半開式葉輪概述

半開式葉輪 沒有輪蓋的離心式葉 魯帶 k開式葉輪圖 輪。由整塊鍛件鐵制成型，葉片和輪 盤的一整體，且都做成徑向直葉片 其結(jié)構(gòu)強度高，葉輪的圓周速度可達 aso-soomi}，單級壓力比高但葉道 中氣流速度和馬赫數(shù)較高，泄漏損失 較大，級效率比閉式葉輪低，工況穩(wěn)定 性養(yǎng)。廣泛用于內(nèi)燃機透平增壓器和 小功率燃氣輪機的離心式壓縮機，在固定式離心式壓縮機上 的應用也增多。

葉輪的形式很多，開式葉輪、半開式葉輪和閉式葉輪，離心式、前向葉輪……可是方形的葉輪小編還是第一次見到。

為什么要將葉輪做成方形? 這樣做有什么優(yōu)勢嗎？

據(jù)說這個是某知名泵企業(yè)的產(chǎn)品。

通機小編幾天跟大家請教了，希望大家不吝賜教哦！謝謝

來源：泵管家，通用機械整理

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1. 傳統(tǒng)細紗吸棉風機存在的問題

傳統(tǒng)紡織細紗機配套斷頭吸棉風機采用無前盤 、半開式葉輪 、板式葉片、無蝸殼、無集風器結(jié)構(gòu) 。這種吸棉風機在使用中經(jīng)常造成葉輪進口流場不均勻、靠近輪蓋處工作面與非工作面之間存在著較大的泄漏等問題。由于葉輪無蓋板, 葉片與固定前蓋板間隙僅憑人工經(jīng)驗控制 ,風機性能偏差較大,而且葉輪出口角度一般采用 60°左右,經(jīng)常會出現(xiàn)在小流量時電機功率余量較大等現(xiàn)象 。因此,傳統(tǒng)吸棉風機在設計時往往會配備較大功率的電機, 造成風機實際運行效率通常低于40%。

比如理論計算其裝機功率 0.9 kW即可滿足細紗機生產(chǎn)要求 ,但實際配用電機功率卻高達2.2 kW。目前,全國有此類細紗機約 17萬臺, 如果能將所配置的吸棉風機效率提高 30%, 紡織行業(yè)每年可節(jié)約用電 8.9 ×108 kW· h,節(jié)能效果十分明顯。根據(jù)實際情況 ,我們開展了 FHG系列細紗機配套斷頭吸棉風機的研究工作。

2. 新型風機的研制與開發(fā)

2.1 主要設計目標和結(jié)構(gòu)設計特性

2.1.1 主要設計目標

根據(jù)細紗機對吸棉風機不掛花、不堵塞、高效、低噪聲的基本要求, 風量風壓以滿足細紗機斷頭吸棉的要求為主, 新風機設計中采用相似理論和變形設計的方法 ,在保證基本要求的前提下,大幅度提高風機效率 ,降低細紗機能耗。

2.1.2 主要結(jié)構(gòu)設計特性

新型吸棉風機采用帶有前蓋板的閉式葉輪 ;采用后向弧形葉片形狀;葉片出口角度控制在46.5°左右;增加葉輪外殼的蝸殼及導流板 ;調(diào)整風機和集塵箱的安裝位置, 葉輪進風口直接接至濾塵箱出口 ,風機電機外露在細紗機車尾箱中 。

采用上述結(jié)構(gòu)設計具有如下優(yōu)點 :

(1)風機性能穩(wěn)定 。閉式葉輪工作面與非工作面之間無間隙 ,不存在泄漏損失,同時不需要調(diào)整前盤與葉片的間隙 ,因此風機性能穩(wěn)定 。

(2)采用高效機翼型葉片 。由于機翼型葉片進口為較大的圓弧,出口處逐漸變薄 ,有利于減小氣流流動阻力,降低流動分離, 與板式葉輪相比可提高效率、降低噪聲 。在工藝上采用鋁合金鑄造成形方法,可避免機翼型葉片的復雜成形工藝所導致的加工困難 ,并可成批鑄造 。

(3)優(yōu)化了葉片出口角度 , 便于降低電機的功率配置。優(yōu)化后的葉片出口角度可使風機的性能曲線在接近最高效率時也較容易接近最大容量 ,隨著流量的進一步增大 ,風機的功率幾乎不變或略有上升 。因此,只要能滿足最佳效率工況點,消耗功率就不會產(chǎn)生過載 ,這種配置俗稱 “無功率過載風機 ”,這種設計使得電機功率便于低配,而且配套電機的容量得以充分利用。

(4)葉輪工作效率高。進風口采用流線形集風器, 使葉輪葉片進口氣流均勻 , 有利于降低噪聲 ,從而提升了葉輪的工作效率 。

(5)風機靜壓效率高。該技術增加了蝸殼導流板, 有利于進一步把葉輪的出口動壓轉(zhuǎn)化為靜壓 ,減少渦流損失 ,提高風機靜壓效率 。

2.2 主要設計參數(shù)

2.2.1 風機性能優(yōu)化

本設計根據(jù)三元流場的計算分析與修正方法 ,確定了風機葉輪及尺寸 ,并采用適合于葉輪機械的 NUMECA商用 CFD軟件 , 用于葉輪內(nèi)部流場的分析,為改進設計提供了理論依據(jù)。

