【正文】 xico, this is the random high vibration in induced draft fan (ID FAN) in 350MW Fossil Power Unit.At that time, remendations about how to avoid high vibrations were omitted, however, at the time, it did not exit puter tools and mathematical models as we have today。參考文獻［1］［2］［3］［4］［應用科學］.紹興：紹興市新民新能 源工程技術有限公司，2009［5］何川，：中國電力出版社，2008［6］：機械工業(yè)出版社，1981.?。?］［本科學位論文］.徐州：中國礦業(yè)大學，2008［8］：中國礦業(yè)大學出版社出版［9］：機械工業(yè)出版社，1999［10］高中庸，陳迎春，2014［11］：機械工業(yè)出版社1983［12］［13］吳秉禮，：吉林大學出版社， 2007［14］張玉成，：化學工業(yè)出版社，2011［15］［16］單輝祖，：高等教育出版社，2003［17］楊可楨，程光蘊，：高等教育出版社，2006［18］：化學工業(yè)出版社，2007［19］：機械工業(yè)出版社，2005［20］：機械工業(yè)出版社，2000翻譯部分英文原文Mathematics modeling of the behavior in operation of induced draft fans for 350MW Fossil Power Units to predict its optimum maintenance timeAbstractMathematics modeling of processes and equipment behavior in operation at Fossil Power Units is a useful tool, because it let us predict the performance equipment during its operative life.With the help of modern statistical techniques, such as parametric and nonparametric models, it is possible to predict the optimum maintenance time intervals。 （10）在風機上有多種標識，提高了安全性。 （8）配有消聲器，降低了風機的噪聲。 （6）選用了分段、剖分式結構，因而結構簡單、拆裝方便、維護容易。 （4）升力系數(shù)、葉片弦長、葉片安裝角等設計參數(shù)分布合理。 （2）選用了等環(huán)量流型，保證氣流在風機通道中是圓柱面流動，該流型具有效率高等特點。故風機效率為： η==，與校核的效率差距不大。其中=0。 軸流通風機的效率是指氣體流經整個風機通道時，實際上獲得的有效能量與理論上輸入能量的比值，風機內的能量損失多指氣流流經集流器、轉子、定子、擴散器等主要部件的各種損失。 驗算鍵的擠壓強度公式為： 式中 T—； d—軸的直徑，m； K—鍵與輪轂的接觸高度，可近似取k＝h/2，h為鍵的高度； L—鍵的計算長度m。鉚釘?shù)淖畲笄袘Ζ樱∟/m2或pa）其中 F—單個葉片離心力，N； d—鉚釘直徑，本設計中采用d=22mm； z—鉚釘數(shù)量，個； 由前面的計算可知 kN，在本設計每個葉片采用1個鉚釘，鉚釘?shù)募羟辛椋?Mpa 查機械設計手冊可知，16Mn材料的鉚釘［τ］=480Mpa，所以能滿足強度要求。 