提升離心風機系統效率的與葉片選型
關鍵詞：提升離心風機系統效率的與葉片選型 發布時間：2013-12-11 點擊數：3658
1 引 言
離心風機在重工業企業運用比較廣泛，如冶金、化工 等企業，單耗電量就占我國年總耗電量的 10%左右，提高 風機效率對節約能源具有十分重要的意義。隨著科學技 術的發展，我國在風機設計方面已經有了很大進步，特別 是在效率、可靠性、噪音的降低等方面都有了很大的提 高，國產風機效率已接近 90%。但是在生產系統中的實際 運行效率只有 40%左右，甚至更低，比發達國家低 10%- 30%，而且風機運行的穩定性差，檢修頻繁。
2 風機運行情況分析
濟鋼擁有離心風機 百余臺，分布在不同的生 產環節，以轉爐煤氣加壓 設 備 AI180 -1.345/1.245 風機為例， 6 臺風機平均 實際效率在 50%左右，與 設計效率差距較大。通過 設備檢修時對葉片積灰 詳細觀察和分析，可以確認葉輪風道積灰是效率低的主 要原因，如圖 1 所示。由風道積灰情況可以看出，葉片積 灰由壓力面向吸力面延伸和由入口向出口延伸，導致風 道逐步變窄，容積效率大幅下降，有用功占比降低，軸功 率降低，致使系統運行效率下降。同時，因風道積灰煤氣供量不足、葉輪積灰脫落導 致葉輪不平衡等，迫使風機頻繁檢修，設備檢修周期不 到設備零部件使用壽命 50%，不僅造成備件材料的大量 浪費，檢修成本高居不下，而且設備運行可靠性也大幅 降低。
.jpg)
3 葉輪風道積灰原因
（1）轉爐煤氣含塵量高。我廠 AI180 風機輸送的是轉 爐煤氣，其中雜有粉塵、水汽及其他腐蝕性氣體，腐蝕性 氣體直接導致葉輪表面光潔度降低，同時除塵過程中產 生的水汽為粉塵增加了粘度，此時通過風道的粉塵擁有 的能量無法克服其與導流板間的粘附力，從而導致粉塵 的逐步累積。 （2）葉片設計選型不合理。根據運行環境選擇不同的 葉型，對提高效率和降低系統維護成本十分重要，不能單 純考慮理論效率而忽視實際效率及其帶來的一系列不良 影響。
4 葉型對風機理論效率的影響
4.1 風機葉片型式 目前離心風機型式主要有三種，即：后彎式、徑向式 和前彎式，主要是依據出口安裝角 β2α 來確定。 4.2 安裝角與葉輪進出口速度 圖 2 為葉輪內介質在出入口時速度分解圖，在葉輪 幾何尺寸、轉速 n 及煤氣靜態流速 v0 不變的情況下， u1、u2 為恒量。
.jpg)
.jpg)
由速度矢量圖解法可知：進出口絕對速度 v1、 v2 隨著葉片進出口安裝角 β1、 β2 增大而增加。
u-圓周速度，沿 葉輪圓周切線方向， u=r·ω； w-介質相對 葉片流出速度，稱相 對速度，基本沿葉片 型線方向； v-介質相 對機殼流出速度，為 絕對速度，v 軆=u 軋+w 軑； α-絕對速度 v 與圓周速度 u 正向的夾角，稱絕對流動角； β-葉片切線與圓周速度反向的夾角，稱安裝角。 4.3 進出口速度與動風壓 通過葉輪旋轉，介質獲得能量，增加的能量可以用流 體力學中的動量矩定律求得，所得方程即為能量方程： pT=ρ（u2v2μ∞-u1v1μ∞） （1） 其中， pT-理想介質下所產生的總風壓； ρ-介質密度； ∞-表 示葉片無窮多；1-表示進口；2-表示出口。 由能量方程和圖解介質速度三角形的余弦定理： w2 1=u2 1+v2 1-2u1v1cosα1 （2） w2 2=u2 2+v2 2-2u2v2cosα2 （3） 推導出風壓的另一個表達式： p= ρ 2 ［（v2 2-v2 1） + （u2 2-u2 1） + （w2 1－w2 2）］ （4） 式（4）中，ρ 2 （v2 2 -v2 1）為介質通 過葉輪后所增加的動風壓 pd；
