进口导叶对离心风机预旋作用的探索.pdf

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1、第40卷第3期化工机械327进口导叶对离心风机预旋作用的探索史万敬+许明鹏(金川集团股份公司化工厂)摘要根据金川集团股份有限公司化工厂进口风机在实际应用中的探索与研究，论述了风机进gl,导叶在风机系统性能评价中的重要作用，同时对进口导叶正旋与反旋的原理及其对风机性能的影响进行了详细说明。关键词离心风机进口导叶流量调节正旋反旋性能曲线中圈分类号TQ051．21文献标识码A文章编号0254-6094(2013)03-0327．．04金川集团股份有限公司化工厂二氧化硫风机大部分采用进口离心风机，由于系统采用烟气制酸，风机稳定工况点较少，在生产操作

2、中风量调节范围较大，因此普遍采用进口导叶调节方式调节风机流量，以保证风机系统的稳定运行。1进口导叶流量调节原理当进口导叶安装角一=00时，进口导叶全开，导叶对进口气流基本上无作用，气流将以径向流入叶轮叶片。当0>0。时，进口导叶开启，进口导叶将使气流进口的绝对速度沿圆周速度方向偏转0角，同时对气流进口的速度有一定的节流作用，这种预旋和节流作用将导致风机性能曲线下降，从而使运行工况点变化，实现风机流量调节。2进口导叶正、反旋对风机性能参数的影响离心风机进口导叶的配置使烟气在进人叶轮之前开始由轴向流动逐级地转变为螺旋推进运动，使气体在进入叶轮前

3、产生预旋，通过改变气体的预旋角度补偿气体进口速度三角形的圆周速度分量，使气体进口角度与叶轮进口安装角相同，尤其在小流量状态下，由于前导向的切向作用较强，圆周速度分量使叶轮进口气流的速度三角形(图1)与额定流量下相似，从而改变风机的性能曲线，保证风机在安全区域运行。金川集团股份有限公司化工厂三硫酸车间D54JR型二氧化硫风机由美国GE油气公司生产制造，笔者就以本离心风机运转参数为例分析离心风机进口导叶正、反旋对风机性能的影响。图1气体在叶轮中运动的速度三角形简化H——气体随叶轮旋转的圆周牵引速度；n——气体在叶轮中的绝对速度；t，．——绝对速

4、度的径向分量；‰——气体绝对速度的圆周分量；∞——气体相对叶片流动的相对速度；伊一叶片进口安装角；a——叶片工作角D54JR型风机前导向在最初设计中采用反预旋作用，在使用过程中其运转参数见表1；2012年4月，将风机进口导叶的反预旋作用改造为正预旋作用后的运行参数见表2。幸史万敬，男，1970年12月生，工程师。甘肃省金昌市，737100。328化工机械2013年对比表1、2数据可知，离心风机在进口导叶正、反旋两种情况下，风机本体的性能参数有较大差距，进口导叶反旋作用时，同等载荷工况下，风机温升较高，压升较大，电机电流较高，而进口导叶在正旋

5、作用下虽然压升较反旋时下降lO～15kPa左右，但电流下降200—250A左右，电机功率大幅度下降，在满足本厂生产系统工艺指标的前提下，大幅度节省了电机功率。2。1进口导叶正、反旋状态对风机系统性能参数的影晚分析根据欧拉方程式HT=(U2TU．12T一／／,IT'／)uIT)／g(1为进口，2为出口)，当进口导叶的预旋作用为正预旋时，进口导叶预旋作用与叶轮对气体的预旋作用相互叠加，进口气体圆周方向的速度分量增大，气体压头降低，叶轮对气体做功较少，电机电流较小，随着前导向的逐渐增大，气体圆周方向的速度分量由强减弱，气体压头升高，电流逐渐增大，

6、进口导叶达到全开状态时，气体预旋的切向力减小到最小(趋于0)，此时风机达到额定流量与额定压头，这一特性符合离心压缩机的性能调节。当进口导叶的预旋作用为反预旋时，进口气体圆周方向的速度分量反向(与图1中"。反向)，此时叶轮对气体的预旋作用被削弱，进口导叶的反预旋作用成为主导作用，t，。。<0，根据欧拉方程式可知，风机的压头比无预旋时要大，气体从叶轮中获得的能量较大，风机电流升高，随着进口导叶逐渐增大，虽然进口导叶的切向作用逐渐减弱，但此时流量增加较快，流量产生反预旋作用，因此风机的功耗继续增加，电流增大，当进口导叶开到某一位置时(部分资料显示

7、为30％一40％)，风机流量与进口导叶的双重反预旋作用达到最大值，此时风机的电流最大，功耗最大。但是随着前导向继续开大，风机流量与前导向的双重作用减弱，风机的电流略有下降，功耗亦略有下降。因此，进口导叶正旋作用时风机的功耗较反旋作用时低，但进口导叶反旋作用可以获得较高的压力及较大的流量。2．2进口导叶正、反旋状态对风机系统机械性能的影响分析当进口导叶正旋作用时，风机系统在小流量状态下依靠进口导叶的冲角补偿作用(绝对速度圆周方向分量补偿)，保证风机在安全区域运行。当进口导叶反旋作用时，进口导叶的反旋与流量增大形成的反旋作用形成双重反旋影响，气

8、体在进入叶轮时冲击叶轮凹面(非工作面)，由于风机非工作面的气体行程短于工作面气体行程，气体对非工作面的冲击同时具有反作用力，促使风机叶轮内部产生涡流，从而激振风机叶片，使叶片非工