通過模擬計算分析可知 :在吸棉風機采用帶有前蓋板的閉式葉輪并增加蝸殼后 ,在靠近蝸殼出口處的葉輪通道中速度分布和壓力分布與無蝸殼時明顯不同。風機出口處壓力分布和速度分布類似, 增壓效果明顯。采用進口處為較大的圓弧、出口處逐漸減薄的機翼型葉片 , 葉輪根部渦流現(xiàn)象明顯減輕 ,風機效率大大提升 。因此,通過適當調(diào)節(jié)葉輪葉片角度、前盤與風機外殼之間的縫隙，可使氣流速度大小與分布發(fā)生明顯變化, 從而影響風機性能 。為使風機的性能曲線在接近最高效率時也接近最大容量 ,通過研究綜合分析 ,我們確定選用 46.5°葉片角。

2.2.2 風機主要設計性能參數(shù)確定

傳統(tǒng)細紗機笛管處需要保證的負壓在-500 Pa～ -1 000 Pa之間 ,機上吸棉管道阻力值按600 Pa計算, 該風機全壓宜設計在 1 100 Pa～1 600 Pa。以 480錠細紗機為例 , 笛管處吸風口尺寸按 20 mm×3 mm、吸口風速按 15 m/s計算 ,則風機風量 Q=480 ×0.02 ×0.003 ×15 ×3 600 =1 555(m3/h)。

通過計算, 確定 FHG型風機葉輪直徑為364 mm,采用局部非對稱弧形機翼型葉片, 葉片出口角 46.5°, 葉片數(shù) 10 個, 配套設計葉輪蝸殼及導流板 。風機設計轉(zhuǎn)速 2 840 r/min, 配套電機功率 1.1 kW,電機和風機采用直聯(lián)方式。

3. 風機性能測試及運行試驗

3.1 性能測試及數(shù)據(jù)

樣品風機經(jīng)江蘇省風機性能測試試驗中心在標準試驗臺上測試 ,其主要性能參數(shù)見表 1。

從表 1數(shù)據(jù)可以看出 ,風機在試驗臺的標準狀態(tài)試驗條件下,風機的最小風量為 1 330 m3/h,全壓 1 880 Pa, 最大風量為 1 730 m3/h, 全壓1 447 Pa,風機效率可達 76%以上, 風機實耗功率小于 1.0 kW。說明采用 FHG型吸棉風機, 在裝機功率 1.1 kW的條件下, 能夠滿足細紗機吸棉的風壓風量要求。FHG型吸棉風機壓力流量性能曲線和效率性能曲線分別見圖 1和圖 2。

從圖 1和圖 2可以看出, 風機壓力流量特性曲線變化較為平穩(wěn),高效區(qū)段較寬,風壓風量的調(diào)節(jié)適應性較好 ,風機噪聲滿足風機設計要求。從風機內(nèi)功率變化曲線可以看出 , 高效區(qū)段的風機實耗功率變化較為緩慢,隨風量的增加略微上升,符合無功率過載風機的特性, 這為吸棉風機配備較小功率的電機提供了條件。

3.2 性能運行試驗及數(shù)據(jù)

將 FHG型吸棉風機分別安裝在 420錠和 480錠細紗機上進行測試, 并與原細紗機配套吸棉風機的吸風參數(shù)作以對比,測試數(shù)據(jù)見表 2。

3.3 測試及試驗數(shù)據(jù)結(jié)果分析

從測試及試驗數(shù)據(jù)可以看出 , FHG型吸棉風機與原有吸棉風機相比, 裝機功率由原來風機的2.2 kW改變?yōu)?1.1 kW, 減少了 1.1 kW, 實耗功率平均節(jié)約 40%,風機全壓和風量參數(shù)能夠滿足細紗機斷 頭吸棉的要求 。按細紗機年工作8 400 h計算,更換新型吸棉風機后每臺細紗機年節(jié)約用電 7 980 kW· h,半年即可收回改造投資。運行試驗還表明 :細紗機斷頭吸棉笛管處負壓在保證不小于 500 Pa時即可滿足要求, 過度增加吸口負壓只會造成過大的吸棉風機功耗 。

4. 加工及安裝要求

由于 FHG型吸棉風機采用非對稱機翼型葉片 ,該葉片的成形技術要求較高, 用于吸棉時, 考慮到可能會有細小纖維通過車尾箱濾網(wǎng)進入風機 ,葉片流道及根部要嚴格保持光滑 ,避免由于毛刺或凹坑等引起灰塵雜質(zhì)積聚,造成葉片不平衡 ,從而引起風機振動 。一般風機葉輪鑄造成形后要經(jīng)過噴砂拋光處理 ,風機殼體應經(jīng)噴砂表面處理 ,以使其流道光滑 。由于該風機需隨細紗機 24 h運行 , 風機運行時軸功率可達 1.152 kW, 因此要求電機的短時最大負載能力應不小于 1.3 kW。此外 ,對風機的安裝要求較高 ,風機機座應安裝平穩(wěn)牢固、散熱好 、電機軸承應采用 SKF型, 以確保風機的安全運行。

5. 結(jié)束語

(1)帶有前盤和蝸殼的非對稱弧形機翼型葉片的 FHG型吸棉風機與原細紗機斷頭吸棉風機相比 ,具有效率高, 裝機功率和實際消耗功率低等優(yōu)點 ,其風機風壓及風量參數(shù)能夠滿足細紗機斷頭吸棉的要求 ,且節(jié)能可達 40%以上 。

(2)FHG型吸棉風機裝機功率小, 電機運行負荷率達到 86%以上 , 要求風機配套電機、軸承質(zhì)量較高 ,以適應長時間高負荷安全運行的要求 。

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來源：棉紡織技術

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