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風(fēng)機改造后,風(fēng)機總壓明顯提高。雖然方案一的總壓在大流量區(qū)和小流量區(qū)附近增加較多,但在額定流量附近總壓的改善不如方案三,結(jié)合效率提高的數(shù)據(jù),很明顯方案三是較佳的優(yōu)化方案。風(fēng)機總壓提高4.25%,鍋爐離心引風(fēng)機,效率提高1.49%。方案四,效率降低0.19%,主要是由于流經(jīng)槽的流體與原葉輪內(nèi)的高速流體發(fā)生強烈碰撞,造成沖擊損失。在風(fēng)機運行過程中,當(dāng)集熱器流入葉輪轉(zhuǎn)輪時,流體受到慣性力和科里奧利力的影響,在后圓盤B段附近形成高速區(qū),使B段附近的流速和流量大于A段,從而使風(fēng)機性能從兩個方面得到改善。一是提高前盤的徑向速度,即A段,使風(fēng)機出口處的流體速度趨于均勻;二是優(yōu)化后盤附近的速度梯度。由此可見,開槽后葉輪出口處的流速整體上得到了提高。葉輪轉(zhuǎn)輪內(nèi)靠近后圓盤的速度在整個轉(zhuǎn)輪內(nèi)比較均勻,沒有明顯的高速聚集區(qū),因此流場比較合理。與子午面上的原風(fēng)機相比,其軸向平均速度較高,速度梯度較小。因此,開槽改善了葉輪通道內(nèi)的流場,大大提高了風(fēng)機的總壓和效率。邊界層分離現(xiàn)象發(fā)生在原風(fēng)機葉片通道的吸力面上,形成較大的渦流區(qū);在通道的后半段,邊界層分離現(xiàn)象也發(fā)生在通道的吸力面上。葉片壓力面上的壓力高于吸入面上的壓力。二次流在葉輪通道中形成(其部分速度沿葉輪的圓周方向)。同時,在離心力的作用下,圓周方向形成一定的角度。
以風(fēng)機為研究對象,利用NUMECA 軟件對其葉片進行開縫數(shù)值模擬,結(jié)果表明,開縫對風(fēng)機內(nèi)部流場有一定優(yōu)化作用,并依據(jù)葉輪流場和風(fēng)機性能的改善情況,確定了較優(yōu)的開縫角度和開縫位置,在較優(yōu)開縫方案下,流體在流道出口的速度比較均勻一致,且風(fēng)機全壓提高4.25%,效率提高1.49%。
風(fēng)機屬于通用機械類。它們廣泛應(yīng)用于國民經(jīng)濟的各個部門。風(fēng)機是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)不可缺少的設(shè)備。據(jù)統(tǒng)計,風(fēng)機用電量約占全國總用電量的9%。目前,離心風(fēng)機在我國能源系統(tǒng)中占有很大的比重。因此,提高離心風(fēng)機的性能對于工礦企業(yè)節(jié)能增效具有重要意義。風(fēng)機的節(jié)能方法主要是從運行調(diào)整和結(jié)構(gòu)改造兩個方面進行的,對運行調(diào)節(jié)的研究非常廣泛;風(fēng)機結(jié)構(gòu)改造主要包括換流器的安裝、動靜葉的改造等,目前對風(fēng)機葉片開槽技術(shù)的研究還不多見。而且工程應(yīng)用不廣泛。清華大學(xué)等人通過對長、短葉片的開槽,使離心風(fēng)機的性能曲線變平,區(qū)變寬,鍋爐風(fēng)機,使非設(shè)計性能更好。對葉片弦縫進行了研究,改善了葉柵周圍的壓力分布,菏澤風(fēng)機,降低了總壓損失15.8%。研究了吸入點和回流點的位置,即狹縫的位置,并提出了良好的建議。楊科等人對航空工業(yè)風(fēng)力機的開槽問題進行了研究。模擬了不同攻角下的上、下風(fēng)面開槽和自下而上的開槽。分析了不同工況下的流場和流線分布。結(jié)果表明,開槽對改善風(fēng)力機靜失速特性非常有益。
改造后,對兩臺風(fēng)機進行性能評價試驗,包括全負荷風(fēng)機數(shù)據(jù)試驗、改造前后數(shù)據(jù)試驗和風(fēng)機較大出力試驗數(shù)據(jù),如下所示。(1)滿負荷風(fēng)機數(shù)據(jù)試驗:鍋爐滿負荷運行時,爐內(nèi)氧含量維持在2.5%,爐內(nèi)負壓維持在0-50pa,鍋爐穩(wěn)定運行2小時后,現(xiàn)場測量兩臺引風(fēng)機數(shù)據(jù)。滿足機組滿負荷要求。風(fēng)機滿負荷數(shù)據(jù)見表2。
(2)改造前后數(shù)據(jù)試驗:風(fēng)機改造后,鍋爐正常運行1小時,運行參數(shù)穩(wěn)定。采集風(fēng)機的數(shù)據(jù),并與改造前的數(shù)據(jù)進行比較。鍋爐滿負荷時,兩臺引風(fēng)機電流降低48A。
(3)風(fēng)機較大出力試驗:冷態(tài)下,風(fēng)機擋板開度為80%時,風(fēng)機電流達到設(shè)計值。A風(fēng)機入口擋板開啟80%時,風(fēng)機電流為146A,B風(fēng)機入口擋板開啟80%時,風(fēng)機電流為145.6A,滿足設(shè)計要求。
結(jié)論
(1)與改造前后引風(fēng)機試驗數(shù)據(jù)相比,A風(fēng)機效率提高17.2%,B風(fēng)機效率提高13.8%。正常運行時,風(fēng)機進口擋板開度為50%~55%,鍋爐風(fēng)機廠家,風(fēng)機電流95~100A,滿足機組滿負荷運行要求。
(2)改造后風(fēng)機電耗降低26384 kWh,增壓風(fēng)機電耗降低52159 kWh,合計77543 kWh,輔助電耗降低0.5%。
(3)改造后,取消風(fēng)機冷卻水,風(fēng)機軸承高溫度為55C,滿足設(shè)計要求。通過排除冷卻水,每年可節(jié)約約5萬噸水。
(4)通過風(fēng)機性能試驗報告和實際運行,引風(fēng)機改造能滿足運行要求,節(jié)電效果明顯。
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