早期離心風(fēng)機葉輪的設(shè)計方法簡述
德州天宇集團(tuán)永興玻璃鋼風(fēng)機加工廠生產(chǎn)離心風(fēng)機具有悠久歷史的專業(yè)生產(chǎn)廠家分析早期離心風(fēng)機葉輪的設(shè)計方法。
這種方法非常粗糙，設(shè)計的風(fēng)機性能需要設(shè)計人員有非常豐富的經(jīng)驗，有時可以獲得性能不錯的風(fēng)機，但是，大部分情況下，設(shè)計的通風(fēng)機效率低下。
等減速方法 從損失的角度考慮， 氣流相對速度在葉輪流道內(nèi)的流動過程中以同一速率均勻變化，能減少流動損失， 進(jìn)而提高葉輪效率 ；DZF電振放礦機等擴張度方法是為了避免局部地區(qū)過大的擴張角而提出的方法。

　　如何設(shè)計高效、工藝簡單的離心鋒速達(dá)是通風(fēng)機生產(chǎn)廠家一直是科研人員研究的主要問題， 設(shè)計高效葉輪葉片是解決這一問題的主要途徑。
在一元方法使用的初期，可以簡單地通過對風(fēng)機各個關(guān)鍵截面的平均速度計算，確定離心葉輪和蝸殼的關(guān)鍵參數(shù)，而且一般葉片型線采用簡單的單圓弧成型。

　　為了改進(jìn)，研究人員對葉輪輪蓋的子午面型線采用過流斷面的概念進(jìn)行設(shè)計，如此設(shè)計出來的離心葉輪的輪蓋為兩段或多段圓弧，這種方法設(shè)計的離皮帶喂料機心風(fēng)機葉輪雖然比前一種一元設(shè)自動喂料機計方法效率略有提高，但是該方法設(shè)計的風(fēng)機輪蓋加工難度大，成本高，很難用于大型風(fēng)機和非標(biāo)風(fēng)機的生產(chǎn)。
另外一個重要方面就是改進(jìn)葉片設(shè)計，對于二元軸流風(fēng)機葉片的改進(jìn)方法主要為采用等減速方法和等擴張度方法等 ，還有采用給定葉輪內(nèi)相對速度 W 沿平均流線m 分布的方法。
最早使用的是一元設(shè)計方法，通過大量的統(tǒng)計數(shù)據(jù)和一定的理論分析，獲得離心通風(fēng)機各個關(guān)鍵截面氣動和結(jié)構(gòu)參數(shù)的選擇規(guī)律。
以上方法雖然簡單，但也需要比較復(fù)雜的數(shù)值計算。
葉輪是風(fēng)機的核心氣動部件，葉輪內(nèi)部流動的好壞直接決定著整機的性能和效率，科研工作者們從各種角度來研究氣體在葉輪內(nèi)的流動規(guī)律 , 尋求最佳的葉輪設(shè)計方法。
給定的葉輪內(nèi)相對速度 W 沿平均流線 m 的分布是通過干式特種變壓器控制相對美式箱變平均流速沿流線 m 的變化規(guī)律，通過簡單幾何關(guān)系，就可以得到葉片型線沿半徑橋梁打樁機的分布。

