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由于高溫軸流風(fēng)機(jī)廠家動(dòng)葉片是扭曲葉片,網(wǎng)格單元選用帶含有10 個(gè)中間節(jié)點(diǎn)的四面體實(shí)體單元Solid187。另外,針對(duì)一次風(fēng)機(jī)1B多次失速,經(jīng)檢查,風(fēng)機(jī)入口消聲器多孔板鉚釘松動(dòng),減小了通道面積,使一次風(fēng)機(jī)落入失速區(qū),通過(guò)加強(qiáng)消聲器消除了失速故障。分別采用20 萬(wàn)、30 萬(wàn)、55 萬(wàn)和60 萬(wàn)網(wǎng)格計(jì)算后,選擇設(shè)定單元大小15 mm,生成網(wǎng)格單元數(shù)量為30萬(wàn)、節(jié)點(diǎn)數(shù)量45 萬(wàn),在計(jì)算時(shí)間和計(jì)算精度上為合適。對(duì)葉片葉根部位施加固定約束,葉片整體施加離心力慣性載荷,對(duì)高溫軸流風(fēng)機(jī)廠家葉片表面施加氣動(dòng)壓力載荷,其中氣動(dòng)壓力載荷是流體計(jì)算得到的壓力數(shù)據(jù),采用流固弱耦合的方式加載到葉片表面,,在模擬高溫軸流風(fēng)機(jī)廠家運(yùn)行范圍內(nèi),模擬所得全壓、效率與試驗(yàn)樣本值的平均偏差分別為4. 2%、1. 8%,特別是在設(shè)計(jì)流量下為3. 4%和2. 2%,由此可確保數(shù)值模擬的真實(shí)可靠性,模擬結(jié)果可反映該風(fēng)機(jī)的實(shí)際運(yùn)行狀況,并且可以用于進(jìn)一步固體域的流固耦合模擬計(jì)算。
高溫軸流風(fēng)機(jī)廠家的導(dǎo)葉數(shù)目改變后整體上不影響風(fēng)機(jī)性能的變化趨勢(shì),全壓隨流量增大而減小,效率呈現(xiàn)先增后減的變化。n/60,其中m為動(dòng)葉片數(shù),n為風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速,風(fēng)機(jī)兩級(jí)葉片數(shù)為14和10,兩級(jí)葉片通過(guò)頻率分別為676。q v表示風(fēng)機(jī)體積流量,導(dǎo)葉數(shù)目減少時(shí),在qv < 90 m3 /s 時(shí)全壓均得到提高,在高于此流量時(shí)僅方案二全壓低于原風(fēng)機(jī),其中在導(dǎo)葉數(shù)目減少后,流量越小提升作用越明顯,方案三在qv = 80 m3 /s時(shí),全壓提升效果明顯,提升數(shù)值為141 Pa。高溫軸流風(fēng)機(jī)廠家導(dǎo)葉數(shù)目增加時(shí),在qv < 85 m3 /s 時(shí),方案四至六全壓得到有效提升,而qv > 85 m3 /s 時(shí),僅有方案四全壓得到提升。
加載氣動(dòng)力、離心力后計(jì)算得到高溫軸流風(fēng)機(jī)廠家導(dǎo)葉數(shù)目變化后動(dòng)葉的應(yīng)力基本沒(méi)有影響,動(dòng)葉吸力面的近葉頂部位等值線沿葉高方向近似呈倒S 分布且應(yīng)力較小; 葉根部分布應(yīng)力較為復(fù)雜,較大值位于葉根中部與輪轂接觸位置,此處是由于承受較大的徑向離心力、垂直于高溫軸流風(fēng)機(jī)廠家葉片表面的氣動(dòng)力和扭曲的葉型結(jié)構(gòu)共同作用造成; 級(jí)等效應(yīng)力稍微高于第二級(jí)等效應(yīng)力,這是由于離心力沿徑向,而氣動(dòng)力垂直于葉片表面,氣動(dòng)力的作用效果抑制離心力作用效果造成的,但氣動(dòng)力作用效果影響較小; 總變形近似沿對(duì)角線方向由小到大發(fā)生變化,高溫軸流風(fēng)機(jī)廠家葉根處變形基本為零,較大值變形位于葉頂后緣。高溫軸流風(fēng)機(jī)廠家噪聲治理措施山東冠熙環(huán)保設(shè)備有限公司采用在大風(fēng)量軸流風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)口安裝消聲器的方式進(jìn)行大風(fēng)量軸流風(fēng)機(jī)的噪聲治理。由此可知導(dǎo)葉數(shù)目變化后,對(duì)葉片總變形基本沒(méi)有影響。