七、葉片根部的最大彎曲應力其中 所以 Mpa 八、葉片根部的總應力Mpa 九、強度校核﹥2 所以是安全的。 一、作用在葉片上的總離心力 由 帶入數(shù)據(jù)得： kN 二、葉片根部拉伸應力 Mpa 三、氣流流動壓力引起的切向力N 四、氣流動壓力引起的軸向力 N 五、載荷力N 六、載荷力引起的彎矩。在本設計中，葉輪直徑D2=，輪轂半徑dh=，葉片數(shù)z=12，功率p=450kW，空氣密度ρ=，轉速n=960r/min，葉片寬度b=，柵距t=，葉片全長=，重心rc=，選用Q235A號碳素結構鋼，單個葉片質量為m=8kg，氣流安裝角θ=35。在葉片長度方向上受到的彎矩為：在葉片根部出現(xiàn)最大彎曲應力為：其中 W—葉片根部斷面的彎曲斷面系數(shù)，m3。 二、軸向力軸向力由葉輪產生的靜壓差、葉片長度及葉片平均半徑圓周上的節(jié)距所決定，計算公式為：其中 —葉輪產生的靜壓差，N/m2； —葉片全長，m； t—葉片平均半徑圓周上的節(jié)距，m。計算時假設載荷力作用在葉片平均半徑的位置上。 一、作用在葉片上的總離心力，作用在葉片上的總離心力為： 拉伸計算圖其中 m—葉片質量，kg； Rc—葉片重心到葉輪中心的距離，m； ω—葉輪角速度，1/s 二、葉片根部的拉伸應力其中 S—一對葉葉片通過葉柄固定在輪轂上的柄的橫截面積m2。風機在運行的過程中，由于葉輪的旋轉，葉片會受到離心力和氣流流動的壓力，離心力造成葉片拉伸，氣流流動的壓力導致葉片彎曲。 不同軸向尺寸的圓環(huán) 一、不考慮葉片的影響時，輪盤內徑處的切應力為N/m3帶入數(shù)據(jù)得：Mpa 二、考慮葉片影響時，輪盤內徑D1處的最大應力其中 p1—光輪盤的離心力， N； P2’—葉片的離心力， N； ρ—輪盤材料的密度，鋼材ρ=103 kg/m3； b—輪盤厚度，10mm ； ω—旋轉角速度，1/s； P2—一個葉片產生的離心力， N； z—葉片數(shù)； m一個葉片的質量，m=8kg。圓環(huán)尺寸和形狀對應力的影響都與截面重心處圓周速度的平方有關系。所以，應力也與軸向尺寸有關。 三、圓環(huán)軸向尺寸對應力的影響—厚度比，其內外徑及內徑處的厚度比b1相同，對錐形和雙曲線與圓環(huán)來說，外徑處的厚度比也相同。將D1與D2的比值定義為鏜孔度δ，通過分析可知，δ越大，應力就會越大。由經驗可知平均直徑D越大，平均直徑D處的圓周速度u也越大，那么應力也就越大同樣，當內徑D2相同時，若內徑D1越大，那么平均直徑D也就越大，應力也就越大。帶入數(shù)據(jù)得：=103（）2=K=﹥2所以滿足拉應力，是安全的。由可知，等厚薄圓環(huán)的旋轉應力與材料密度成正比，與圓環(huán)的平均直徑處的圓周速度平方成正比。在薄圓環(huán)上取一微元體，其兩個子午面夾角為dα，截面積為f=bδ，平均直徑為d，微元體質量為dm=。為了保證輪盤能夠安全可靠的運行，應該校核輪盤是否安全，也就是說要計算出輪轂危險截面處的拉伸應力，滿足 ≦［σ］ N/m2或者 其中 —材料的屈服極限，N/m2； K—安全系數(shù)，取K2。 風機在運行時，輪盤旋轉會產生離心力，在該力的作用下使輪盤截面產生拉伸應力。4 強度校核為了使設計的通風機運行安全可靠，必須要對設計的主要零、部件進行強度計算。集流器的圓弧半徑為780mm，外徑為31200mm，長度為780mm 。本文中取△== m 軸流風機結構圖［15］葉輪所在部分的機殼內徑為葉輪直徑與徑向間隙之和，D=+103 =，在設計機殼時可設計成內徑2602mm，厚度為50mm，再通過車床加工成內徑26025mm，長為1860mm。因此，風機軸向間隙的大小選擇對風機的噪聲、震動與軸向尺寸等都會產生影響。為了保證后面的葉柵有均勻的進氣，就要使葉柵之間有一定的軸向間隙△，消除葉柵彼此之間的影響，不然將會惡化各個葉柵的工作條件。