一、使用要求
1、輸送介質(zhì)的進(jìn)氣溫度不得大于40℃。
2、介質(zhì)中微粒質(zhì)含量不得超過100mgm3，微粒最大尺寸不得超過最小工作間隙的一半。
3、運轉(zhuǎn)中軸承溫度不得高于95℃，潤滑油度不高于65℃。
4、使用壓力不得高于銘牌上規(guī)定的升壓范圍或本說明書性能表中規(guī)定的升壓范圍。
5、風(fēng)機葉輪與機殼、葉輪與葉輪間隙出廠時已調(diào)好，重新裝配時要保證該間隙。（間隙過大，影響性能價格比間隙過小，由于熱膨脹會產(chǎn)生摩擦、碰撞現(xiàn)象。）
6、鼓風(fēng)機運行時，主油箱、副油箱油位必須在油位計兩條經(jīng)線之間。
二、性能范圍
羅茨風(fēng)機性能中的吸入流量是指吸入壓力為標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，吸入溫度為20℃，輸送人質(zhì)為清潔空氣時的吸入狀態(tài)流量。（鼓風(fēng)機輸送特殊氣體時，吸入流量需根據(jù)輸送介質(zhì)的分子量、進(jìn)口溫度和進(jìn)排氣口壓力進(jìn)行換算。
三、運轉(zhuǎn)方法
（一） 運轉(zhuǎn)準(zhǔn)備
1、徹底清除見機內(nèi)外的灰塵和雜物，并避免混入油。
2、檢查進(jìn)出口聯(lián)接部位有無忘記堅固的地方，配管的支承件是否完備，需要冷卻水的風(fēng)機，冷卻水管安裝是否符合要求。
3、如果在配管內(nèi)有焊渣和鐵屑等，應(yīng)徹底清除。
4、將潤滑油回流到兩條油位線的上線位置（鼓風(fēng)機運轉(zhuǎn)后，油位會稍有下降），注油過少，會導(dǎo)致齒輪和軸承燒傷；注油過多，往往會引起溫升偏高，造成齒輪和其他部件損壞。潤滑油一般采用L-AN68全損耗工程用油。
5、風(fēng)機運轉(zhuǎn)過程中不應(yīng)加油。在運轉(zhuǎn)一周后應(yīng)第一次更換新油墨一個月后第二次更換新油。以后，主、副油箱應(yīng)按期更換潤滑油。
6、用手沿旋轉(zhuǎn)方向盤動風(fēng)機聯(lián)軸器，檢查有無異�，F(xiàn)象。
（二）試運轉(zhuǎn)
1、打開進(jìn)、排氣側(cè)閥門，在無負(fù)荷的狀態(tài)下接通電源開頭，核實旋向。需用冷卻水的風(fēng)機接通冷卻水后，方可啟動。
2、啟動后空載運轉(zhuǎn)20-30分鐘，檢查有無異常振動及發(fā)熱現(xiàn)象。如果出現(xiàn)異�，F(xiàn)象，應(yīng)立即停車，查明原因。異�，F(xiàn)象大多由安裝不良或聯(lián)軸器對中不準(zhǔn)引起，也有潤滑油油位不適宜等其它情況。
3、然后，在正常負(fù)載情況下運轉(zhuǎn)2-3小時，同時觀察每個部件的溫度和振動。
4、運轉(zhuǎn)中須注意電流表的示值,鋒速達(dá)是廠房降溫風(fēng)機生產(chǎn)廠家，如出現(xiàn)異常應(yīng)立即停車檢查，其原因大多是由葉輪摩擦引起的。
（三） 運轉(zhuǎn)中的注意事項
1、運轉(zhuǎn)過程中，須經(jīng)常檢查軸承、潤滑油溫度，電流表的示值。風(fēng)機需用冷卻水時應(yīng)檢查冷卻水量是否達(dá)到規(guī)定的要求。風(fēng)機為填料密封時，還應(yīng)檢查密封的泄漏情況，當(dāng)泄漏嚴(yán)重時，應(yīng)立即更換密封，以免危險氣體泄漏引發(fā)安全事故，且腐蝕氣體的泄漏也會損壞軸承。
2、定期檢查，作好記錄。
3、停車時，須先卸壓減載，再停車。如操作不當(dāng)，帶負(fù)荷停車或因突斷電停車時，風(fēng)機出口側(cè)工程內(nèi)的高壓氣體會迅速流向低的風(fēng)機進(jìn)口側(cè)（即通常講的“打回流”），從而造成高壓氣體帶動風(fēng)機葉輪加速反射運轉(zhuǎn)，風(fēng)機葉輪轉(zhuǎn)速越來越高，當(dāng)葉輪速度達(dá)到其極限速度時，就會造成葉輪與機殼碰撞、打碎的惡性事故。特別是化肥廠等輸送易燃易爆氣體的用戶更應(yīng)嚴(yán)格操作，因為風(fēng)機葉輪打壞的同時，往往會伴有爆炸起火等更危險事故的發(fā)生。

通常情況下，當(dāng)風(fēng)機葉輪受到磨損需要修復(fù)時，維修人員需要用起重設(shè)備將風(fēng)機機殼拆除，取出風(fēng)機轉(zhuǎn)子，再經(jīng)過長途運輸，把轉(zhuǎn)子送到風(fēng)機廠家進(jìn)行離線修復(fù)和動平衡校正。修好返回后，需要將轉(zhuǎn)子安裝找正合格，吊裝風(fēng)機上蓋，空載調(diào)試正常，才能夠投入生產(chǎn)運行。

