风机性能偏差原因分析-技术论文.doc

1、风机性能偏差原因分析及改进 摘要： 本文对现役 EP 风机性能偏差进行了综合分析，并指出了相关不足之处和改造方案。通过局部改造，提高了风机性能，并据此提出了风机改造中需要注意的相关问题。 关键词： 风机 性能 综合 分析 改造 1. 前言 除尘系统是钢铁企业中影响环境质量的重要设备，风机是除尘系统的动力设备，其能力直接关系到除尘能力和岗位粉尘浓度的大小。某钢铁企业炼铁厂烧结机尾除尘系统进行电除尘器改布袋除尘器的技改项目，因除尘器阻力增加，相应地进行了烧结机尾除尘风机（简称 EP 风机）的扩能改造。风机型号为 Y4-2x73-14No.25F，流量 Q=110万 m3/h，全压升 Pt=5000

2、Pa，温度 100 ，密度 1.3kg/Nm3，转速980rpm，轴功率 1867KW，配套电机功率 2240KW，转速 990rpm，电压 3KV。改造后发现风机能力偏小，风量只有 88 万 m3/h，达不到设计要求。本文对原因进行综合分析，并提出相应的改善措施。 2.原因分析和改善措施 造成风机实际能力比设计能力小的原因很多，主要涉及系统状态和风机本体能力，其中系统状态不佳会造成风机运行工况偏离和限制风机性能发挥。风机系统总布置图如下图，以下根据系统配置 情况对上述原因进行逐一分析，并提出相应的改善措施。 2.1 系统状态 系统状态主要指的是系统工况和风机进出口管道布置的合理性，如系统工况

3、差，即阻力偏大，根据风机的特性，就会导致风机运行在小流量和高压力的工况点，如风机进出口管道布置不合理，会导致进入风机内的气流紊流或排出机壳的阻力增加，从而限制风机性能的发挥，风机能力变小。 2.1.1 系统工况 系统流量为 88 万 m3/h（在风机进口处），温度 57 ，系统阻力3765Pa，其中除尘器阻力 988Pa。 根据管网阻力特性曲线 P=k* *Q2（ k 为阻力系数，是一个 常数），在目前的进口条件下，可计算出系统阻力： 系统阻力计算值 P2=（ Q2/Q1） 2* 2/ 1*P1 =（ 88/110）2*1.023/0.904*5000 = 3621Pa 这与实际值（ 3765

4、Pa）相差 3.8%，同时除尘器阻力 988Pa 在设计范围内，说明系统设计布置合理，无改进空间。 2.1.2 进口管道布置 改造过程中，风机进口管道布置未变。从其本身布置情况（见示意图）看，管道没问题。但从风机与管道的连接看，布置不合理 ，管道急剧变化，气流损失大。在风机进气箱（不含进口接管）位置和尺寸不变的情况下，有一定的改进空间。 2.1.3 出口管道布置 改造过程中，风机出口管道布置未变。出口管道有一定的扩压作用。从其本身布置和系统损失的情况看，管道没问题。 2.2 风机本体能力 目前风机的设计是根据模型风机尺寸进行按比例地放大和缩小，但在性能方面，可能存在偏差，主要原因是：模型风机的

5、进出口气流顺畅，结构简单，流量少，流速低，各种紊流等不利情况可忽略不计，而实际运行的风机要综合考虑现场设备布置，风机本体的强度和刚度等各方面因素 进行设计制造，可能对风机性能有较大的影响。 从本项目风机的选型看，选用 Y4-2x73-14No.25F，转速 960rpm即可满足设计工况要求，目前风机实际转速约 990rpm，说明风机存在一定的余量。同时风机所有的部件如叶轮、机壳、进风口和进气箱等是通过模化设计的，从原理上不存在性能偏小的问题。现对风机的所有结构情况进行详细分析。 2.2.1 挡板 挡板的主要功能是调节流量，其主要部件是法兰框架和叶片，其阻力大小是由叶片的阻塞造成的，目前的叶片结

