離心通風(fēng)機(jī)個(gè)化設(shè)計(jì)軟件系統(tǒng).doc

1引言 什么叫離心通風(fēng)機(jī)個(gè)性化設(shè)計(jì)？就是針對(duì)一個(gè)特定用戶提出的氣動(dòng)性能參數(shù)及使用條件，設(shè)計(jì)者應(yīng)設(shè)計(jì)出一種專(zhuān)用的離心通風(fēng)機(jī)，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(yùn)行工況)處于風(fēng)機(jī)氣動(dòng)性能曲線的最高效率點(diǎn)，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(jī)是耗能大戶，尤其大中型風(fēng)機(jī)耗能都在每小時(shí)幾百、幾千千瓦。如果把風(fēng)機(jī)的運(yùn)行效率提高十個(gè)百分點(diǎn)，那么每小時(shí)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(wàn)kW?h，若以每度電價(jià)0.4元計(jì)算，那么每年可節(jié)省7.00870.08萬(wàn)元。關(guān)鍵是在全國(guó)供電緊張的情況下，節(jié)省下的電力會(huì)帶來(lái)更大的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。在1997年11月1日國(guó)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(xiāo)售低效率的風(fēng)機(jī)，在節(jié)能措施中也提出要提高風(fēng)機(jī)的運(yùn)行效率。提高風(fēng)機(jī)的效率和運(yùn)行效率己成為風(fēng)機(jī)行業(yè)不可推卸的責(zé)任，也是風(fēng)機(jī)技術(shù)發(fā)展的必然趨勢(shì)，也是參與市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的手段之一。根據(jù)筆者了解,離心通風(fēng)機(jī)在用戶現(xiàn)場(chǎng)的運(yùn)行效率都很低，普遍存在大馬拉小車(chē)的現(xiàn)象。分折風(fēng)機(jī)運(yùn)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(yùn)行工況參數(shù))不準(zhǔn)確，甚至偏差很大，一般說(shuō)偏差越大運(yùn)行效率越低。即是實(shí)現(xiàn)了離心通風(fēng)機(jī)的個(gè)性化設(shè)計(jì)，使設(shè)計(jì)工況處于高效率區(qū)，但實(shí)際運(yùn)行工況偏離設(shè)計(jì)工況很遠(yuǎn)，那么運(yùn)行效率一樣會(huì)很低的。其二是目前風(fēng)機(jī)制造行業(yè)，絕大部分制造廠，都處于選型銷(xiāo)售，有個(gè)別制造廠采用了變形設(shè)計(jì)；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(jī)個(gè)性化設(shè)計(jì)軟件的介紹基于客觀的要求本人開(kāi)發(fā)了離心通風(fēng)機(jī)個(gè)性化設(shè)計(jì)軟件系統(tǒng)，風(fēng)機(jī)制造廠的設(shè)計(jì)者掌握本軟件后就可以進(jìn)行離心通風(fēng)機(jī)個(gè)性化設(shè)計(jì)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(wèn)題，這是存在多年的大難題，但是可以通過(guò)相關(guān)部門(mén)聯(lián)合研究攻關(guān)解決。對(duì)于己在現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行效率很低的風(fēng)機(jī)，可以去現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，測(cè)試出真實(shí)的運(yùn)行性能參數(shù)，再應(yīng)用個(gè)性化設(shè)計(jì)軟件系統(tǒng)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)風(fēng)機(jī)進(jìn)行改造設(shè)計(jì)，僅對(duì)轉(zhuǎn)子和機(jī)殼的部分零件進(jìn)行更換，讓運(yùn)行工況處于高效率區(qū)域內(nèi)運(yùn)行，從而實(shí)現(xiàn)節(jié)能目標(biāo)。2.1離心通風(fēng)機(jī)個(gè)性化設(shè)計(jì)軟件系統(tǒng)的功能(1)用于離心通風(fēng)機(jī)的個(gè)性化設(shè)計(jì)。(2)派生新型模型級(jí)。(3)風(fēng)機(jī)的選型計(jì)算。2.2離心通風(fēng)機(jī)個(gè)性化設(shè)計(jì)軟件系統(tǒng)的特點(diǎn)(1)本軟件數(shù)據(jù)庫(kù)中儲(chǔ)存了18種常用氣體的物性參數(shù)，可以用來(lái)計(jì)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(jì)算。很方便計(jì)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(kù)中儲(chǔ)存了幾十種具有高效率的模型級(jí)的氣體動(dòng)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(jī)常用模型級(jí)的性能范圍。目前市場(chǎng)上所需求的各種離心通風(fēng)機(jī)都可以用本軟件系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行個(gè)性化設(shè)計(jì)計(jì)算。得到具有競(jìng)爭(zhēng)性的報(bào)價(jià)方案。(4)氣體物性參數(shù)的數(shù)據(jù)庫(kù)和模型級(jí)的數(shù)據(jù)庫(kù)都可以根據(jù)需要隨時(shí)添加。(5)本軟件系統(tǒng)的氣體動(dòng)力特性計(jì)算是基于相似理論，其葉片寬度切割對(duì)氣動(dòng)參數(shù)影響的修正是在程序中引入了專(zhuān)家系統(tǒng)，使計(jì)算的氣動(dòng)特性具有很大的可靠性。(6)本軟件系統(tǒng)可計(jì)算出完整的氣動(dòng)特性參數(shù)，有因次的或無(wú)因次的特性參數(shù)，還可繪制特性曲線，為制作報(bào)價(jià)資料提供很大的方便。(7)本軟件系統(tǒng)可很快計(jì)算出設(shè)計(jì)產(chǎn)品的完整的流道幾何尺寸，供設(shè)計(jì)者能很快地設(shè)計(jì)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(gè)性化設(shè)計(jì)，同樣適用于多工況的個(gè)性化設(shè)計(jì)。