在不拆卸熱風(fēng)管道、風(fēng)機機殼的情況下，派施工人員從人孔鉆入風(fēng)機內(nèi)部，根據(jù)實際工況條件和葉片磨損情況，選擇合適的堆焊材料及堆焊焊層的厚度，對磨損的葉輪進(jìn)行現(xiàn)場修補及耐磨層堆焊。
在葉輪修補堆焊完工之后，關(guān)鍵是動平衡校驗。采用便攜式現(xiàn)場動平衡儀，在生產(chǎn)現(xiàn)場對風(fēng)機整機進(jìn)行動平衡校驗，校驗的精度高,鋒速達(dá)是廠房通風(fēng)降溫生產(chǎn)廠家，速度快。

風(fēng)機選型計算
一、風(fēng)機選型的基本知識：
1、標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)：指風(fēng)機的進(jìn)口處空氣的壓力P=101325Pa，溫度t=20℃，相對濕度φ=50%的氣體狀態(tài)。
2、指定狀態(tài)：指風(fēng)機特指的進(jìn)氣狀況。其中包括當(dāng)?shù)卮髿鈮毫�或�?dāng)?shù)氐暮０胃叨龋�進(jìn)口氣體的壓力、進(jìn)口氣體的溫度以及進(jìn)口氣體的成份和體積百分比濃度。
3、風(fēng)機流量及流量系數(shù)
3.1、流量：是指單位時間內(nèi)流過風(fēng)機進(jìn)口處的氣體容積。
用Q表示，通常單位：m3/h或m3/min。
3.2、流量系數(shù)：φ=Q/（900πD22×U2）
式中：φ：流量系數(shù) Q：流量，m3/h
D2：葉輪直徑，m
U2：葉輪外緣線速度，m/s（u2=πD2n/60）
4、風(fēng)機全壓及全壓系數(shù)：
4.1、風(fēng)機全壓：風(fēng)機出口截面上的總壓與進(jìn)口截面上的總壓之差。用PtF表示，常用單位：Pa
4.2、全壓系數(shù):ψt=KpPtF/ρU22
式中, ψt:全壓系數(shù)　 Kp:壓縮性修正系數(shù)　 PtF:風(fēng)機全壓,Pa 　ρ:風(fēng)機進(jìn)口氣體密度,Kg/m^3　u2：葉輪外緣線速度，m/s
5、風(fēng)機動壓：風(fēng)機出口截面上氣體的動能所表征的壓力，用Pd表示。常用單位：Pa
6、風(fēng)機靜壓：風(fēng)機的全壓減去風(fēng)機的動壓，用Pj表示。常用單位：Pa
7、風(fēng)機全壓、靜壓、動壓間的關(guān)系：
風(fēng)機的全壓（PtF）=風(fēng)機的靜壓（Pj）+風(fēng)機的動壓（Pd）
8、風(fēng)機進(jìn)口處氣體的密度：氣體的密度是指單位容積氣體的質(zhì)量，用ρ表示，常用單位：Kg/m3
9、風(fēng)機進(jìn)口處氣體的密度計算式： ρ=P/RT
式中：P：進(jìn)口處絕對壓力，Pa　R：氣體常數(shù)，J/Kg·K。與氣體的種類及氣體的組成成份有關(guān),鋒速達(dá)是廠房通風(fēng)機生產(chǎn)廠家。
T：進(jìn)口氣體的開氏溫度，K。與攝氏溫度之間的關(guān)系：T=273+t
10、標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)與指定狀態(tài)主要參數(shù)間換算：
10.1、流量：ρQ=ρ0Q0
10.2、全壓：PtF/ρ= PtF0/ρ0
10.3、內(nèi)功率：Ni/ρ= Ni0/ρ0
注：式中帶底標(biāo)“0”的為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的參數(shù)，不帶底標(biāo)的為指定狀態(tài)下的參數(shù)。
11、風(fēng)機比轉(zhuǎn)速計算式： Ns=5.54 n Q01/2/(KpPtF0)3/4
式中： Ns：風(fēng)機的比轉(zhuǎn)速，重要的設(shè)計參數(shù)，相似風(fēng)機的比轉(zhuǎn)速均相同。 n：風(fēng)機主軸轉(zhuǎn)速，r/min　
Q0：標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下風(fēng)機進(jìn)口處的流量，m3/s　Kp: 壓縮性修正系數(shù) 　PtF0: 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下風(fēng)機全壓,Pa
12、壓縮性修正系數(shù)的計算式：
Kp=k/（k－1）×[（1+p/P）(k－1)/k－1]×(PtF/P)－1

