离心通风机个化设计软件系统.doc

1引言 什么叫离心通风机个性化设计？就是针对一个特定用户提出的气动性能参数及使用条件，设计者应设计出一种专用的离心通风机，除了满足用户的使用条件外，还应保证用户需求的性能参数(即正常运行工况)处于风机气动性能曲线的最高效率点，至少应处于高效区域内，以达到最佳节能目的。世界能源紧缺，风机是耗能大户，尤其大中型风机耗能都在每小时几百、几千千瓦。如果把风机的运行效率提高十个百分点，那么每小时就能节省几十或几百千瓦，若以耗能为200kW或2000kW为例，那么一年可节电17.52175.2万kW?h，若以每度电价0.4元计算，那么每年可节省7.00870.08万元。关键是在全国供电紧张的情况下，节省下的电力会带来更大的社会经济效益。在1997年11月1日国家颁发的“节约能源法”和相关的节约能源文件中己经提出禁止制造和销售低效率的风机，在节能措施中也提出要提高风机的运行效率。提高风机的效率和运行效率己成为风机行业不可推卸的责任，也是风机技术发展的必然趋势，也是参与市场竞争的手段之一。根据笔者了解,离心通风机在用户现场的运行效率都很低，普遍存在大马拉小车的现象。分折风机运行效率低的主要原因：其一是用户提出的所需求的性能参数(即运行工况参数)不准确，甚至偏差很大，一般说偏差越大运行效率越低。即是实现了离心通风机的个性化设计，使设计工况处于高效率区，但实际运行工况偏离设计工况很远，那么运行效率一样会很低的。其二是目前风机制造行业，绝大部分制造厂，都处于选型销售，有个别制造厂采用了变形设计；但这些都很难保证用户所需求的性能参数处于高效率区域内1。2离心通风机个性化设计软件的介绍基于客观的要求本人开发了离心通风机个性化设计软件系统，风机制造厂的设计者掌握本软件后就可以进行离心通风机个性化设计和制造，保证用户所需求的性能参数处于高效率区域内。关于用户提出的所需性能参数的准确性问题，这是存在多年的大难题，但是可以通过相关部门联合研究攻关解决。对于己在现场运行效率很低的风机，可以去现场测试，测试出真实的运行性能参数，再应用个性化设计软件系统对现场风机进行改造设计，仅对转子和机壳的部分零件进行更换，让运行工况处于高效率区域内运行，从而实现节能目标。2.1离心通风机个性化设计软件系统的功能(1)用于离心通风机的个性化设计。(2)派生新型模型级。(3)风机的选型计算。2.2离心通风机个性化设计软件系统的特点(1)本软件数据库中储存了18种常用气体的物性参数，可以用来计算各种常用混合气体的物性参数，可以作干、湿混合气体的物性参数计算。很方便计算出输送介质的密度、气体常数、绝热指数等。(2)本软件可以进行状态参数的换算，将标准状态的流量换算为进口状态的流量，还可以作流量单位的换算。(3)本软件数据库中储存了几十种具有高效率的模型级的气体动力特性参数和几何尺寸参数，流量系数：0.0190.55，全压系数:314，比转数:1581，其性能基本上覆盖了离心通风机常用模型级的性能范围。目前市场上所需求的各种离心通风机都可以用本软件系统来进行个性化设计计算。得到具有竞争性的报价方案。(4)气体物性参数的数据库和模型级的数据库都可以根据需要随时添加。(5)本软件系统的气体动力特性计算是基于相似理论，其叶片宽度切割对气动参数影响的修正是在程序中引入了专家系统，使计算的气动特性具有很大的可靠性。(6)本软件系统可计算出完整的气动特性参数，有因次的或无因次的特性参数，还可绘制特性曲线，为制作报价资料提供很大的方便。(7)本软件系统可很快计算出设计产品的完整的流道几何尺寸，供设计者能很快地设计出供制造的产品图纸。(8)本软件系统不仅适用于单一工况的个性化设计，同样适用于多工况的个性化设计。(9)根据用户需要本软件系统可以配备离心通风机的噪音预算软件。(10)根据用户需要本软件系统中可配置临界转速计算程序。(11)根据用户需要本软件系统中可配置叶轮轮盘强度计算程序。3举例说明下面将举几个计算例题来说明用个性化设计软件系统设计的产品的优越性，以及节能效果。