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工廠車間通風(fēng)降溫軸流通風(fēng)機(jī)最佳結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與技術(shù)細(xì)節(jié)處理造氣爐鼓

摘要：提出了軸流通風(fēng)機(jī)最佳結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問題，著重對產(chǎn)品結(jié)構(gòu)型式合理化和技術(shù)細(xì)節(jié)處理規(guī)范化進(jìn)行了論述。
0　引言
　　軸流通風(fēng)機(jī)氣動設(shè)計(jì)計(jì)算完成之后要進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。氣動設(shè)計(jì)解決的是產(chǎn)品性能的先進(jìn)性，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)解決的是產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的合理性、使用的可靠性和維護(hù)的簡便性等，并提供用于指導(dǎo)生產(chǎn)的設(shè)計(jì)圖樣。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與氣動設(shè)計(jì)密不可分并相互協(xié)調(diào)。以往，國內(nèi)業(yè)界在軸流通風(fēng)機(jī)氣動設(shè)計(jì)與性能上研究論述較多，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上論述頗少。
　　與離心通風(fēng)機(jī)相比，軸流通風(fēng)機(jī)研發(fā)不成功的機(jī)率較大[1]，究其原因：一是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與氣動設(shè)計(jì)之間的協(xié)調(diào)處理不妥；二是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)最佳化及其技術(shù)細(xì)節(jié)處理不當(dāng)。
　　軸流通風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)最佳化是產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的期望，通常是依據(jù)空氣動力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、材料學(xué)和工藝學(xué)等基礎(chǔ)知識以及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)為指導(dǎo)，結(jié)合設(shè)計(jì)者的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)行具體設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的。軸流通風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)最佳化應(yīng)包含產(chǎn)品結(jié)構(gòu)形式的合理化、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)組成的模塊化、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)技術(shù)細(xì)節(jié)處理的規(guī)范化、產(chǎn)品壽命的最大化以及產(chǎn)品維護(hù)的簡便化等內(nèi)容。本文將著重對產(chǎn)品結(jié)構(gòu)型式的合理化和技術(shù)細(xì)節(jié)處理規(guī)范化進(jìn)行研討。
1關(guān)于結(jié)構(gòu)型式的合理化
　　軸流通風(fēng)機(jī)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)型式是依據(jù)氣動略圖確定的。產(chǎn)品結(jié)構(gòu)型式的合理化是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的前提和依據(jù)。對于管道軸流通風(fēng)機(jī)，按葉尖處的流速系數(shù)和壓力高低可大致分為三類[1]。葉尖處流速系數(shù)定義為：Λ＝Va/ΩR=60Va/πDn,其中Va為軸向速度；Ω為葉輪旋轉(zhuǎn)角速度；D＝2R為葉輪直徑、半徑；n為葉轉(zhuǎn)工作轉(zhuǎn)速。
　　1）Λ＜0.2,此類風(fēng)機(jī)壓力較低，輪轂比較�。ā�0.4），單級葉輪，無導(dǎo)葉。
　　2）Λ≈0.2~0.4,此類風(fēng)機(jī)壓力較高，輪轂比較大，通常在0.5~0.7,單級葉輪常有導(dǎo)葉。
　　3）Λ＞0.4,由于單級葉輪的風(fēng)機(jī)壓力受到了限制，為進(jìn)一步提高壓力，此類風(fēng)機(jī)采用了多級型式，如二級或三級等。
　　上述三類風(fēng)機(jī)，在進(jìn)行具體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時，可以有不同的結(jié)構(gòu)安排或配置，從而有個合理性的問題，下面將分別加以論述。
1.1單級葉輪風(fēng)機(jī)（R級）
　　國內(nèi)有T35，T40軸流通風(fēng)機(jī)系單葉輪，用于一般用途的通風(fēng)換氣。T35，T40的結(jié)構(gòu)型式見圖1和圖2。



