電廠風(fēng)機(jī)中電源頻率和轉(zhuǎn)速成正比的關(guān)系，因此新型的電廠風(fēng)機(jī)都是采用變頻器以此來調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，以便完成電廠風(fēng)機(jī)的工藝變革。同時(shí)，電廠風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和風(fēng)量呈現(xiàn)正比關(guān)系，和風(fēng)壓的平方成正比關(guān)系，軸功率和轉(zhuǎn)速成三次方的關(guān)系，從這里可以看出，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速可以減少風(fēng)量，起到節(jié)能的作用。

目前電廠風(fēng)機(jī)節(jié)能中的節(jié)電原來往往是通過調(diào)節(jié)風(fēng)門以此控制風(fēng)量和變頻調(diào)速來控制風(fēng)量兩種辦法。其中后者具有較廣的調(diào)速范圍，在高壓容量變頻器中可以任意調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，而可以在異步電動(dòng)機(jī)中實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速。而且它具有較高的調(diào)節(jié)精度和非常高的效率，極大降低了附加損耗。啟動(dòng)也比較方便，可以實(shí)現(xiàn)電流小二且啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大的軟啟動(dòng)。即便在發(fā)生故障時(shí)，電廠風(fēng)機(jī)可以持續(xù)性正常運(yùn)行，避免停機(jī)造成不可估量的損失，并且在運(yùn)行中可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制盒自動(dòng)控制，在變頻器的控制接口有計(jì)算機(jī)全程優(yōu)化控制。這些方面都大大起到了節(jié)能的最大化。

不過變頻技術(shù)也存在這不足的地方，一個(gè)方面，在變頻器的開關(guān)器件的耐壓水平有待提高，在電壓匹配上不容易把握，一個(gè)方面，變頻調(diào)速技術(shù)屬于高端產(chǎn)品，在成本和技術(shù)含量以及實(shí)際控制上比較不容易把握，很容易造成投入多而收入少的尷尬局面，在經(jīng)濟(jì)上很難去有所改善和發(fā)展。

當(dāng)然，隨著科技的發(fā)展，變頻裝置國產(chǎn)化的局面將有所改善，在技術(shù)和性能以及價(jià)格方面會(huì)逐漸得到發(fā)展，從而讓電廠風(fēng)機(jī)在變頻裝置上的需求得到更好的滿足。

 

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　0 引言

　　軸流通風(fēng)機(jī)當(dāng)其葉片較薄以及過度前掠,重心偏離葉根截面中心時(shí),較高轉(zhuǎn)速造成的離心力和不穩(wěn)定進(jìn)氣流造成的葉片升力的變化,很容易激發(fā)葉片振動(dòng)。同時(shí)由于流固耦合,還可能造成葉片的馳振,使葉片提前疲勞損壞,降低風(fēng)機(jī)效率,并產(chǎn)生較大的氣動(dòng)噪聲。

　　在葉輪設(shè)計(jì)時(shí)有必要對其振動(dòng)模態(tài)進(jìn)行計(jì)算,但葉片葉身曲面復(fù)雜,用經(jīng)典理論無法求解,因此必須借用有限元模型來計(jì)算。ANSYS是當(dāng)今比較有名的有限元分析軟件之一,具有多種物理場的求解功能,可以很方便地進(jìn)行模態(tài)分析;大型CAD系統(tǒng)軟件UniGraphics具有豐富的曲面造型功能,瓦廠房散熱處理方法,非常適合于葉輪等具有復(fù)雜曲面實(shí)體的造型,建好的實(shí)體模型導(dǎo)入ANSYS即可進(jìn)行模態(tài)分析。

　　1 ,車間房頂通風(fēng)設(shè)備;葉輪CAD模型建立和接口導(dǎo)入

　　1.1 葉輪基本參數(shù)

　　軸流通風(fēng)機(jī)為整體注塑ABS塑料葉輪,葉片數(shù)為4,葉片較寬,葉片呈前掠狀。工作轉(zhuǎn)速為860r/min,輪轂直徑為0.147m,葉輪外徑為0.42m。

　　1.2 幾何模型建立

　　通過三坐標(biāo)測量儀測量得到葉片表面型值點(diǎn),將點(diǎn)陣連接成曲面,并利用軟件UG的曲面剪裁和縫合功能,將葉片的曲面連接起來。一旦所有曲面被縫合就自動(dòng)生成以各曲面為邊界的實(shí)體。

　　葉輪為循環(huán)對稱結(jié)構(gòu),為加快有限元分析過程,利用ANSYS的循環(huán)對稱分析功能,對一個(gè)90°基本扇區(qū)進(jìn)行求解。建模時(shí)使全局坐標(biāo)系的Z軸與葉輪旋轉(zhuǎn)軸線對應(yīng),建立完整葉輪模型,負(fù)壓風(fēng)機(jī)廠家直供,然后用過輪轂軸線兩個(gè)相互夾角為90°的兩個(gè)平面切出1/4的葉輪模型。

　　1.3導(dǎo)入幾何模型

　　能夠?qū)�UG模型導(dǎo)入ANSYS的方法有3種,其中基于直接的模型數(shù)據(jù)交換的兩種是:一是通過標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)接口將CAD模型數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)入分析系統(tǒng);另外是通過ANSYS為UG提供的專用接口直接讀入U(xiǎn)G的prt文件;第三種借助UG的GFEMFEA。

　　這里采取第二種方法,在功能菜單中點(diǎn)擊File→Import→UG,再選取零件文件即可。

　2 預(yù)處理和求解

　　2.1輸入材料物理參數(shù)

　　輸入ABS材料的物理性能參數(shù):密度為1.2×10-6g/mm3,彈性模量為2.3MPa,泊松比為0.38。

　　2.2選擇單元類型

　　葉輪表面為變厚度復(fù)雜曲面,選用10節(jié)點(diǎn)的四面體單元solid92,該單元采用二次位移模式,非常適合對形狀不規(guī)則的實(shí)體劃分有限元模型。為了對基本扇區(qū)的兩個(gè)間隔相對90°的輪轂的剖面劃分網(wǎng)格,還選擇了一種二維單元:MESH200單元,并設(shè)定單元形狀參數(shù)為“trianglewith6nodes”(MESH200單元是專門用來劃分網(wǎng)格,提供網(wǎng)格占位功能,不參加單元運(yùn)算)。
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