3.1选用标准型号与个性化设计的性能比较实例1用户需求的性能参数如下：输送介质为空气进口容积流量qV0=57150m3/h,进口压力pJ=101325Pa,进口温度TJ=20,全压ptf=13808Pa,若按风机标准手册选型：可选取9-19No16风机，其性能参数为：进口容积流量qV0=57150m3/h,进口压力pJ=101325Pa,进口温度TJ=20,全压ptf=13808Pa,内效率in=0.745内功率Pin=280.88kW所需功率P=329.6kW电机功率Pt=410kW叶轮外径D2=1.6m转速n=1450r/min若所需性能参数相同，用个性化设计软件系统设计计算所得到的结果是：原始模型级选9-26，经过切割叶片而得到新机型(相当的型号为9-39)，其性能参数为：进口容积流量qV0=57150m3/h,进口压力pJ=101325Pa,进口温度TJ=20,全压ptf=13800Pa,内效率in=0.808内功率Pin=257.910kW所需功率P=302.65kW电机功率Pt=410kW叶轮外径D2=1.49m转速n=1450r/min若按内功率来计算节能，个性化设计选购比选型选购每小时节能22.97kW，每年可节省20.1217万度电，若每度电价按0.4元计算，那么一年可节省8.0486万元。这是一个用户使用性能参数靠近风机模型级的最佳效率点的情况。3.2选用标准型号与个性化设计的性能比较实例2某用户要为锅炉选配一台离心通风机，其进口状态：大气压力P=96000Pa,温度t=50,流量qv0=194400m3/h,全压ptf0=2900Pa。首先换算为标准状态下的参数：标准状态下进口流量：qv0=194400/3600=54m3/h对应的全压值：ptf0=2900101325323/96000/293=3374Pa图1上查出满足上述qv0,ptf0性能参数的风机有两种，第一种是G4-73NO18，转速为960r/min,配套电机功率为310kW；第二种是G4-73NO22,转速为730r/min,配套电机功率为355kW。显然选第二种是很不合理的，选第一种也是很不理想的，因为用户运行工况点参数对应的效率很低，查效率曲线可看出运行效率只能达0.68，对应的内功率为230kW。如果用个性化设计方法来设计，选用G4-73为模型级，转速选用730r/min，用个性化设计软件计算后可得出设计方案D2=2100mm,其型号为G4-65NO21,相当于用G4-73NO21型非标准规格派生型号,即是G4-73NO21号的叶轮进出口宽度B1,B2按计算值进行无级切割,静止元件也需作适当的修改，就可以达到个性化的设计目标，内效率in=0.87，内功率Pin=176kW，驱动电机功率P=220kW,如果按内功率来计算节能，个性化设计选购比选型选购每小时节能54kW，每年可节省47.304万度电，若每度电价按0.4元计算，那么一年可节省18.9216万元。这是一个用户使用性能参数偏离风机模型级的最佳效率点较远的情况。3.3改造现场风机运行效率的节能实例3某地发电厂，发电量为31.5MW，选用一台送风机，介质为空气，提供的额定工况参数为：进口容积流量QV0=820000m3/h,进口压力pJ=81104Pa,进口温度TJ=287K,全压Ptf=14985Pa,风机设计选型：型号为8-39X2No26风机，其性能参数为：进口容积流量QV0=820000m3/h,进口压力pJ=81104Pa,进口温度TJ=287K,全压Ptf=15432Pa,内效率in=0.825内功率Pin=3878kW电机功率Pt=4500kW转速n=990r/min由于电站装置系统中设计性能参数的裕量系数取值过大，以及漏气等等的其它因素，使送风机的运行效率很低，其正常运行工况的性能参数为：进口容积流量QV0=864000m3/h,进口压力pJ=81104Pa,进口温度TJ=287K,全压Ptf=9200Pa,其耗电量接近电机的额定负荷4500kW。调节门开度为30o，估算运行效率为0.55。可见运行效率很低，应给予改造。考虑多个运行工况的要求，改造的送风机的性能参数为：进口容积流量QV0=864000m3/h,进口压力PJ=81104Pa,进口温度TJ=287K,全压Ptf=10120Pa,现场改造一般要求电机、机壳、轴承不改动，仅改造转子和进口圈等零件，若按个性化设计来改造，其选型为6-48X2No26，其计算的性能参数为：进口容积流量QV0=864000m3/h,进口压力pJ=81104Pa,进口温度TJ=287K,全压Ptf0=10165Pa,内效率in=0.792内功率Pin=2924kW电机功率Pt=4500kW转速n=990r/min如果按内功率来计算节能，个性化设计改造后的选型为6-48No26，所需的内功率仅为2942kW，比原装机组的内功率3878kW，每小时可节能954kW，每年可节省835.704万度电，若每度电价按0.4元计算，那么一年可节省334.2816万元。可见节能的经济效益是非常巨大的，若考虑这些电能在供应到社会上，再创造价值，那么其社会效益会更大。如果用户的运行工况