一般可以通過四種方法來減小徑向間隙。徑向間隙對效率的影響可按照下面的公式計算：～。徑向間隙一般用間隙δ與葉片長度L的比值來表示，徑向間隙對軸流通風機的效率及壓頭都有較大的影響，所以，在保證葉頂與機殼內壁不相碰的前提條件下，就要使相對間隙盡可能的小。而且不均勻的氣流也會作為振動源，引起第二級葉片的振動。 徑向間隙和軸向間隙確保葉輪的最佳流動幾何條件是合理的選擇兩級葉輪的軸向間隙和徑向間隙。擴散器長度可按照公式來計算［14］，計算公式為：其中 D—葉輪直徑； D4—擴散器出口直徑，D4=； d—直徑比，=； φ—當量圓錐擴散器等值的張開角，φ=10176。從圖中可以看出加工生產等直徑外筒、錐形或者等直徑整流體，比采用流線型整流體方便。擴散器的結構形式由外筒和芯筒組合形式而定。 整流罩由葉輪和導葉組成軸流通風機的級的出口動壓占全壓的比例要比離心式通風機要大得多，約占全壓的30%以上。 整流罩的形狀一般設計成半圓球形或著半橢圓形，也可以與尾部整流體一起設計成流線的形狀。與沒有設計集流器的軸流風機相比，設計良好的集流器可以使風機的效率提高10％～15％。 集流器的作用是加速流入風機中的氣體，使能夠在壓力損失很小的情況下，保證氣體均勻得流進葉輪。則=103= kN= Mpa 所以，面積假設的合理。葉片重心由CAD得： 葉柵重心葉片重心為rc=一、作用在葉片根部上的離心應力=103（）2==﹥2 二、離心力假設危險截面面積為：S=πr2=π= m2。 葉輪葉柄的設計葉柄的設計主要從強度安全要求的角度考慮，綜合其結構要求，加工難易，和材料的特性等來設計葉柄，將危險截面看作圓面積來計算。 ［12］在本設計中，葉片尺寸在第三章中已計算。 輪盤鏜孔本設計采用直徑300mm的孔。輪盤中間摳去6個圓形孔，是為了減少材料的使用從而減輕輪盤的重量。表25計算結果項目截面tbb/tz23232323233 結構設計前面通過計算確定了葉輪及導葉的參數(shù)，下面進行風機的結構設計，完成風機的總體設計，方便CAD繪圖。α3=，查上圖可知b/t=。 平均氣流角： 平均半徑處的氣流角： 根據(jù)氣流轉折角△，選取最佳稠度b/t。無限葉片數(shù)圓弧的葉片圓心角： 平均半徑處的葉片圓心角：=176。176。將其余四個截面的計算結果列在后面表格25中。進口氣流角： 出口氣流角： 其中，取，則平均半徑處的進出口氣流角為： =arctan 176?！瑸榱朔乐褂譁p少葉片震動的發(fā)生，應該使選擇動葉葉片數(shù)與導葉葉片數(shù)互為質數(shù)。后導葉的計算與葉輪的計算方法基本相同，可采用孤立葉型法與葉柵法相結合來進行計算。后導葉選用機翼型,同樣也能用等厚度的圓弧板葉型。若軸流風機運行時氣流在管網(wǎng)阻力比較大，所需要的的功率又較大，可采用葉輪后設置后導葉的方法。表24計算結果距前緣點距離x234692138184230上表面坐標y46距前緣點距離x276322368414上表面坐標y后導葉與前導葉不同是，后導葉有一種擴壓葉柵又稱出口導流器，將流出葉輪的偏轉氣體旋轉到軸向方向的同時又可以將偏轉氣流的動能變成靜壓能。為了改善葉片的受力情況，提高葉片壽命以及減小風機的噪聲，各個計算截面的葉形的重心，應當位于同一半徑上。 選取LS葉型，～，取平均相對厚度=，葉片計算結果列于下表22中。 半徑處的葉型安裝角為：=+=176。、176。、176。查圖可得相應的攻角為α：176。各個截面的升力系數(shù)值確定以后，相應的攻角可根據(jù)葉型的曲線來選取。 選擇最合適的升力系數(shù)時,首先應該保證從葉尖到葉根逐漸增加。因此，對于已定的ν和b的風機來說，應該對應著最佳葉片數(shù)z。 對于相同輪轂比ν和葉片弦長b的風機來說,若葉片數(shù)增加,葉柵稠度τ=b/t也會隨之增加。已選定的孤立葉