ρ 2
（u2 2-u2 1）和 ρ 2
（w2 1－w2 2）為介質.jpg)
通過葉輪后所增加靜風壓 pj。 由此得出：動風壓 pd 的大小與進出口速度有關，也就 與進出口安裝角 β1、β2 有關。 以上表明：通過兩種方法可以調整動風壓的大小：一 是增大出口安裝角 β2；二是減小進口安裝角 β1。 4.4 動風壓的作用 動風壓的作用可以分解為兩方面，一是增加系統能 量損失，二是提高介質動能。機械能轉換為壓力能的過程 中，動風壓產生的能量損失最大，介質在風道內流動的過 程中與葉片產生摩擦損失，速度越大損失越大。介質由入口到出口，最終進入蝸殼的過程中，動、靜風壓轉換產生 擴散損失。 從理論上分析：動風壓大小是恒量風機效率高低主 要依據，也就是說：出（進）口安裝角 β2（β1）越大（小），出 （進）口速度 v2（v1）越大（小），風機產生的動風壓 pd 越大， 流動損失也就增大，風機效率也隨之降低。
5 動風壓的除灰效應
通過提高介質動風壓 pd，介質在能量轉換過程中損 失增加，風機的理論效率降低。但是動風壓的增加可以 使煤氣介質所獲得的動能增加，煤氣中含有的粉塵及水 汽的動能也相應增加。我們知道煤氣中粉塵要在風機葉 片上滯留或堆積，必須克服其自身所具有的動能。也就 是說，可以通過粉塵的動能來克服粉塵與葉片之間的粘 附力，迫使經過風道的全部或大部分粉塵都不能粘附在 葉片上，以此達到除塵效果，保證風道的通暢和設備穩 定運行。
6 不同生產環境中的葉型選擇及優化
風機葉型選擇要依據煤氣除塵系統的除塵效果。 目前高爐煤氣的除塵系統，煤氣經過重力除塵后又進 行干法除塵，含塵量大幅降低，然后又通過靜電除塵后 才進入風機，這樣含塵量已經降至 10mg/Nm3 以下；焦 爐煤氣主要是焦油，粘附性強，但是累積效應差，所以 對風道的占用量低，對葉輪動平衡影響很小；轉爐煤氣 除塵工藝發展較慢，先進的干法除塵系統可以將粉塵控 制在 10 mg/Nm3 左右，但是投資成本高昂，國內多數企 業都采用濕法除塵，除塵系統差，一次除塵后含塵量在 100mg/Nm3 以上，經過二次除塵后含塵量也在 50mg/Nm3 以上。 煤氣的含塵量的多少決定著葉片選型。盡管葉型劃 分只有三類，但是每類又可以通過調整進出口安裝角進 一步劃分，這就要根據煤氣實際含塵量進行調整，以實現 系統效率最大化。未經過改造的轉爐煤氣凈化系統，可以 通過改造風機葉型來提高風機動風壓的辦法，減少風道 積灰，提高了風道平均有效容積率 η。
7 結束語
基于具體運行環境進行葉型選擇及優化，可以實現 設備實際效益最大化，不僅可以提高設備系統效率，還可 以降低設備檢修頻次，節約檢修成本，運行期內設備的穩 定性也得到提升。我廠按照實際運行環境投產的部分離心風機，系統效率明顯高于其他風機，設備運行周期提高了一 倍多，設備運行十分穩定。
窯專用高壓離心風機；化鐵爐高壓離心風機；化鐵企業替代進口的不銹鋼風機；空調專用風機；各種除塵、耐磨、防腐、非標等特種風機近三十個系列，三百多種規格的產品。公司各類通用、專業設備齊全，工藝先進，技術力量雄厚，性能測試運用微機電腦處理。
常州市文順風機有限公司
Changzhou Wenshun Wind Machine Co., Ltd.
電話：0519-88726638
傳真：0519-88726638
手機：13601517069
郵箱：ws@wsfengji.com
地址：江蘇省常州市橫林鎮新東方村工業園（殷坂）