三元流技术在烧结主抽风机的实践与应用

通过在烧结主抽风机的叶轮上创新应用三元流技术，改造叶轮叶片结构以适应流体的真实流态，达到风机运行效率的提高，节能效果显著。

摘 要: 通过在烧结主抽风机的叶轮上创新应用三元流技术，改造叶轮叶片结构以适应流体的真实流态，达到风机运行效率的提高，节能效果显著。

1 引言

众所周知，风在烧结生产中具有极其重要的意义，以致在操作方针中有“以风为纲”或“以风保产”的字样，在科教书中也写明: “垂直烧结速度和产量与通过料层的风量近似成正比关系”。提高主抽风机风量是提高有效风量的一个重要措施，一般情况下提高风机风量需要增加叶轮直径，同时增加电机功率。这也意味着现有风机和电机将被淘汰。那么通过在烧结主抽风机叶轮上应用三元流技术，实现在现有设备不变的基础上只改变叶片的结构，达到增加风量，节能的目的，这将是一个既经济又实惠的途径。

2 三元流技术原理

三元流动理论就是把叶轮内部的三元立体空间无限地分割，通过对叶轮流道内各工作点的分析，建立起完整、真实的叶轮内流体流动的数学模型，依据三元流动理论设计出来的叶片形状为不规则曲面形状，叶轮叶片的结构可适应流体的真实流态，能够控制叶轮内部全部流体质点的速度分布 。

3 三元流技术的实践与应用

3.1 设计计算

从图 1 与图 2 的对比可以看出，两种叶轮的几何形状差异很大，为使两种不同几何形状的叶轮满足完全相同的安装条件，在设计上是存在很大难度的。因此在设计过程中采用了多种设计方法进行比较后，对叶轮内流动优化及强度计算进行复合性设计，在基本设计定型后再运用流场分析对叶片优化平台进行了系统优化，仅优化所提高的整机效率为原离心风机约 5%～6%，优化过程见图 3。

对于风机叶轮设计根据所选用的材料进行强度效核是必须进行的程序，本文对叶轮的强度效核所采用的方法，是将叶轮整体作为计算几何模型进行有限元网格剖分，同时为保证结构离散化的计算精度和内存空间的有效利用，运用计算强度的软件进行 10 节点的四面体单元网格剖分进行强度效核，校核的结果是该三元流叶轮有足够的强度满足运行要求，图 4、图 5 为 SJ9500 三元流叶轮叶片强度分析的结果。

3.2 改造内容

离心风机的改造包括二大部分内容，第一部分是定子的系统改造，第二部分是转子的系统改造。下面就改造的内容作以详细介绍。

3.2.1 离心风机定子的改造

在风机的整体设计上，风机进气箱和叶轮进风口分别采用分流技术使其进气气流均匀分布，减小气流湍流回旋损失，有效的提高了机壳进气室的流通效率，也提高了风机整机的运行效率。

3.2.2 离心风机转子的改造

叶轮改造主要通过叶轮内部的三元立体空间无限地分割，通过对叶轮流道内各工作点的分析，建立起完整、真实的叶轮内流体流动的数学模型，依据三元流动理论设计出来的叶片形状为不规则曲面形状，叶轮叶片的结构可适应流体的真实流态，能够有效控制叶轮内部流体质点的速度分布。改造后的转子新叶轮如图 6。

4 实施效果

SJ9500-1.0/0.855 改造前后数据对比情况见表1。通过表中的数据对比分析，该烧结主抽风机改造后进气负压与原来基本相同，进气风量提高了11%，运行电流相比原来增加了约 6.45%。其余各项性能参数满足现有生产条件，且风机目前运行良好。该风机安装完，前期运行出现短时间的转子振动主要与进气温度过高有关，再者转子与轴瓦也有个磨合期，截止目前该风机已经运行平稳。

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