　　由圖1可知，T35風(fēng)機(jī)帶有頭罩，電動機(jī)通過支承桿與風(fēng)筒相連接。進(jìn)口氣流經(jīng)過集流器和頭罩后進(jìn)入葉輪，確保了均直的入流條件。流出氣流經(jīng)支承桿和電動機(jī)后，較少加劇氣流分離。由圖2可知，T40的進(jìn)口氣流經(jīng)過集流器后，首先遇到電動機(jī)及其支承板，致使進(jìn)入葉輪的氣流為旋流，均直氣流受到破壞。必須指出的是，設(shè)計(jì)軸流通風(fēng)機(jī)時，要求從進(jìn)口壁面到葉輪處的氣流應(yīng)該是軸向的和不發(fā)生分離的；即穩(wěn)定的、無旋轉(zhuǎn)的和軸對稱的進(jìn)流是設(shè)計(jì)所必要的先決條件。對比圖1和圖2，T35的結(jié)構(gòu)安排比T40更為合理，T35的壓力損失要小于T40，T35的性能必定優(yōu)于T40這里需要說明的是，T35、T40的性能初始都是按GB1236-1976標(biāo)準(zhǔn)，按環(huán)面積計(jì)算風(fēng)機(jī)動壓的。后來，風(fēng)機(jī)行業(yè)將T35又按GB1236-85標(biāo)準(zhǔn)重新測試，采用出口圓面積計(jì)算風(fēng)機(jī)動壓，并按大、中、小三種機(jī)號分別給出全壓效率值。而T40至今仍是以環(huán)面積計(jì)算動壓的，其全壓效率是偏高的。
1.2葉輪+后導(dǎo)葉風(fēng)機(jī)（R+S級）
　　這種結(jié)構(gòu)型式在電站鍋爐鼓、引通風(fēng)機(jī)和礦井主通風(fēng)機(jī)上都有應(yīng)用。目前這種結(jié)構(gòu)大致有兩種不同和安排，見圖3和圖4。


