劉漢青 王艷榮

摘要：要想做好多級(jí)離心風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)工作就必須要對(duì)多級(jí)離心風(fēng)機(jī)進(jìn)行深入的研究與探討，掌握多級(jí)離心風(fēng)機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)情況與流動(dòng)情況，從而選擇出最為合理的設(shè)計(jì)方案，提高多級(jí)離心風(fēng)機(jī)的實(shí)際工作性能。為此，本文筆者結(jié)合個(gè)人實(shí)踐研究經(jīng)驗(yàn)與相關(guān)參考文獻(xiàn)，就多級(jí)離心風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)展開(kāi)粗淺的探討，以供參考。

關(guān)鍵詞：多級(jí)離心風(fēng)機(jī)；設(shè)計(jì)要點(diǎn)

前言：

正是因?yàn)槎嗉?jí)離心風(fēng)機(jī)具有較高的可靠性，因此被廣泛應(yīng)用到人們的生產(chǎn)、生活之中。也正因如此，越來(lái)越多的學(xué)者加入到離心風(fēng)機(jī)的研究工作之中，以期進(jìn)一步提高多級(jí)離心風(fēng)機(jī)的工作性能。為此筆者即結(jié)合個(gè)人對(duì)多級(jí)離心風(fēng)機(jī)的研究經(jīng)驗(yàn)，從多級(jí)離心風(fēng)機(jī)的工作原理入手，對(duì)多級(jí)離心風(fēng)機(jī)展開(kāi)了粗淺的探討，以期探索出多級(jí)離心風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)工作要點(diǎn)，為廣大同行在今后的實(shí)踐工作上提供有益的參考與借鑒。

1.多級(jí)離心風(fēng)機(jī)的工作原理

所謂的多級(jí)離心風(fēng)機(jī)就是指由兩個(gè)或者兩個(gè)以上葉輪串聯(lián)起來(lái)后組合而成的離心鼓風(fēng)機(jī)。多級(jí)離心風(fēng)機(jī)主要由主機(jī)部分、附件部分、配套部分，這三個(gè)部分組合而成。其中主機(jī)部分包扣鼓風(fēng)機(jī)主機(jī)、電動(dòng)機(jī)；附件部分包括彎管、過(guò)濾器和消聲器；配套部分包括風(fēng)機(jī)進(jìn)口碟閥、撓性接頭。

在實(shí)際工作過(guò)程中離心鼓風(fēng)機(jī)主要依靠于旋轉(zhuǎn)葉輪對(duì)氣體的整體作用，將電機(jī)機(jī)械能傳遞給液體。在離心鼓風(fēng)機(jī)的組偶作用之下，氣體鞥能夠從旋轉(zhuǎn)葉輪的進(jìn)口處流向葉輪的出口處，在這個(gè)過(guò)程中動(dòng)能與壓力都會(huì)相應(yīng)增加，但旋轉(zhuǎn)葉輪之中排出的氣體經(jīng)過(guò)壓出室以后，絕大多數(shù)的速度都會(huì)被轉(zhuǎn)化成為壓力能，并沿著排出管被輸送出去。

2.對(duì)多級(jí)離心風(fēng)機(jī)流場(chǎng)計(jì)算模型的建設(shè)與分析

筆者以某家企業(yè)多級(jí)離心風(fēng)機(jī)的優(yōu)化改造為例，提出多級(jí)離心風(fēng)機(jī)流場(chǎng)計(jì)算模型的構(gòu)建假設(shè)。某企業(yè)為了進(jìn)一步促進(jìn)自身的發(fā)展，對(duì)多級(jí)離心風(fēng)機(jī)加以優(yōu)化改造，這就需要對(duì)多級(jí)離心風(fēng)機(jī)的葉輪進(jìn)行重新設(shè)計(jì)。我們都知道在葉輪設(shè)計(jì)過(guò)程中，首先應(yīng)該對(duì)葉輪的進(jìn)口安裝角、葉片出口安裝角、葉片數(shù)目加以確定外，還必須要考慮到預(yù)旋所帶來(lái)的影響，對(duì)回流器進(jìn)行優(yōu)化。尤其是通過(guò)相關(guān)數(shù)據(jù)分析，我們可以清楚的看到即便是單極的離心葉輪，其內(nèi)部的流動(dòng)已經(jīng)十分的復(fù)雜，流動(dòng)形式是不連續(xù)、非定常的，所以在這種情況下對(duì)這些流動(dòng)加以計(jì)算根本無(wú)法完成，更何況是要對(duì)多級(jí)離心風(fēng)機(jī)進(jìn)行求解。所以，為了方便后期計(jì)算，在建模與計(jì)算過(guò)程中筆者對(duì)多級(jí)離心風(fēng)機(jī)的實(shí)際情況進(jìn)行合理的假設(shè)，直接忽略了流動(dòng)特征，也變使計(jì)算公式具有可解性。同時(shí)，還應(yīng)保證計(jì)算的結(jié)果對(duì)研究提供依據(jù)。根據(jù)這一個(gè)原則，在計(jì)算過(guò)程中，就可建立簡(jiǎn)單的流場(chǎng)模型，從而確定與本文的研究相符的假設(shè)條件：風(fēng)機(jī)工作中，空氣的溫度不會(huì)發(fā)生任何變化；風(fēng)機(jī)工作過(guò)程中，風(fēng)機(jī)中的空氣不會(huì)發(fā)生泄漏；流體是理想氣體，可以被壓縮；風(fēng)機(jī)中的進(jìn)口處筋板對(duì)空氣的流動(dòng)不會(huì)產(chǎn)生影響；忽略各級(jí)輪盤和導(dǎo)風(fēng)板之間的流場(chǎng)。