(9)根據(jù)用戶需要本軟件系統(tǒng)可以配備離心通風(fēng)機(jī)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(jì)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(pán)強(qiáng)度計(jì)算程序。3舉例說(shuō)明下面將舉幾個(gè)計(jì)算例題來(lái)說(shuō)明用個(gè)性化設(shè)計(jì)軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(hào)與個(gè)性化設(shè)計(jì)的性能比較實(shí)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(jī)標(biāo)準(zhǔn)手冊(cè)選型：可選取9-19No16風(fēng)機(jī)，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(jī)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(gè)性化設(shè)計(jì)軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算所得到的結(jié)果是：原始模型級(jí)選9-26，經(jīng)過(guò)切割葉片而得到新機(jī)型(相當(dāng)?shù)男吞?hào)為9-39)，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(jī)功率Pt=410kW葉輪外徑D2=1.49m轉(zhuǎn)速n=1450r/min若按內(nèi)功率來(lái)計(jì)算節(jié)能，個(gè)性化設(shè)計(jì)選購(gòu)比選型選購(gòu)每小時(shí)節(jié)能22.97kW，每年可節(jié)省20.1217萬(wàn)度電，若每度電價(jià)按0.4元計(jì)算，那么一年可節(jié)省8.0486萬(wàn)元。這是一個(gè)用戶使用性能參數(shù)靠近風(fēng)機(jī)模型級(jí)的最佳效率點(diǎn)的情況。3.2選用標(biāo)準(zhǔn)型號(hào)與個(gè)性化設(shè)計(jì)的性能比較實(shí)例2某用戶要為鍋爐選配一臺(tái)離心通風(fēng)機(jī)，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(duì)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(jī)有兩種，第一種是G4-73NO18，轉(zhuǎn)速為960r/min,配套電機(jī)功率為310kW；第二種是G4-73NO22,轉(zhuǎn)速為730r/min,配套電機(jī)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?yàn)橛脩暨\(yùn)行工況點(diǎn)參數(shù)對(duì)應(yīng)的效率很低，查效率曲線可看出運(yùn)行效率只能達(dá)0.68，對(duì)應(yīng)的內(nèi)功率為230kW。如果用個(gè)性化設(shè)計(jì)方法來(lái)設(shè)計(jì)，選用G4-73為模型級(jí)，轉(zhuǎn)速選用730r/min，用個(gè)性化設(shè)計(jì)軟件計(jì)算后可得出設(shè)計(jì)方案D2=2100mm,其型號(hào)為G4-65NO21,相當(dāng)于用G4-73NO21型非標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格派生型號(hào),即是G4-73NO21號(hào)的葉輪進(jìn)出口寬度B1,B2按計(jì)算值進(jìn)行無(wú)級(jí)切割,靜止元件也需作適當(dāng)?shù)男薷?，就可以達(dá)到個(gè)性化的設(shè)計(jì)目標(biāo)，內(nèi)效率in=0.87，內(nèi)功率Pin=176kW，驅(qū)動(dòng)電機(jī)功率P=220kW,如果按內(nèi)功率來(lái)計(jì)算節(jié)能，個(gè)性化設(shè)計(jì)選購(gòu)比選型選購(gòu)每小時(shí)節(jié)能54kW，每年可節(jié)省47.304萬(wàn)度電，若每度電價(jià)按0.4元計(jì)算，那么一年可節(jié)省18.9216萬(wàn)元。這是一個(gè)用戶使用性能參數(shù)偏離風(fēng)機(jī)模型級(jí)的最佳效率點(diǎn)較遠(yuǎn)的情況。3.3改造現(xiàn)場(chǎng)風(fēng)機(jī)運(yùn)行效率的節(jié)能實(shí)例3某地發(fā)電廠，發(fā)電量為31.5MW，選用一臺(tái)送風(fēng)機(jī)，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(jī)設(shè)計(jì)選型：型號(hào)為8-39X2No26風(fēng)機(jī)，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(jī)功率Pt=4500kW轉(zhuǎn)速n=990r/min由于電站裝置系統(tǒng)中設(shè)計(jì)性能參數(shù)的裕量系數(shù)取值過(guò)大，以及漏氣等等的其它因素，使送風(fēng)機(jī)的運(yùn)行效率很低，其正常運(yùn)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(jī)的額定負(fù)荷4500kW。調(diào)節(jié)門(mén)開(kāi)度為30o，估算運(yùn)行效率為0.55?？梢?jiàn)運(yùn)行效率很低，應(yīng)給予改造。考慮多個(gè)運(yùn)行工況的要求，改造的送風(fēng)機(jī)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(chǎng)改造一般要求電機(jī)、機(jī)殼、軸承不改動(dòng)，僅改造轉(zhuǎn)子和進(jìn)口圈等零件，若按個(gè)性化設(shè)計(jì)來(lái)改造，其選型為6-48X2No26，其計(jì)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(jī)功率Pt=4500kW轉(zhuǎn)速n=990r/min如果按內(nèi)功率來(lái)計(jì)算節(jié)能，個(gè)性化設(shè)計(jì)改造后的選型為6-48No26，所需的內(nèi)功率僅為2942kW，比原裝機(jī)組的內(nèi)功率3878kW，每小時(shí)可節(jié)能954kW，每年可節(jié)省835.704萬(wàn)度電，若每度電價(jià)按0.4元計(jì)算，那么一年可節(jié)省334.2816萬(wàn)元?？梢?jiàn)節(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(huì)上，再創(chuàng)造價(jià)值，那么其社會(huì)效益會(huì)更大。如果用戶的運(yùn)行工況