　　圖3和圖4均為電動機(jī)內(nèi)置與葉輪直聯(lián)。圖3的進(jìn)口氣流經(jīng)由集流器和頭罩再進(jìn)入葉輪和后導(dǎo)葉，均直的入流條件得到保證。為減少流道內(nèi)氣流的壓力損失，電動機(jī)被封閉的外筒包圍，并外包筒的直徑與輪轂直徑相同。后導(dǎo)葉焊接在外包筒與主風(fēng)筒之間。電動機(jī)采用B3安裝形式，其外露支承板可視為后導(dǎo)葉的一部分�？梢�，圖3的葉輪的均直入流條件較好。氣流經(jīng)由后導(dǎo)葉均直地流入擴(kuò)壓器的流動狀況亦較好。圖4的進(jìn)口氣流經(jīng)由頭罩和集流器后，再流經(jīng)電動機(jī)的外包筒和外露的支承板，然后再流入葉輪，葉輪均勻的入流條件必將受到影響。而將后導(dǎo)葉焊于擴(kuò)壓器的芯筒與外筒之間，不僅影響后導(dǎo)葉的功效，擴(kuò)壓器的擴(kuò)壓作用亦將受到影響。對比圖3和圖4可知，圖4的結(jié)構(gòu)安排是不合理的。
　　目前，國內(nèi)有些生產(chǎn)企業(yè)就是生產(chǎn)如圖4的礦用主通風(fēng)機(jī)。這種主通風(fēng)機(jī)的效率較低甚至很低，一個重要原因就是與這種不合理的結(jié)構(gòu)安排有關(guān)。
1.3對旋風(fēng)機(jī)（RⅠ+RⅡ級）
　　對旋風(fēng)機(jī)是兩級軸流通風(fēng)機(jī)的一種，其目的是提高壓力。對旋風(fēng)機(jī)的兩級葉輪互為導(dǎo)葉，與葉輪+后導(dǎo)葉的兩級軸流通風(fēng)機(jī)相比，其壓力特性最佳而并非效率最高，這正是對旋風(fēng)機(jī)推廣應(yīng)用的價值所在[2]。
　　對旋軸流通風(fēng)機(jī)有以下三種結(jié)構(gòu)安排：
　　1）電動機(jī)-葉輪/葉輪-電動機(jī)；
　　2）葉輪-電動機(jī)/電動機(jī)-葉輪；
　　3）葉輪-電動機(jī)/葉輪-電動機(jī)。
　　其中第一種配置應(yīng)用較多，但由于葉輪的間距較近，噪聲最大。
　　由于對旋風(fēng)機(jī)主要用于提高壓力，通常其輪轂比亦較大，其中0.6輪轂比使用較多。然而，自對旋風(fēng)機(jī)在煤礦應(yīng)用以來，一些企業(yè)竟然設(shè)計(jì)、制造了一種小輪轂比（0.4）的對旋風(fēng)機(jī)。
　　小于等于0.4的輪轂比，通常是用來設(shè)計(jì)、制造低風(fēng)壓大流量軸流通風(fēng)機(jī)的，如前述的T35，T40以及冷卻塔風(fēng)機(jī)、空冷器風(fēng)機(jī)和射流風(fēng)機(jī)等專用軸流通風(fēng)機(jī)。把小輪轂比用于對旋上，從根本上背離了開發(fā)、應(yīng)用對旋風(fēng)機(jī)的初衷。這種為對旋而對旋的作法，實(shí)屬不當(dāng)，很不可取。事實(shí)表明，市場上根本無法選用0.4輪轂比的對旋主通風(fēng)機(jī)。這種對旋只能作為稀有品種保留在樣本之中。筆者深信，這種毫無意義的對旋，遲早會退出歷史舞臺。
2關(guān)于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的技術(shù)細(xì)節(jié)處理
　　“細(xì)節(jié)決定成敗”的理念，同樣適用于軸流通風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)。把結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的技術(shù)細(xì)節(jié)處理得好，不僅有利于風(fēng)機(jī)性能的改善，而且有利于提高使用的可靠性，延長風(fēng)機(jī)壽命。根據(jù)筆者的設(shè)計(jì)實(shí)踐，以下的技術(shù)細(xì)節(jié)處理應(yīng)引起人們的關(guān)注和重視。
2.1葉根的修型處理
　　由于結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度的需要，往往要對機(jī)翼型葉片根部或根部附近的切面（即過渡切面）進(jìn)行修型。修型原則：將標(biāo)準(zhǔn)翼型修改成非標(biāo)準(zhǔn)翼型后，應(yīng)具有良好的光滑的外形，以盡量減少對風(fēng)機(jī)性能的不利影響。常用的修型方法有：改變翼型厚度；改變翼型寬度和改變前、后緣半徑。具體方法見文獻(xiàn)[3]。
2.2機(jī)翼型葉片的防腐、耐磨處理
　　大型電站鍋爐軸流引風(fēng)機(jī)，工作在高溫、磨損的環(huán)境條件下；煤礦的抽出式軸流主通風(fēng)機(jī)在潮濕、含塵的氣流中工作；帶水的氣流對冷卻塔軸流通風(fēng)機(jī)葉片前緣造成沖蝕作用，等等。這些風(fēng)機(jī)葉片都有或防腐蝕或防磨損或防腐、防磨的處理問題。
　　對于鑄造或鍛造的鋁合金葉片，可采用表面處理（如鉻酸陽極化）的方法防腐蝕；采用增置不銹鋼前緣包邊的方法解決磨損問題。
　　玻璃鋼葉片抗腐蝕而不耐磨損，通常采用耐磨橡膠制作的前緣包邊的方法防磨損。
　　對于煤礦至今仍使用的鉚焊結(jié)構(gòu)的鋼質(zhì)空心葉片，可在葉片外表面采用熱噴涂不銹鋼合金的方法提高抗腐蝕性；在迎風(fēng)面噴涂鎳鉻合金以增加耐磨性能。
　　對于普通鋼質(zhì)空心葉片，尚可采用簡便的抗磨損方法，這就是從旋轉(zhuǎn)線速度90m/s的葉片半徑處開始直至葉尖處，在葉片前緣補(bǔ)焊耐磨尖楔，此尖楔長度從起始半徑處向葉尖逐漸增大到弦長的3%，然后再將翼型上、下表面延伸焊接至尖楔的頂端，并使頭部的半徑變得很小，見圖5。這種耐磨尖楔在一定程度上延長了葉片的壽命而可不計(jì)對性能的影響。此方法適用于葉尖線速度不大于110m/s時。
2.3彎板葉片的補(bǔ)強(qiáng)處理
　　彎板葉片的最佳厚度為葉片寬度的2%。由于某種原因，當(dāng)需要增補(bǔ)葉片強(qiáng)度和剛度時，可在葉片下表面焊接尖削的連接板，此板要與凹面的曲率相一致，見圖6。對于彎板葉片，這種補(bǔ)強(qiáng)方法對氣動性能的影響是很小的。