在提出假設(shè)條件以后，對(duì)多級(jí)離心風(fēng)機(jī)的內(nèi)部流場(chǎng)加以分析，可以看到離心風(fēng)機(jī)作為氣力輸送系統(tǒng)的核心設(shè)備，在氣力輸送過(guò)程中需要離心風(fēng)機(jī)為其提供源源不斷地空氣流，從而在壓力作用之下，使散裝料能夠沿著管道進(jìn)入到料倉(cāng)之中。因此，為了確保氣力輸送機(jī)能夠持續(xù)的進(jìn)行工作，就必須要為離心風(fēng)機(jī)管道提供一個(gè)相對(duì)合理的壓力值。但是在實(shí)際的氣力輸送過(guò)程中，由于離心風(fēng)機(jī)所提供的壓力、工作流量會(huì)受到物料輸送量的直接影響，一旦輸送量發(fā)生相應(yīng)的變化，風(fēng)機(jī)就會(huì)與原來(lái)設(shè)定的工況相偏離，會(huì)嚴(yán)重影響風(fēng)機(jī)的正常運(yùn)行，影響風(fēng)機(jī)的工作性能。為此，筆者認(rèn)為在多級(jí)離心風(fēng)機(jī)內(nèi)部流場(chǎng)的研究上，必須要首先了解不同工況之下的風(fēng)機(jī)內(nèi)部流動(dòng)狀態(tài)，這樣也有利于研究者們對(duì)風(fēng)機(jī)的工作性能進(jìn)行合理的調(diào)節(jié)。

3.對(duì)多級(jí)離心風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析

第一，多級(jí)離心風(fēng)機(jī)在設(shè)計(jì)過(guò)程中的一般要求。對(duì)于工況點(diǎn)而言，其滿足應(yīng)該是在最高效率點(diǎn)附近，且最大效率要盡可能的大，結(jié)構(gòu)也要盡可能的簡(jiǎn)單，工藝要盡可能的好，還要具備足夠的剛度、強(qiáng)度，安全性能要相應(yīng)提高，要降低噪聲，便于后期使用的操作與維護(hù)。所以，在多級(jí)離心風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)者就必須要抓住上述設(shè)計(jì)要點(diǎn)中的矛盾點(diǎn)，選擇最佳的設(shè)計(jì)方案，盡可能的避免矛盾出現(xiàn)。

第二，多級(jí)離心風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)方案。首先，對(duì)多級(jí)離心風(fēng)機(jī)葉片型式的設(shè)計(jì)方案。常見(jiàn)的風(fēng)機(jī)在一定轉(zhuǎn)速條件下，其后葉輪壓力系數(shù)之中的較小時(shí)，葉輪直徑就較大，功率也相對(duì)較高，錢葉輪情況則恰恰相反；其次，對(duì)多級(jí)離心風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)方法的設(shè)計(jì)方案。假如風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方式為A、D、F三種類型，但風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速與電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速相同時(shí)，風(fēng)機(jī)變速為B、C、F。為此在多級(jí)離心風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速的設(shè)計(jì)可相對(duì)靈活一些。通常情況下，小邢風(fēng)機(jī)都會(huì)選擇和自動(dòng)機(jī)直聯(lián)轉(zhuǎn)動(dòng)的A，對(duì)于大型風(fēng)機(jī)，會(huì)出現(xiàn)皮帶傳動(dòng)不動(dòng)的情況，這個(gè)時(shí)候多是擇D、F傳動(dòng)。在高溫、多塵條件下，傳動(dòng)還要考慮電動(dòng)機(jī)和軸承的防護(hù)和冷卻；最后，對(duì)多級(jí)離心風(fēng)機(jī)蝸殼外形尺度的設(shè)計(jì)方案。在蝸殼外形尺度的設(shè)計(jì)上要盡可能的小，在高比轉(zhuǎn)速風(fēng)機(jī)上要縮短蝸形。在低比轉(zhuǎn)速風(fēng)機(jī)上則可以選擇標(biāo)準(zhǔn)的蝸形。

第三，多級(jí)離心風(fēng)機(jī)關(guān)鍵技術(shù)的設(shè)計(jì)分析。在多級(jí)離心風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)上，其最為關(guān)鍵的設(shè)計(jì)要點(diǎn)就在于葉輪、葉片出口角β和2α的確定之上。如若根據(jù)出口角對(duì)葉片進(jìn)行分類，則可以將其分為后彎葉片、徑向出口葉片、前彎葉片，此三種類型。目前在多級(jí)離心風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)過(guò)程中上述三種類型均有所使用，但是在三級(jí)風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)過(guò)程中，多使用后彎葉片這種類型，這是因?yàn)楹髲澣~片不僅可以節(jié)約能源，而且可以提高效率。

結(jié)束語(yǔ)：

正是因?yàn)轱L(fēng)機(jī)早已在我國(guó)各個(gè)領(lǐng)域之中得到了廣泛的應(yīng)用，而對(duì)多級(jí)離心風(fēng)機(jī)的研究也早已成為風(fēng)機(jī)發(fā)展的重要趨勢(shì)。所以，加強(qiáng)對(duì)多級(jí)離心風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)研究，掌握其工作原理與流動(dòng)情況，為其選擇最佳的設(shè)計(jì)方案則具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義，也是今后眾多學(xué)者研究的重要方向。

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