导叶数目减少时干燥设备风机效率明显高于导叶数目增加时的风机效率; 在导叶数目减少的方案中,在qv < 87. 5 m3 /s 时全压全部高于原风机,在高于此流量时提升效果仅方案二比原风机效率稍高,其余方案略原风机,在设计流量82. 5 m3 /s 时,方案三的效率提升效果好,提升比例为0. 46 个百分点; 在流量设计流量时,方案四至六于原风机,
干燥设备风机
导叶数目减少时干燥设备风机效率明显高于导叶数目增加时的风机效率; 在导叶数目减少的方案中,在qv < 87. 5 m3 /s 时全压全部高于原风机,在高于此流量时提升效果仅方案二比原风机效率稍高,其余方案略原风机,在设计流量82. 5 m3 /s 时,方案三的效率提升效果好,提升比例为0. 46 个百分点; 在流量设计流量时,方案四至六于原风机,高于设计流量时风机效率原风机,且随流量增大,效率下降速度加快。当气流通道不畅,气流对动叶的不均匀冲击和腐蚀,也会造成风机的叶片和轴承振动。从性能比较上可以看出,方案三表现出优于原风机的性能,所以下文主要针对方案三和原风机进行流固耦合模拟研究。
干燥设备风机轴功率Psh定义为单位时间内原动机传递给风机轴上的能量,其大小可反映干燥设备风机的能耗。结果表明,风机进出口振动较小,其振动频率主要是风机基频的倍频。因此导叶数目改造对于经济性的影响可通过轴功率来考察,图5 为原风机和方案三轴功率比较。可以看出方案三比原风机轴功率有少许增加且变化不大,这也与方案三全压提升做功能力增强有密切关系。
干燥设备风机静力结构特性
在旋转机械中,叶片结构强度和振动直接关系到其安全运行,其取决于叶片表面的气动载荷和本身固有的力学性能。干燥设备风机是叶片式流动机械,其产生的噪声包括空气动力性噪声、气固耦合噪声、机械噪声、电磁噪声,其中空气动力性噪声是大风量轴流风机的主要噪声。而仅对流体域进行研究还不能完全确定导叶数目变化是否对风机固体域产生影响,为此利用ANSYS Workbench 软件将流场压力数据加载到动叶片表面,对风机动叶进行了单向流固弱耦合,来研究导叶数目变动后动叶等效应力、总变形及振动的变化。
干燥设备风机叶片角度不可调的一级和二级叶轮的安装角度分别为46和30。针对矿井巷道掘进中不同掘进深度所需的风量和压力的差异,避免了过大的风量和压力对浅层掘进深度井下人员正常工作的影响,设计了两级叶片角度可调的叶轮结构。(2)根据优化后的损失和落后角模型能够较为合理地得到转子和静子的损失随着叶片负荷的变化情况。在不同开采深度下,调整两级叶片的角度,使之匹配,既满足了风量和压力的要求,又节省了大量的电力。资源,减少风机结构损失。干燥设备风机叶片角度可调的叶轮调节机构采用机械传动。每片叶片的下端是叶柄。叶片臂安装在叶柄上。外部动力驱动刀臂通过锥齿轮和平移盘旋转,以调整刀片角度。两级叶轮除了叶片数不相等外,参数相同。为了减少后期试验结果的数量,使二级叶轮的旋转方向比一级叶轮加速气流方向承受的负荷更大,本文选取了两级叶轮结构的二级叶轮作为研究对象。根据两个叶轮的结构尺寸,建立了实体模型,因为模态结果应反映叶轮本身的振动特性。建模时,模型的形状和大小应尽可能与实际相符。同时,为了突出干燥设备风机叶片角度调节机构对叶轮整体振动特性的影响,省略了对叶轮结构影响不大的倒棱、螺栓等工艺结构。
比较两种叶轮的振动模态,可以看出,每种叶片的低阶模态都表现出从叶片顶部到根部的弯曲变形,高阶模态是叶片两侧的扭转变形。干燥设备风机叶轮各级的形状变形和较大变形都在叶片顶部,叶片角度可调的叶轮的叶片变形相对较大,因为其材质为尼龙66,刚度小于Q235,更容易变形。导叶结构、数目和安装角度对提高流体机械的性能、降低干燥设备风机噪声和减轻振动具有明显影响。叶片角固定叶轮的叶根与轮毂固定,因此叶根与轮毂相对稳定,基本无变形。由于叶片角度可调叶轮增加了角度调节机构,使得叶根弯曲变形和扭转变形较小。干燥设备风机实验采用了力锤激励、加速度传感器采集信号、LMS数据采集与处理等方法。该测试的主要过程包括:支持被测对象、选择激励方案、布置传感器、确定输入通道、建立测试模型和与通道相关、确定分析带宽、测量和保存数据。由于轮毂变形基本为0,干燥设备风机叶轮通过柔性弹性绳悬挂在轮毂上进行测量。振动方式选择力锤激振,固定锤击点,移动传感器测量。由于叶片的明显变形,每个叶片顶部和根部有两个测量点,叶片下方轮毂有一个测量点,每个叶轮有50个测量点。建立合适的圆柱坐标系,测量各测点的相对坐标,建立测试模型。传感器布置完毕后,测试通道与模型中相应的测量点相关联。通过力锤激励收集数据。同样的方法依次测量每个叶轮的50个测量点。在PolyMax输入模块中选择已有的fr集,在高层稳态图中选择符号较多的列,即阻尼频率、频率和模向量稳定性。



从干燥设备风机不同位置和X、Y、Z三个方向的周向振动来看,风机下部固定在底座上,比其他三个周向位置振动小。风机顶部水平振动为严重,主要为1159.86赫兹和1351.40赫兹、1828.22赫兹等高频振动。总体而言,干燥设备风机振动主要是两级叶轮叶片通过频率与1159.86赫兹之和引起的,其次是高频气动力引起的振动和风机基频的倍频。风机振动主要为1351.40赫兹、1640.75赫兹、189.91赫兹和238.82赫兹。风扇基频的第四个频率189.91赫兹与风扇罩的第五阶固有频率193.70赫兹相似。可能发生共振。产生涡流噪声的主要原因是由于阻力引起的叶片边界层涡流、随主流沿叶片后缘脱落的涡流和叶尖放电。应通过优化风机结构来避免共振,以避免风机的基频和倍频。