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山東冠熙環保設備有限公司主營：軸流風機,耐高溫高濕風機,烘干設備用風機,離心風機,除塵風機

軸流風機的物理模型

某600 MW 機組配套的兩級動葉可調軸流一次風機，流體計算域包括從集流器到擴壓器的內部通道，固體計算部分為葉輪葉片部分。原風機每級導葉數目為23 片，改造方案圍繞導葉數目進行。風機動葉片和導葉片數目通常是互質的，可以減少上游氣流對下游的沖擊，減少氣流脈動及噪聲。改造方案成組減少或者增加導葉片，其中導葉數目減少為方案一至方案三，導葉數目增加為方案四至方案六。基于軸流風機軸向可以分區的結構特點，軸流風機采用分區法將流體計算區域劃分為集流器區、級動葉區、級導葉區、第二級動葉區、第二級導葉區和擴壓器等6 個部分，因為動葉區內流動較復雜，故采用尺寸函數對動葉區進行加密，而其他區域采用較為稀疏的網格。在模擬中進行了網格無關性驗證，軸流風機分別采用260 萬、380 萬、560 萬和820 萬等網格數對風機氣動性能進行計算，在保證較好的計算精度和計算成本的前提下，確定網格數為560 萬，在此網格數下時間成本和模擬精度好。運動方程為三維定常雷諾時均N-S 方程，采用可有效解決旋轉運動和二次流的Ｒealizable k － ε 湍流模型，軸流風機的動葉區采用多重參考系模型。在數值模擬中，以集流器入口和擴壓器的出口作為整個計算域進出口，邊界條件為進口速度和自由流出。進出口流量殘差小于10 － 5，各方向的速度及k、ε 等參數的殘差小于10 － 4，認為當前計算達到收斂要求。

葉片是軸流風機的核心部件，在振動作用下容易發生破損或斷裂，對葉片進行振動分析具有重要的工程意義。模態分析主要是分析結構的振動屬性，葉片的固有特性包括頻率和模態振型，與葉片的質量和剛度分布有關。

軸流風機葉片在預應力下的前六階振動頻率。第二級動葉區的全壓數值上基本是級的兩倍且流體流動更加復雜，兩者離心力慣性力相同，在同等條件下第二張動葉區更容易發生損壞，而級與第二級各階的固有頻率基本一致，所以離心力對固有頻率起決定性作用，氣動力對固有頻率影響較小。葉輪各階模態的臨界轉速為n = 60 f，可得到各階模態的臨界轉速。

通常情況下，一階臨界轉速下的振動較為激烈，葉片的一階臨界轉速為16 860 r /min，而工作轉速為1 490 r /min，遠比一階臨界轉速低，因此不會產生共振，滿足風機的設計使用要求，同時方案三風機振動頻率基本沒有發生變化，也滿足使用要求。導葉數目改變前后葉片振型基本沒有發生變化，在葉片的前緣或者后緣點處現振動較大位移，葉根部位振動位移較小。 階振型為葉片前緣點繞軸向的彎曲振動，第2 階振型為葉片前、后緣點繞軸向的扭轉振動，第3 階振型為葉片后緣點繞軸向的扭轉振動與一階彎曲振動的復合運動，第4 階振型為葉片后緣點繞軸向扭轉與一階彎曲振動的復合振動，第5 階振型為扭轉與一階彎曲振動的復合振動，第6 階振型為葉片后緣點繞軸向的二階彎曲振動。可以看出，隨模態階數的依次增加，軸流風機葉片各階振型變得更加復雜，軸流風機葉片的高階次振型變為葉片復雜彎曲與繞軸扭轉的復合振動。

對于軸流風機來說，風機的失速問題一直是困擾電廠風機行業的問題之一，尤其是在環保改造過程中，隨著煙氣系統阻力的增大，使得風機的失速問題更加突出。動調軸流壓縮機或風機的失速問題一直是學者們普遍關注的問題。早在1986年，我國對軸流風機葉尖間隙對失速顫振的影響進行了實驗研究。本文研究了不同間隙壓氣機的失速顫振問題。指出壓縮機的葉尖間隙是有利的。在這種間隙條件下，可以使分離區和間隙渦較小化，有利的間隙弦長比一般為1%~1.5%。2014年，對軸流風機葉尖間隙對失速裕度的影響進行了數值模擬研究。結果表明，當設計間隙減小到設計間隙的1/2時，軸流壓縮機的增壓損失和絕熱效率較小，而壓縮機的失速裕度增加了4%。因此，本文指出適當改變葉頂間隙可以有效地拓寬壓縮機的穩定運行方式。圍。針對進口流量畸變對軸流式壓縮機失速的影響，蔣華兵等人的研究結果表明。[軸流風機進口流量畸變會大大降低壓縮機的穩定裕度，同時也會大大降低失速強度，改變旋轉失速的形式，但不會影響失速頻率。在電廠風機研究方面，詳細論述了鐵城2000年軸流風機的失速機理、失速探頭的工作原理和失速試驗方法，提出了防止失速的可行方案。