式中:PtF:指定狀態(tài)下風(fēng)機進(jìn)口處的絕對壓力,Pa　k:氣體指數(shù),對于空氣,K=1.4
13、風(fēng)機葉輪直徑計算式： D2=（27/n）×[KpPtF0/（2ρ0ψt ）]1/2
式中:D2:葉輪外緣直徑,m　n:主軸轉(zhuǎn)速：r/min　Kp：壓縮性修正系數(shù) 　PtF0：標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下風(fēng)機全壓，單位：Pa
ρ0：標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下風(fēng)機進(jìn)口處氣體的密度：Kg/m3　ψt：風(fēng)機的全壓系數(shù)
14、管網(wǎng)：是指與風(fēng)機聯(lián)接在一起的，氣流流經(jīng)的通風(fēng)管道以及管道上所有附件的總稱。
15、管網(wǎng)阻力的計算式：Rj=KQ2
式中: Rj:管網(wǎng)靜阻力,Pa
K:管網(wǎng)特性系數(shù)與管道長度、附件種類、多少等因素有關(guān)，確定其值的方法通常采用：計算法，類比法和實際測定法。
Q：風(fēng)機的流量，m3/s
16、常見壓力單位間的換算關(guān)系：
1毫米水柱（mmH2O）=9.807帕(Pa)
17、大氣壓力與海撥高度間近似關(guān)系： P=101325－（9.4～11.2）H
式中:P：大氣壓力Pa　H：海撥高度：m
二、 選型實例（僅舉一例）
　　為2T/h工業(yè)鍋爐選擇一臺引風(fēng)機。已知最大負(fù)荷時所需風(fēng)機性能參數(shù)及相應(yīng)的進(jìn)氣條件，如下：
流量：Q=6800 m3/h ，進(jìn)口溫度：t1=200℃
全壓：PtF=2010 Pa　， 進(jìn)口絕對壓力P=96000 Pa
解：1、每秒鐘流量：Qs=6800/3600= 1.89 m3/s
　　2、指定條件下空氣密度：ρ=P/RT=96000/（287×（273+200））=0.707 Kg/m3
　　3、換算為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的全壓： PtF0=PtF×ρ0/ρ=2010×1.2/0.707=3412 Pa
　　4、選定風(fēng)機主軸轉(zhuǎn)速：n =2800 r/min
　　5、計算壓縮性修正系數(shù)：
　　　Kp=K/（K－1）[（1+PtF/P）((k－1)/k)－1]×(PtF/P)－1
　　　　=1.4/(1.4－1) ×[(1+2010/96000)(1.4－1)/1.4－1] ×(2010/96000)－1
　　　　=0.9926
　　6、計算所需風(fēng)機的比轉(zhuǎn)速：
　　　Ns=5.54 n Q01/2/(KpPtF0)3/4
　　　　=5.54×2800×1.89^0.5/(0.9926×3412)3/4
　　　　=48
　　7、選用Y5－48型離心引風(fēng)機，查得該型風(fēng)機無因次特性曲線最高效率點參數(shù)為：
　　　流量系數(shù)：φ=0.1225　全壓系數(shù)：ψt=0.536　內(nèi)效率:η=0.835
　　8、計算葉輪外徑：
　　　D2=（27/n）×[KpPtF0/（2ρ0ψt ）]1/2
　　　　=（27/2800）×[0.9926×3412/（2×1.2×0.536 ）]1/2
　　　　=0.497m
　　選用Y5－48－11№5C引風(fēng)機
　　9、校核內(nèi)功率：
　　Ni=PtFQs/1000η=2010×1.89/(1000×0.835)=4.5 KW
　　電機容量儲備系數(shù)取為1.3,帶傳動機械效率取0.95,所需功率為:6.15KW
　　選用電機為:7.5KW－2極（型號：Y132S2－2）


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