離心通風(fēng)機個化設(shè)計軟件系統(tǒng).doc

1引言 什么叫離心通風(fēng)機個性化設(shè)計？就是針對一個特定用戶提出的氣動性能參數(shù)及使用條件，設(shè)計者應(yīng)設(shè)計出一種專用的離心通風(fēng)機，除了滿足用戶的使用條件外，還應(yīng)保證用戶需求的性能參數(shù)(即正常運行工況)處于風(fēng)機氣動性能曲線的最高效率點，至少應(yīng)處于高效區(qū)域內(nèi)，以達(dá)到最佳節(jié)能目的。世界能源緊缺，風(fēng)機是耗能大戶，尤其大中型風(fēng)機耗能都在每小時幾百、幾千千瓦。如果把風(fēng)機的運行效率提高十個百分點，那么每小時就能節(jié)省幾十或幾百千瓦，若以耗能為200kW或2000kW為例，那么一年可節(jié)電17.52175.2萬kW?h，若以每度電價0.4元計算，那么每年可節(jié)省7.00870.08萬元。關(guān)鍵是在全國供電緊張的情況下，節(jié)省下的電力會帶來更大的社會經(jīng)濟(jì)效益。在1997年11月1日國家頒發(fā)的“節(jié)約能源法”和相關(guān)的節(jié)約能源文件中己經(jīng)提出禁止制造和銷售低效率的風(fēng)機，在節(jié)能措施中也提出要提高風(fēng)機的運行效率。提高風(fēng)機的效率和運行效率己成為風(fēng)機行業(yè)不可推卸的責(zé)任，也是風(fēng)機技術(shù)發(fā)展的必然趨勢，也是參與市場競爭的手段之一。根據(jù)筆者了解,離心通風(fēng)機在用戶現(xiàn)場的運行效率都很低，普遍存在大馬拉小車的現(xiàn)象。分折風(fēng)機運行效率低的主要原因：其一是用戶提出的所需求的性能參數(shù)(即運行工況參數(shù))不準(zhǔn)確，甚至偏差很大，一般說偏差越大運行效率越低。即是實現(xiàn)了離心通風(fēng)機的個性化設(shè)計，使設(shè)計工況處于高效率區(qū)，但實際運行工況偏離設(shè)計工況很遠(yuǎn)，那么運行效率一樣會很低的。其二是目前風(fēng)機制造行業(yè)，絕大部分制造廠，都處于選型銷售，有個別制造廠采用了變形設(shè)計；但這些都很難保證用戶所需求的性能參數(shù)處于高效率區(qū)域內(nèi)1。2離心通風(fēng)機個性化設(shè)計軟件的介紹基于客觀的要求本人開發(fā)了離心通風(fēng)機個性化設(shè)計軟件系統(tǒng)，風(fēng)機制造廠的設(shè)計者掌握本軟件后就可以進(jìn)行離心通風(fēng)機個性化設(shè)計和制造，保證用戶所需求的性能參數(shù)處于高效率區(qū)域內(nèi)。關(guān)于用戶提出的所需性能參數(shù)的準(zhǔn)確性問題，這是存在多年的大難題，但是可以通過相關(guān)部門聯(lián)合研究攻關(guān)解決。對于己在現(xiàn)場運行效率很低的風(fēng)機，可以去現(xiàn)場測試，測試出真實的運行性能參數(shù)，再應(yīng)用個性化設(shè)計軟件系統(tǒng)對現(xiàn)場風(fēng)機進(jìn)行改造設(shè)計，僅對轉(zhuǎn)子和機殼的部分零件進(jìn)行更換，讓運行工況處于高效率區(qū)域內(nèi)運行，從而實現(xiàn)節(jié)能目標(biāo)。2.1離心通風(fēng)機個性化設(shè)計軟件系統(tǒng)的功能(1)用于離心通風(fēng)機的個性化設(shè)計。(2)派生新型模型級。(3)風(fēng)機的選型計算。2.2離心通風(fēng)機個性化設(shè)計軟件系統(tǒng)的特點(1)本軟件數(shù)據(jù)庫中儲存了18種常用氣體的物性參數(shù)，可以用來計算各種常用混合氣體的物性參數(shù)，可以作干、濕混合氣體的物性參數(shù)計算。很方便計算出輸送介質(zhì)的密度、氣體常數(shù)、絕熱指數(shù)等。(2)本軟件可以進(jìn)行狀態(tài)參數(shù)的換算，將標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)的流量換算為進(jìn)口狀態(tài)的流量，還可以作流量單位的換算。