测对象、选择激励方案、布置传感器、确定输入通道、建立测试模型和与通道相关、确定分析带宽、测量和保存数据。由于轮毂变形基本为0,鼓风机叶轮通过柔性弹性绳悬挂在轮毂上进行测量。振动方式选择力锤激振,固定锤击点,移动传感器测量。由于叶片的明显变形,每个叶片**部和根部有两个测量点,叶片下方轮毂有一个测量点,鼓风机,每个叶轮有50个测量点。建立合适的圆柱坐标系,测量各测点的相对坐标,建立测试模型。传感器布置完毕后,测试通道与模型中相应的测量点相关联。通过力锤激励收集数据。同样的方法依次测量每个叶轮的50个测量点。在PolyMax输入模块中选择已有的fr集,在高层稳态图中选择符号较多的列,即阻尼频率、频率和模向量稳定性。
鼓风机噪声治理结果
采取噪声治理措施前后,大风量轴流风机进风口处噪声值对比结果如图5 所示。由图5 可知,治理前后进风口处噪声值在各倍频程处有相似的升降趋势。并且,噪声在63Hz 和125Hz 处均有明显峰值。治理后进风口处的噪声值有明显降低。在63Hz 处降噪量约30dB,通过治理前后噪声的A计权测量值对比,治理后鼓风机进风口噪声降噪量为27dB(A)。
山东冠熙风机所采用的鼓风机弯头加折板式消声器的组合消声结构,针对该项目中大风量轴流风机的噪声消声量能够达到27dB(A),并且对低频噪声具有较好的消声效果。弯头加折板式消声器的组合消声结构,不仅能够有效的改变气流流通方向,增加通道长度,提高空气动力性噪声的消声量,而且节约空间,组合形式灵活,具有广泛的应用前景。
鼓风机在同一转速下,由于动叶安装角的变化,因此其工作范围是一组特性曲线。由于风机内部流动是复杂的三维黏性流,完全采用实验方法或三维商业软件求解其全工况下的性能费时费力且成本较高; 同时在风机工况改变,需要调整其转速和动叶角度使其满足风压和效率的要求,因此,快速准确预测出轴流风机在安装角变化时的气动性能够提高缩短设计周期和风机运行效率,具有较为重要的工程应用价值。