6、构合理，对阻力损失在正常范围内。这方面没有改进的空间。 2.2.2 进气箱 本项目中进气箱包括进口接管和进气箱两部分。进口接管的进出口尺寸和位置变化很大，导致气流阻力损失大，同时进入进气箱的气流紊流严重。尤其目前进口流速达到 32m/s，损失有可能达到 500Pa。 目前进气箱结构简单，从进口到进风口处是收敛的，这符合一般设计要求。但考虑到进口接管形状和进气箱内部流速，这种结构内部的紊流情况比较严重，一方面导致阻力损失大，另外一方面导致进入叶轮的气流紊乱，波动大，性能差。因此进气箱结构存在改善的空间。 2.2.3 进风口 进风口与叶轮的配合间隙大小直接关系到内泄漏情况，并进而影响风机性能。根据

7、相关研究，进风口末端伸进叶轮的深度误差不超过设计要求的 50%时，性能偏差可忽略不计，径向间隙不超过设计要求的 10%，性能下降不超过 2.5%。目前实际配合间隙满足设计要求，故没有改进的空间。 2.2.4 叶轮 叶轮直接对气体作功，是影响风机性能的最关键部件，其形状和尺寸的精确与否直接关系到风机的性能优劣。对于本风机叶轮，其与模型的区别在于叶片结构不同，模型的是机翼型，现设计的是平板型，按经验，平板叶轮可能性能差约 5%。同时本 叶轮叶片中间有加强板，也可能影响到风机性能。叶轮有一定的改进空间，但在改进时必须根据强度、刚度和启动等因素进行综合考虑，才能保证设备正常安全运行。 2.2.5 机壳

8、 机壳将从叶轮排出的气体收集到一起并从出口集中排放，同时将绝大部分的气体动能转变成静压能。其影响性能的关键是机壳蜗舌与叶轮的间隙和蜗壳形状及壳体内的阻塞情况，其中蜗壳形状影响最大，阻塞情况影响次之，蜗舌间隙影响最少。目前蜗壳形状是根据模化要求设计制造的，不存在改进空间。机壳蜗舌与叶轮的间隙越大，则性能越差，间隙越小，性能越好，但噪音增大， 一般在 D*5%-10%。目前壳蜗舌与叶轮的间隙约 D*12.1%，这方面有一定的改善空间。壳体内的阻塞情况主要指的是撑管的布置对气流的影响情况，其离叶轮的距离和离蜗壳展开线内部越近，撑管直径越大，则阻塞情况越严重，性能越差。根据某风机的性能试验，单根撑管的

9、压力损失可达到设计压力的 6%，但离开叶轮足够远的距离，性能影响可忽略不计。目前叶轮周边 300mm 处的撑管（直径 95mm）有 5 根，这会大大降低风机性能。 3 改进措施和结果分析 本次改进主要考虑的原则是以最小的代价提高风机性能。由于风机叶轮和进口管道的改造涉及 面大，时间长，费用高，故目前不处理。改造涉及的部件是进气箱、机壳和出口管道。 具体的改造内容是：（见示意图） 1） 在进气箱前部增加导流板，在尾部增加扰流板。 2） 机壳内去除离叶轮近的撑管。 3） 延长机壳蜗壳长度，减少蜗舌间隙。 4） 出口管道内增加导流板，减少涡流。 通过以上改进，风机性能有较大提高，风机风量提高了 13

10、.6%，从 88 万 m3/h 到 100 万 m3/h，风机效率从 52%提高到 66%。目前风机性能未达到设计要求，主要在降低进气箱、机壳的损失和提高风机叶轮性能方面需要进一步改善。 4 结论与建议 本文对影响 EP 风机系统的性能作了综合分析，并提出了相应的改进措施，通过局部改造提升了风机性能，这说明风机各部件的细节设计对风机性能有着重要的影响。 因此建议在风机改造中，必须要综合考虑系统、风机及两者之间的匹配性确保系统性能： 1） 选择合理的风机型号，使风机进出口位置和尺寸跟原有的接近，保证合理连接，确保最大限度地发挥风机性能。 2） 根据风机进出口位置和尺寸，合理调整风机进出口接管布置，防止出现尺寸的急剧变化，减少系统管道队风机性能的影响。 3） 在风机结构设计中，尽可能地降低各流通部件的损失，控制在合理的范围内，满足预期的气动性能 。 参考文献 1.成心德，离心通风机，化学工业出版社， 2007-03-01 2.离心式通风机，北京：机械工业出版社， 1984 3.徐忠，离心式压缩机原理，机械工业出版社， 1990-05 4.商景泰等，通风机手册，北京：机械工业出版社， 1994