(3)本軟件數(shù)據(jù)庫中儲存了幾十種具有高效率的模型級的氣體動力特性參數(shù)和幾何尺寸參數(shù)，流量系數(shù)：0.0190.55，全壓系數(shù):314，比轉(zhuǎn)數(shù):1581，其性能基本上覆蓋了離心通風(fēng)機常用模型級的性能范圍。目前市場上所需求的各種離心通風(fēng)機都可以用本軟件系統(tǒng)來進(jìn)行個性化設(shè)計計算。得到具有競爭性的報價方案。(4)氣體物性參數(shù)的數(shù)據(jù)庫和模型級的數(shù)據(jù)庫都可以根據(jù)需要隨時添加。(5)本軟件系統(tǒng)的氣體動力特性計算是基于相似理論，其葉片寬度切割對氣動參數(shù)影響的修正是在程序中引入了專家系統(tǒng)，使計算的氣動特性具有很大的可靠性。(6)本軟件系統(tǒng)可計算出完整的氣動特性參數(shù)，有因次的或無因次的特性參數(shù)，還可繪制特性曲線，為制作報價資料提供很大的方便。(7)本軟件系統(tǒng)可很快計算出設(shè)計產(chǎn)品的完整的流道幾何尺寸，供設(shè)計者能很快地設(shè)計出供制造的產(chǎn)品圖紙。(8)本軟件系統(tǒng)不僅適用于單一工況的個性化設(shè)計，同樣適用于多工況的個性化設(shè)計。(9)根據(jù)用戶需要本軟件系統(tǒng)可以配備離心通風(fēng)機的噪音預(yù)算軟件。(10)根據(jù)用戶需要本軟件系統(tǒng)中可配置臨界轉(zhuǎn)速計算程序。(11)根據(jù)用戶需要本軟件系統(tǒng)中可配置葉輪輪盤強度計算程序。3舉例說明下面將舉幾個計算例題來說明用個性化設(shè)計軟件系統(tǒng)設(shè)計的產(chǎn)品的優(yōu)越性，以及節(jié)能效果。3.1選用標(biāo)準(zhǔn)型號與個性化設(shè)計的性能比較實例1用戶需求的性能參數(shù)如下：輸送介質(zhì)為空氣進(jìn)口容積流量qV0=57150m3/h,進(jìn)口壓力pJ=101325Pa,進(jìn)口溫度TJ=20,全壓ptf=13808Pa,若按風(fēng)機標(biāo)準(zhǔn)手冊選型：可選取9-19No16風(fēng)機，其性能參數(shù)為：進(jìn)口容積流量qV0=57150m3/h,進(jìn)口壓力pJ=101325Pa,進(jìn)口溫度TJ=20,全壓ptf=13808Pa,內(nèi)效率in=0.745內(nèi)功率Pin=280.88kW所需功率P=329.6kW電機功率Pt=410kW葉輪外徑D2=1.6m轉(zhuǎn)速n=1450r/min若所需性能參數(shù)相同，用個性化設(shè)計軟件系統(tǒng)設(shè)計計算所得到的結(jié)果是：原始模型級選9-26，經(jīng)過切割葉片而得到新機型(相當(dāng)?shù)男吞枮?-39)，其性能參數(shù)為：進(jìn)口容積流量qV0=57150m3/h,進(jìn)口壓力pJ=101325Pa,進(jìn)口溫度TJ=20,全壓ptf=13800Pa,內(nèi)效率in=0.808內(nèi)功率Pin=257.910kW所需功率P=302.65kW電機功率Pt=410kW葉輪外徑D2=1.49m轉(zhuǎn)速n=1450r/min若按內(nèi)功率來計算節(jié)能，個性化設(shè)計選購比選型選購每小時節(jié)能22.97kW，每年可節(jié)省20.1217萬度電，若每度電價按0.4元計算，那么一年可節(jié)省8.0486萬元。這是一個用戶使用性能參數(shù)靠近風(fēng)機模型級的最佳效率點的情況。3.2選用標(biāo)準(zhǔn)型號與個性化設(shè)計的性能比較實例2某用戶要為鍋爐選配一臺離心通風(fēng)機，其進(jìn)口狀態(tài)：大氣壓力P=96000Pa,溫度t=50,流量qv0=194400m3/h,全壓ptf0=2900Pa。首先換算為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的參數(shù)：標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下進(jìn)口流量：qv0=194400/3600=54m3/h對應(yīng)的全壓值：ptf0=2900101325323/96000/293=3374Pa圖1上查出滿足上述qv0,ptf0性能參數(shù)的風(fēng)機有兩種，第一種是G4-73NO18，轉(zhuǎn)速為960r/min,配套電機功率為310kW；第二種是G4-73NO22,轉(zhuǎn)速為730r/min,配套電機功率為355kW。