2.4流線化處理
　　1）彎板葉片的流線化處理
　　文獻(xiàn)[4]對T40-№.6A軸流通風(fēng)機(jī)的彎板葉片前緣打圓和后緣打薄進(jìn)地了實(shí)驗(yàn)研究，結(jié)果表明：與原有葉片相比，葉片前緣打圓、后緣打薄明顯地提高了風(fēng)機(jī)的氣動性能（全壓提高最大值為9.3%，效率提高最大值為5%）和聲學(xué)性能（噪聲下降約1.5dB（A））。對此，筆者建議，對彎板葉片進(jìn)行前緣打圓、后緣打薄的流線化處理是必要的，有益的。
　　2）支承結(jié)構(gòu)件的流線化處理
　　對于電動機(jī)內(nèi)置的大型專用軸流通風(fēng)機(jī)，為減少流道內(nèi)的壓力損失，電動機(jī)外徑與輪轂直徑保持相同或相近是必要的。當(dāng)電動機(jī)外徑小于輪轂直徑時，應(yīng)將電動機(jī)用與輪轂直徑相同的圓筒包裹，以防止流道內(nèi)的氣流發(fā)生畸變。該圓筒還可用來焊接后導(dǎo)葉片。若有隔爆要求時，防爆電動機(jī)應(yīng)安裝于密閉的圓筒（即通常所說的隔流腔室）內(nèi)。圓筒內(nèi)的非防爆電動機(jī)與防爆電動機(jī)的冷卻方式是不同的，見圖7和圖8。


　　對于頭罩支承件、擴(kuò)壓器內(nèi)筒支承件以及內(nèi)置電動機(jī)支承板等，在滿足強(qiáng)度、剛度要求的情況下，數(shù)量易少不易多，材料易薄不易厚。對著氣流方向的支承件的前緣打圓、后緣打薄為好，以盡量減少旋流的發(fā)生。
2.5動靜葉片軸向間距的安排
　　軸流通風(fēng)機(jī)動靜葉片的軸向距離對氣動性能、噪聲特性及結(jié)構(gòu)緊湊均有影響，應(yīng)予以權(quán)衡考慮。


　　圖9給

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一、概述

　　造氣爐鼓風(fēng)機(jī)是八十年代為滿足我國化肥企業(yè)技改擴(kuò)建而設(shè)計(jì)制造的專用鼓風(fēng)機(jī).它配用于氮肥廠的煤氣發(fā)生爐上,也可根據(jù)性能選作它用.該型風(fēng)機(jī)流量、壓力可供選擇范圍較寬，與φ2400-φ3600爐徑煤氣發(fā)生爐配套,采用煤塊、碳化、煤球、碳棒等燃料，效果皆佳，被原化工部小氮肥司定為推廣產(chǎn)品。
型號說明：


二、性能參數(shù)表


工廠車間通風(fēng)降溫
廠房通風(fēng)機(jī)
水簾生產(chǎn)廠家

鋒速達(dá)是水簾生產(chǎn)廠家|環(huán)�？照{(diào)生產(chǎn)廠家|屋頂風(fēng)機(jī)廠家|，鋒速達(dá)承接規(guī)劃：豬場降溫|車間降溫|廠房降溫|豬場通風(fēng)|車間通風(fēng)|廠房通風(fēng)|屋頂排風(fēng)機(jī)|屋頂排熱|廠房通風(fēng)降溫|車間通風(fēng)降溫|通風(fēng)換氣排熱降溫工程|屋頂風(fēng)機(jī)安裝|負(fù)壓風(fēng)機(jī)安裝|水簾安裝|環(huán)�？照{(diào)安裝|通風(fēng)設(shè)備安裝|通風(fēng)降溫設(shè)備|通風(fēng)系統(tǒng)安裝案例|通風(fēng)降溫系統(tǒng)|屋頂通風(fēng)機(jī)|屋頂排風(fēng)系統(tǒng)
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