呂 梟，李志強，王學(xué)軍
( 山東鋼鐵萊蕪分公司煉鐵廠，山東 萊蕪 271104)
摘 要: 通過在燒結(jié)主抽風(fēng)機的葉輪上創(chuàng)新應(yīng)用三元流技術(shù)，改造葉輪葉片結(jié)構(gòu)以適應(yīng)流體的真實流態(tài)，達到風(fēng)機運行效率的提高，節(jié)能效果顯著。
關(guān)鍵詞: 三元流; 燒結(jié)主抽風(fēng)機; 節(jié)能
1 引言
眾所周知，風(fēng)在燒結(jié)生產(chǎn)中具有極其重要的意義，以致在操作方針中有“以風(fēng)為綱”或“以風(fēng)保產(chǎn)”的字樣，在科教書中也寫明: “垂直燒結(jié)速度和產(chǎn)量與通過料層的風(fēng)量近似成正比關(guān)系”。提高主抽風(fēng)機風(fēng)量是提高有效風(fēng)量的一個重要措施，一般情況下提高風(fēng)機風(fēng)量需要增加葉輪直徑，同時增加電機功率。這也意味著現(xiàn)有風(fēng)機和電機將被淘汰。那么通過在燒結(jié)主抽風(fēng)機葉輪上應(yīng)用三元流技術(shù)，實現(xiàn)在現(xiàn)有設(shè)備不變的基礎(chǔ)上只改變?nèi)~片的結(jié)構(gòu)，達到增加風(fēng)量，節(jié)能的目的，這將是一個既經(jīng)濟又實惠的途徑。
2 三元流技術(shù)原理
三元流動理論就是把葉輪內(nèi)部的三元立體空間無限地分割，通過對葉輪流道內(nèi)各工作點的分析，建立起完整、真實的葉輪內(nèi)流體流動的數(shù)學(xué)模型，依據(jù)三元流動理論設(shè)計出來的葉片形狀為不規(guī)則曲面形狀，葉輪葉片的結(jié)構(gòu)可適應(yīng)流體的真實流態(tài)，能夠控制葉輪內(nèi)部全部流體質(zhì)點的速度分布( 圖 1、圖 2) 。
3 三元流技術(shù)的實踐與應(yīng)用
3．1 設(shè)計計算
從圖 1 與圖 2 的對比可以看出，兩種葉輪的幾何形狀差異很大，為使兩種不同幾何形狀的葉輪滿足完全相同的安裝條件，在設(shè)計上是存在很大難度的。因此在設(shè)計過程中采用了多種設(shè)計方法進行比較后，對葉輪內(nèi)流動優(yōu)化及強度計算進行復(fù)合性設(shè)計，在基本設(shè)計定型后再運用流場分析對葉片優(yōu)化平臺進行了系統(tǒng)優(yōu)化，僅優(yōu)化所提高的整機效率為原離心風(fēng)機約 5%～6%，優(yōu)化過程見圖 3。
對于風(fēng)機葉輪設(shè)計根據(jù)所選用的材料進行強度效核是必須進行的程序，本文對葉輪的強度效核所采用的方法，是將葉輪整體作為計算幾何模型進行有限元網(wǎng)格剖分，同時為保證結(jié)構(gòu)離散化的計算精度和內(nèi)存空間的有效利用，運用計算強度的軟件進行 10 節(jié)點的四面體單元網(wǎng)格剖分進行強度效核，校核的結(jié)果是該三元流葉輪有足夠的強度滿足運行要求，圖 4、圖 5 為 SJ9500 三元流葉輪葉片強度分析的結(jié)果。
3．2 改造內(nèi)容
離心風(fēng)機的改造包括二大部分內(nèi)容，第一部分是定子的系統(tǒng)改造，第二部分是轉(zhuǎn)子的系統(tǒng)改造。下面就改造的內(nèi)容作以詳細介紹。
3．2．1 離心風(fēng)機定子的改造
在風(fēng)機的整體設(shè)計上，風(fēng)機進氣箱和葉輪進風(fēng)口分別采用分流技術(shù)使其進氣氣流均勻分布，減小氣流湍流回旋損失，有效的提高了機殼進氣室的流通效率，也提高了風(fēng)機整機的運行效率。
3．2．2 離心風(fēng)機轉(zhuǎn)子的改造
葉輪改造主要通過葉輪內(nèi)部的三元立體空間無限地分割，通過對葉輪流道內(nèi)各工作點的分析，建立起完整、真實的葉輪內(nèi)流體流動的數(shù)學(xué)模型，依據(jù)三元流動理論設(shè)計出來的葉片形狀為不規(guī)則曲面形狀，葉輪葉片的結(jié)構(gòu)可適應(yīng)流體的真實流態(tài)，能夠有效控制葉輪內(nèi)部流體質(zhì)點的速度分布。改造后的轉(zhuǎn)子新葉輪如圖 6。
4 實施效果
SJ9500-1．0/0．855 改造前后數(shù)據(jù)對比情況見表1。通過表中的數(shù)據(jù)對比分析，該燒結(jié)主抽風(fēng)機改造后進氣負壓與原來基本相同，進氣風(fēng)量提高了11%，運行電流相比原來增加了約 6．45%。其余各項性能參數(shù)滿足現(xiàn)有生產(chǎn)條件，且風(fēng)機目前運行良好。該風(fēng)機安裝完，前期運行出現(xiàn)短時間的轉(zhuǎn)子振動主要與進氣溫度過高有關(guān)，再者轉(zhuǎn)子與軸瓦也有個磨合期，截止目前該風(fēng)機已經(jīng)運行平穩(wěn)。
參考文獻:
［1］ 薛俊虎．燒結(jié)生產(chǎn)技能知識問答［M］．北京: 冶金工業(yè)
出版社，2004．
［2］ 續(xù)奎昌．風(fēng)機手冊［M］．北京: 機械工業(yè)出版社．