大流量、高压轴流通风机设计理论应用

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 大流量、高压轴流通风机设计理论 应用 摘要本文主要对轴流通风机的 设计与参数进行了研究和分析，并重点 对轴流风机叶片的设计理论进行了深入 探究，为研发一款新型流量大，全压高 的变压器轴流通风机提供了坚实的理论 支撑。并在实际生产中进行了应用，得 到了很好的收效。 中国论文网 /1/view-12780417.htm 关键词 轴流风机 叶片 设计 变压器轴流通风机是大中型电力 变压器冷却系统的重要组成部分。一般 要求其具有较好的性能，即流量大，全 压高，噪声小。轴流通风机的结构形式 比较单一，一般由电机、叶轮、支架、 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 机壳和防护罩等几部分组成，但是其中 叶轮的结构和外形，特别是叶片的形状、 型线却变化很多，对轴流通风机的气动 性能也起着决定性的作用。因此，在实 际生产中对轴流风机叶片的设计理论进 行了深入探究，并进行了应用。 一、轴流风机叶片设计理论 轴流风机的叶片通常是流线型的， 其设计的核心就是叶片型线设计。本文 根据扭曲叶片理论，采用全三维造型来 进行叶片流型设计，并结合空气动力学 理论，应用变环量流线型设计方法，并 通过改变叶片的冲角来改变叶片表面摩 擦阻力，绕翼型气流保持其流线形状， 使气流在风机内运行稳定、通畅，使叶 片的做功分布更加符合运动规律，从而 保证风机运行在最高效率点，达到低噪、 节能，发挥出更高的功能转换效益。 首先，基于抛物面理论，我们在 柱坐标下建立叶片中型面方程： Z=B（1-F1/a） （1） 其中：F=tan-tan（-） -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 /tan，通过参数 、a 、B 等的取值变化， 可以控制叶片的扭曲程度和倾斜情况， 从而可以满足不同场合下的需要。 根据变环量设计方法，并综合考 虑叶轮叶根的机械强度、叶尖部分的加 工工艺，我们采用如下的叶片凸面和凹 面方程： z1=B（1-F1/a ）+ z+（r2-r） tan11-（1-2/）2 （2） z2=B（1-F1/a ）-r1r2tan2f（t） /r （3） 上述两式中，第二项的作用是对 叶片分块进行不同程度的加厚，以提高 叶片的机械强度；第一项则是为了增大 叶尖部分的厚度以方便加工。在叶片设 计中，根据设计要求和气动参数，结合 B、 、a 等一些优化设计参数，由（1） 、 （2）和（3）式就可以确定风机叶轮的 结构参数及叶片的几何形状。由此构造 成型的扭曲叶片不但方便加工，而且便 于下面的参数计算。 二、轴流风机的叶片设计 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 依据以上设计得到的叶片结构参 数和叶片几何参数，设计了一款实用新 型旨在提供一种流量大、全压高的 9Q 系列变压器轴流通风机，其中 9 表示风 机叶轮直径为 900mm，Q 表示风机为前 吹式。其总体结构形式由电机、叶轮、 导流罩、支架、机壳和防护罩等 6 部分 组成。其特征是电机位于风机的进口端， 电机轴和叶轮相连，驱动叶轮旋转，电 机由支架支撑，外面套有导流罩，导流 罩位于风机的进口端，为中空的锥形柱 体，底端面的直径和轮毂的直径相等， 机壳为直径 910mm 的圆筒形。在进口 端略呈喇叭口状，以使气流平顺地进入 风机的流道，在风机的进口端端面上有 防护罩，以避免杂物进入风机流道和叶 片发生撞击。 其中的风机叶片为特殊设计，在 设计过程中采用了抛物面理论和不等功 原理，对叶片的流型和流面进行全三维 的造型设计，得到的叶片为三维的扭曲 叶片，其特征为叶片不等厚，型面连续 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 光滑，任一相贯面与型面相割，得到的 相贯线呈流线形状的机翼形，以使风机 具有优良的气动性能；并且通过改变叶 片的冲角来改变叶片表面摩擦阻力，绕 翼型气流保持其流线形状，使气流在风 机内运行稳定、通畅，使叶片的做功分 布更加符合运动规律。此新型轴流风机 的总体结构中，增加了导流罩部分，导 流罩位于风机的进口端，套在电机的外 面，其作用是使气流平顺地进入通风机 的流道，从而提高风机叶轮在进口端的 吸力，使通风机能发挥最大的效率。因 而 9Q 系列变压器轴流通风机具有优良 的气动性能，流量大，全压高，噪声低， 能耗省，运行稳定，性能曲线平坦，使 用范围广。如下图所示。 图 1： 防护罩-1 ，机壳-2 ， ，支 架-3，整流罩-4 ，叶轮-5，电机-6 ，电 机轴-7 ，叶片-8 ，轮毂-9 具体实施方式：本新型风机优选 实施的总体结构示意图，气流方向为由 左向右。电机 6 位于风机的进口端，电 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 机轴 7 和叶轮 5 相连，驱动叶轮旋转。 电机由支架 3 支撑，外面套有整流罩 4，整流罩为中空的锥形柱体，锥体的 锥度为 13，长度约为 236mm，底端面 的直径和轮毂的直径相等。机壳 2 为直 径 910mm 的圆筒形，在进口端略呈喇 叭口状，以使气流平顺地进入风机的流 道。在风机的进口端端面上设计有防护 罩 1，以避免杂物进入风机流道和叶片 发生撞击。 叶轮由叶片 8 和轮毂 9 组成，整 个叶轮直径为 900mm，轮毂的直径和 叶轮的直径之比，即轮毂比可以在 0.45 至 0.55 范围变化，在本实施例中轮毂比 为 0.5，即轮毂直径为 450mm。叶轮宽 度的选择范围为 110mm 至 130mm，在 本实例中为 120mm。叶片以一定的叶 片包角安装在轮毂上，叶片包角的变化 范围可以在 25至 33至范围内变动，叶 片包角增大，可以使风机的最大流量和 全压增加，在本实施例中，叶片包角为 31。叶片在轮毂的周向均匀布置，在 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 具体的实施中，叶片的数目可以根据性 能的需要在 3 片到 8 片的范围内选择， 其规律是叶片数减少，则风量减小，风 压降低。在本实例中，叶片的数目为 8 片。 图 2：，叶根-10，叶梢-11。 图 2 分别为本实用新型的叶片 8 的正视图、侧视图和俯视图。叶片 8 为 三维扭曲叶片，叶片凸面、中型面和凹 面的抛物指数 a1、a 和 a2 分别为 0.5、0.55、0.6。 图 3：叶剖面展开图 图 3 显示的分别为三个典型的叶 剖面展开后的形状，即用半径分别为 r=450mm（叶梢） ，r=355.76mm（叶根） 圆柱面和叶片相切所得到的的叶片轮廓 线展开后的形状。叶片 8 的特征是，其 叶根 10 宽度较小，而叶梢宽度大，从 叶梢到叶根，叶片的宽度逐渐减小，但 叶剖面的最大厚度则逐渐增加。非常好 的保证了运行曲线的平滑；叶片的强度、 耐磨性等其它叶片的使用性能。 -精选财经经济类资料- -最新财经经