呂 梟，李志強(qiáng)，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(guò)在燒結(jié)主抽風(fēng)機(jī)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(shí)流態(tài)，達(dá)到風(fēng)機(jī)運(yùn)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(jī); 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(shū)中也寫(xiě)明: “垂直燒結(jié)速度和產(chǎn)量與通過(guò)料層的風(fēng)量近似成正比關(guān)系”。提高主抽風(fēng)機(jī)風(fēng)量是提高有效風(fēng)量的一個(gè)重要措施，一般情況下提高風(fēng)機(jī)風(fēng)量需要增加葉輪直徑，同時(shí)增加電機(jī)功率。這也意味著現(xiàn)有風(fēng)機(jī)和電機(jī)將被淘汰。那么通過(guò)在燒結(jié)主抽風(fēng)機(jī)葉輪上應(yīng)用三元流技術(shù)，實(shí)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(dá)到增加風(fēng)量，節(jié)能的目的，這將是一個(gè)既經(jīng)濟(jì)又實(shí)惠的途徑。

2 三元流技術(shù)原理

三元流動(dòng)理論就是把葉輪內(nèi)部的三元立體空間無(wú)限地分割，通過(guò)對(duì)葉輪流道內(nèi)各工作點(diǎn)的分析，建立起完整、真實(shí)的葉輪內(nèi)流體流動(dòng)的數(shù)學(xué)模型，依據(jù)三元流動(dòng)理論設(shè)計(jì)出來(lái)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(shí)流態(tài)，能夠控制葉輪內(nèi)部全部流體質(zhì)點(diǎn)的速度分布( 圖 1、圖 2) 。

3 三元流技術(shù)的實(shí)踐與應(yīng)用

3．1 設(shè)計(jì)計(jì)算

從圖 1 與圖 2 的對(duì)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(jì)上是存在很大難度的。因此在設(shè)計(jì)過(guò)程中采用了多種設(shè)計(jì)方法進(jìn)行比較后，對(duì)葉輪內(nèi)流動(dòng)優(yōu)化及強(qiáng)度計(jì)算進(jìn)行復(fù)合性設(shè)計(jì)，在基本設(shè)計(jì)定型后再運(yùn)用流場(chǎng)分析對(duì)葉片優(yōu)化平臺(tái)進(jìn)行了系統(tǒng)優(yōu)化，僅優(yōu)化所提高的整機(jī)效率為原離心風(fēng)機(jī)約 5%～6%，優(yōu)化過(guò)程見(jiàn)圖 3。

對(duì)于風(fēng)機(jī)葉輪設(shè)計(jì)根據(jù)所選用的材料進(jìn)行強(qiáng)度效核是必須進(jìn)行的程序，本文對(duì)葉輪的強(qiáng)度效核所采用的方法，是將葉輪整體作為計(jì)算幾何模型進(jìn)行有限元網(wǎng)格剖分，同時(shí)為保證結(jié)構(gòu)離散化的計(jì)算精度和內(nèi)存空間的有效利用，運(yùn)用計(jì)算強(qiáng)度的軟件進(jìn)行 10 節(jié)點(diǎn)的四面體單元網(wǎng)格剖分進(jìn)行強(qiáng)度效核，校核的結(jié)果是該三元流葉輪有足夠的強(qiáng)度滿足運(yùn)行要求，圖 4、圖 5 為 SJ9500 三元流葉輪葉片強(qiáng)度分析的結(jié)果。

3．2 改造內(nèi)容

離心風(fēng)機(jī)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(xì)介紹。

3．2．1 離心風(fēng)機(jī)定子的改造

在風(fēng)機(jī)的整體設(shè)計(jì)上，風(fēng)機(jī)進(jìn)氣箱和葉輪進(jìn)風(fēng)口分別采用分流技術(shù)使其進(jìn)氣氣流均勻分布，減小氣流湍流回旋損失，有效的提高了機(jī)殼進(jìn)氣室的流通效率，也提高了風(fēng)機(jī)整機(jī)的運(yùn)行效率。

3．2．2 離心風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子的改造

葉輪改造主要通過(guò)葉輪內(nèi)部的三元立體空間無(wú)限地分割，通過(guò)對(duì)葉輪流道內(nèi)各工作點(diǎn)的分析，建立起完整、真實(shí)的葉輪內(nèi)流體流動(dòng)的數(shù)學(xué)模型，依據(jù)三元流動(dòng)理論設(shè)計(jì)出來(lái)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(shí)流態(tài)，能夠有效控制葉輪內(nèi)部流體質(zhì)點(diǎn)的速度分布。改造后的轉(zhuǎn)子新葉輪如圖 6。

4 實(shí)施效果

SJ9500-1．0/0．855 改造前后數(shù)據(jù)對(duì)比情況見(jiàn)表1。通過(guò)表中的數(shù)據(jù)對(duì)比分析，該燒結(jié)主抽風(fēng)機(jī)改造后進(jìn)氣負(fù)壓與原來(lái)基本相同，進(jìn)氣風(fēng)量提高了11%，運(yùn)行電流相比原來(lái)增加了約 6．45%。其余各項(xiàng)性能參數(shù)滿足現(xiàn)有生產(chǎn)條件，且風(fēng)機(jī)目前運(yùn)行良好。該風(fēng)機(jī)安裝完，前期運(yùn)行出現(xiàn)短時(shí)間的轉(zhuǎn)子振動(dòng)主要與進(jìn)氣溫度過(guò)高有關(guān)，再者轉(zhuǎn)子與軸瓦也有個(gè)磨合期，截止目前該風(fēng)機(jī)已經(jīng)運(yùn)行平穩(wěn)。

參考文獻(xiàn):

［1］ 薛俊虎．燒結(jié)生產(chǎn)技能知識(shí)問(wèn)答［M］．北京: 冶金工業(yè)

出版社，2004．

［2］ 續(xù)奎昌．風(fēng)機(jī)手冊(cè)［M］．北京: 機(jī)械工業(yè)出版社．