廠房通風機礦用對旋軸流主通風機的研制及改進風機喘振原因分析與

摘要：介紹了對旋軸流通風機鋼制葉片與葉柄的聯接，由傳統的鉚結構改進為焊接結構；葉輪與電機的直聯改進為聯軸器聯接；除擴散器和擴散塔采用雙層消聲結構外，其它部件也采用了雙層的消聲結構。

關鍵詞：對旋式軸流通風機；彎掠組合葉片；設計

中圖分類號：TH432.1　　　 文獻標識碼： B 　

Research and Development of Main Fan with Counter-rotating Axial-flow Type for Mine

Abstract: This paper has briefly introduced the connection of blade and petiole with steel in counter-rotating axial-flow fan, which is improved from conventiaonal rivet ing structure to welding structure, the direct connection of impeller and motor is improved to coupling joint, and other components are also adopted double-layer noise elimination structure including diffuser and retention tower .

Key words: counter-rotating axial-flow fan; combination of curved blades swept; design

0　 引言

　　礦用對旋軸流式主通風機是保障煤礦安全生產的重要設備，煤礦對它的基本要求是：在所給定的運行條件下，具有安全可靠、效率高、噪聲低、運行范圍寬等良好的性能。要保證風機的良好性能，首先是依靠優良的產品設計，在設計過程中運用先進的理論方法；其次是依靠先進的產品加工工藝來保證。

1　 風機的設計方法

　　高性能風機設計的關鍵就在于風機葉片的設計技術。哈爾濱工業大學王仲奇教授，于1962年提出了，采用彎掠葉片來減少葉輪葉柵中二次流損失的設計思想。由于葉片彎曲，氣流在回轉面折轉時，產生了葉片力的徑向分量，在葉片背面形成了兩端壓力高，中間壓力低的“C”型壓力分布。在此壓力梯度作用下，兩端部的低能流體被吸入主流區，被主氣流帶走，這樣就減少了低能流體在兩端壁與葉背面組成的角隅處的堆積，避免了分離發生，減少了流動損失。

　　在王仲奇教授這一設計思想的基礎上，西北工業大學的蘇莫明博士進一步提出了彎掠組合正交葉片設計方法，其技術關鍵是以最合理的葉片彎掠的組合分布量來控制葉片流道中氣流的速度分布，達到最大限度地減少氣流流動的壓力損失和氣動噪聲。

　　在對旋通風機的氣動設計時，為了提高壓升，要求在每一個基元葉柵設計中盡可能增大其加功量，由于葉根和葉尖區強烈的旋渦流動是二次流損失的主要根源，因此，宜將最大加功量放在葉片中部而將較小的加功量分給做功環境惡劣的葉尖處和葉根處[1]，這樣才能盡量減小二次流損失。

　　我公司在礦用對旋軸流式主通風機的煤安標志認證過程中，根據國家煤礦防塵通風安全產品質量監督檢驗中心關于葉輪葉片摩擦火花檢驗方面的要求，主通風機的葉輪葉片應采用鋼葉片的型式。因此，我公司組織技術人員進行了鋼葉片葉輪主通風機的研制工作。在氣動設計中，學習并運用了彎掠組合葉片設計技術。研制的樣機經國家煤礦防塵通風安全產品質量監督檢驗中心的檢測人員來我公司現場測試，風機的氣動性能達到了國家標準的要求。以FBCDZ－№16主通風機為例，其最高靜壓效率達到83％。實踐證明，彎掠組合葉片設計的理論方法是提高風機氣動性能的有效方法。

2 　制造工藝和結構設計方面的幾點改進

2.1 　葉輪葉片制造工藝方面的改進

　　國內各風機廠家生產的軸流式主通風機的葉輪葉片一般分為兩種：一種是鑄鋁葉片，另一種是鋼葉片。鋼葉片通常是采用機翼型的雙層空心葉片。我公司設計的鋼葉片也是這一種。鋼葉片與葉柄之間的連接一般是采用鉚釘鉚接的方式（見圖1）。這種型式的鋼葉片曾經產生過鉚釘松動，以至于葉片脫落的情況。這對于主通風機的安全運轉和煤礦的安全生產帶來極為不利的影響。針對這一安全隱患，我公司將鋼葉片與葉柄的連接改為焊接的方式。其具體實施情況：第一步，先將葉片的下表面與葉柄四周的結合處用角焊方式焊接起來；再將葉片下表面在鉆孔位置用塞焊方式與葉柄焊接起來（見圖2）。第二步，將葉片上表面與葉片下表面前、后緣的結合處焊接起來，再將葉片上表面在鉆孔位置用塞焊方式與葉柄焊接起來（見圖3）；最后將葉片頂部和根部封口。鋼葉片與葉柄采用這種焊接的方式，避免了葉片從葉柄上脫落的情況發生。對于提高主通風機的安全可靠性發揮了重要的作用。我公司2007年發往黑龍江七臺河精煤集團多經公司小五站礦的兩臺主通風機，就是這種結構的鋼葉片，目前已正常運行一年多。

1,4.焊接處 2,9.葉片下表面

3,6葉柄 5,7.角焊 8.塞焊

圖2 鋼葉片下表面與葉柄的焊接方式

1.對接焊 2.葉片上表面 3,5,6.角焊 4,8.塞焊 7.葉片下表面 9.葉柄

圖3 鋼葉片上表面與葉柄及葉片下表面的焊接方式

喘振，顧名思義就象人哮喘一樣，風機出現周期性的出風與倒流，相對來講軸流式風機更容易發生喘振，嚴重的喘振會導致風機葉片疲勞損壞，出現喘振的風機大致現象如下：

　　1電流減小且頻繁擺動、出口風壓下降擺動。


　　2風機聲音異常噪聲大、振動大、機殼溫度升高、引送風機喘振動使爐膛負壓波動燃燒不穩。


　　常見的原因：


　　1煙風道積灰堵塞或煙風道擋板開度不足引起工程阻力過大。(我們有碰到過但不多)


　　2兩風機并列運行時導葉開度偏差過大使開度小的風機落入喘振區運行(我們常碰到的情況是風機導葉執行機構連桿在升降負荷時脫出，使兩風機導葉調節不同步引起大的偏差)


　　4風機長期在低出力下運轉。


　　一般的處理原則是調整負荷、關小高出力風機的導葉開度使風機出力相近，再根據上面所說的可能原因進行查找再作相應處理。

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