顯然選第二種是很不合理的，選第一種也是很不理想的，因為用戶運行工況點參數(shù)對應(yīng)的效率很低，查效率曲線可看出運行效率只能達(dá)0.68，對應(yīng)的內(nèi)功率為230kW。如果用個性化設(shè)計方法來設(shè)計，選用G4-73為模型級，轉(zhuǎn)速選用730r/min，用個性化設(shè)計軟件計算后可得出設(shè)計方案D2=2100mm,其型號為G4-65NO21,相當(dāng)于用G4-73NO21型非標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格派生型號,即是G4-73NO21號的葉輪進(jìn)出口寬度B1,B2按計算值進(jìn)行無級切割,靜止元件也需作適當(dāng)?shù)男薷模涂梢赃_(dá)到個性化的設(shè)計目標(biāo)，內(nèi)效率in=0.87，內(nèi)功率Pin=176kW，驅(qū)動電機功率P=220kW,如果按內(nèi)功率來計算節(jié)能，個性化設(shè)計選購比選型選購每小時節(jié)能54kW，每年可節(jié)省47.304萬度電，若每度電價按0.4元計算，那么一年可節(jié)省18.9216萬元。這是一個用戶使用性能參數(shù)偏離風(fēng)機模型級的最佳效率點較遠(yuǎn)的情況。3.3改造現(xiàn)場風(fēng)機運行效率的節(jié)能實例3某地發(fā)電廠，發(fā)電量為31.5MW，選用一臺送風(fēng)機，介質(zhì)為空氣，提供的額定工況參數(shù)為：進(jìn)口容積流量QV0=820000m3/h,進(jìn)口壓力pJ=81104Pa,進(jìn)口溫度TJ=287K,全壓Ptf=14985Pa,風(fēng)機設(shè)計選型：型號為8-39X2No26風(fēng)機，其性能參數(shù)為：進(jìn)口容積流量QV0=820000m3/h,進(jìn)口壓力pJ=81104Pa,進(jìn)口溫度TJ=287K,全壓Ptf=15432Pa,內(nèi)效率in=0.825內(nèi)功率Pin=3878kW電機功率Pt=4500kW轉(zhuǎn)速n=990r/min由于電站裝置系統(tǒng)中設(shè)計性能參數(shù)的裕量系數(shù)取值過大，以及漏氣等等的其它因素，使送風(fēng)機的運行效率很低，其正常運行工況的性能參數(shù)為：進(jìn)口容積流量QV0=864000m3/h,進(jìn)口壓力pJ=81104Pa,進(jìn)口溫度TJ=287K,全壓Ptf=9200Pa,其耗電量接近電機的額定負(fù)荷4500kW。調(diào)節(jié)門開度為30o，估算運行效率為0.55。可見運行效率很低，應(yīng)給予改造。考慮多個運行工況的要求，改造的送風(fēng)機的性能參數(shù)為：進(jìn)口容積流量QV0=864000m3/h,進(jìn)口壓力PJ=81104Pa,進(jìn)口溫度TJ=287K,全壓Ptf=10120Pa,現(xiàn)場改造一般要求電機、機殼、軸承不改動，僅改造轉(zhuǎn)子和進(jìn)口圈等零件，若按個性化設(shè)計來改造，其選型為6-48X2No26，其計算的性能參數(shù)為：進(jìn)口容積流量QV0=864000m3/h,進(jìn)口壓力pJ=81104Pa,進(jìn)口溫度TJ=287K,全壓Ptf0=10165Pa,內(nèi)效率in=0.792內(nèi)功率Pin=2924kW電機功率Pt=4500kW轉(zhuǎn)速n=990r/min如果按內(nèi)功率來計算節(jié)能，個性化設(shè)計改造后的選型為6-48No26，所需的內(nèi)功率僅為2942kW，比原裝機組的內(nèi)功率3878kW，每小時可節(jié)能954kW，每年可節(jié)省835.704萬度電，若每度電價按0.4元計算，那么一年可節(jié)省334.2816萬元?？梢姽?jié)能的經(jīng)濟(jì)效益是非常巨大的，若考慮這些電能在供應(yīng)到社會上，再創(chuàng)造價值，那么其社會效益會更大。如果用戶的運行工況