高溫軸流風(fēng)機(jī)廠家在靜應(yīng)力強(qiáng)度分析中,通常選取材料的屈服極限作為極限應(yīng)力,基于第四強(qiáng)度理論對(duì)葉片進(jìn)行強(qiáng)度校核。塑性材料的許用應(yīng)力[σ]= σs /ns,其中σs是材料的屈服極限,ns為材料的安全系數(shù),一般對(duì)于彈性結(jié)構(gòu)材料加載靜力載荷的情況下,ns = 1. 5 ~ 2。重新調(diào)整后,兩臺(tái)引風(fēng)機(jī)的就地機(jī)械指示基本相同,但DCS引風(fēng)機(jī)2b開(kāi)度比2a開(kāi)度大13%,風(fēng)機(jī)停運(yùn)后,風(fēng)機(jī)上蓋和全行程運(yùn)行動(dòng)葉無(wú)異常,故液壓缸為N。葉片材料為ZL101,其屈服強(qiáng)度σs = 180 MPa,ns = 2,計(jì)算葉片的許用應(yīng)力為90 MPa,而葉片較大等效應(yīng)力的峰值為21. 3 MPa,遠(yuǎn)小于葉片許用應(yīng)力,因此改型后方案三強(qiáng)度仍滿足要求。在葉片剛度方面,前面分析知,氣動(dòng)力作用效果對(duì)離心力效果有抑制作用,方案三全壓相對(duì)于原風(fēng)機(jī)有所增大,較大變形有所降低。
在高溫軸流風(fēng)機(jī)廠家額定工況下進(jìn)行振動(dòng)試驗(yàn)。兩個(gè)葉輪轉(zhuǎn)速2900r/min,容積流量708m3/min,風(fēng)機(jī)壓力5757pa,總壓效率77.3%。風(fēng)機(jī)以額定功率運(yùn)行,風(fēng)機(jī)上安裝的三向加速度傳感器將測(cè)點(diǎn)處的振動(dòng)信號(hào)傳送給SCADAS多功能數(shù)據(jù)采集裝置。采集裝置與計(jì)算機(jī)中的信號(hào)分析系統(tǒng)lmstestlab相連,實(shí)現(xiàn)信號(hào)的傳輸。qv表示風(fēng)機(jī)體積流量,導(dǎo)葉數(shù)目減少時(shí),在qv<90m3/s時(shí)全壓均得到提高,在高于此流量時(shí)僅方案二全壓低于原風(fēng)機(jī),其中在導(dǎo)葉數(shù)目減少后,流量越小提升作用越明顯,方案三在qv=80m3/s時(shí),全壓提升效果最明顯,提升數(shù)值為141Pa。通過(guò)信號(hào)分析,得到了高溫軸流風(fēng)機(jī)廠家測(cè)試位置的頻譜特性。由于電機(jī)的激振和內(nèi)部流場(chǎng)的氣動(dòng)力是風(fēng)機(jī)振動(dòng)的主要激振源,在高溫軸流風(fēng)機(jī)廠家入口、一級(jí)葉輪、二級(jí)葉輪、電機(jī)和風(fēng)機(jī)殼體出口周?chē)O(shè)置四個(gè)測(cè)點(diǎn),共20個(gè)測(cè)點(diǎn)。四個(gè)加速度計(jì)測(cè)試五次。每個(gè)傳感器有三個(gè)通道:X、Y和Z。它們分別對(duì)應(yīng)于風(fēng)扇的軸向、垂直和水平徑向。信號(hào)分析系統(tǒng)的參數(shù)是在傳感器、采集儀器和計(jì)算機(jī)準(zhǔn)確連接后設(shè)置的。當(dāng)轉(zhuǎn)速為2900r/min時(shí),基頻約為48.3Hz。考慮到氣動(dòng)激勵(lì)頻率較高,采樣頻率設(shè)為6400Hz,設(shè)定后進(jìn)行信號(hào)采集。