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1? 概述

??? 山東鋁業公司水泥廠Ⅲ組水泥磨系統是由兩臺Φ2.7m×3.6m的水泥磨串聯組成。為了提產改造,該水泥磨系統將原來的Φ5m離心式選粉機改為O—Sepa N-500高效選粉機,1993年9月正式動工,1994年9月5日第二次試車。高效選粉機配Y5-47№12D排風機,這臺風機從風量、風壓等方面都基本滿足了工藝生產的要求,使得整個生產工藝流程順利通過。但是,也存在不足之處,一是葉輪的積灰結疤現象特別嚴重,操作工不得不開幾個小時車以后,就要停機打開機殼上的人孔門對葉輪清理一次結疤,每個班至少一次,否則,風機由于結疤會產生振動。自1994年9月至1995年2月在短短五個月的時間內,混凝土基礎三次被震裂。二是風機葉輪的使用壽命短,一個新葉輪最多使用20d。
??? 鑒于這些問題,我們經過認真地觀察和測定,決定對該風機葉輪進行變型設計。1995年元月起我們對原風機葉輪各方面進行了測定、計算,作了大量的技術準備工作,然后根據測定的數據對葉輪進行了重新設計,1995年2月6日設計完畢,委托山東淄博風機廠制造了一個新葉輪進行實驗。1995年2月26日把新葉輪安裝到風機上使用,直至1996年3月份才對葉輪進行了更換,安全運行了一年的時間。一年來風機運行得非常平穩,徹底解決了葉輪積灰結疤的問題,使用壽命也大大延長,達到了非常理想的效果。為此,我們把這次對風機葉輪進行變型設計的全過程總結如下。

2? 風機葉輪結疤及振動問題的淺析

2.1? 外在因素
??? 水泥磨選粉排風機是磨制水泥過程中進入選粉機廢氣排出的唯一通道。含水泥粉塵濃度大,細度又高,都在幾十個微米以下,極小的粉塵微粒具有很強的活化性,有相互吸引結團的特性。另外,在水泥磨制過程中加入含有少量水分的混合材,會產生少量的水蒸氣,再加上我廠是利用氧化鋁廠的廢渣做配料,水泥中含有1.5%以下的堿性物質,因而水泥粉塵在風機葉輪的葉片表面產生較強的附著性,易形成積灰結疤現象。這是造成風機葉輪結疤的外在因素。
2.2? 內在因素
??? Y5—47№12D型風機,風量為32000～68000m³/h,風壓為3.2×10⁴～4.8×10⁴Pa,轉數為1450r/min,電機功率為75kW。該風機葉輪是后傾式板式葉片。這種風機在輸送含塵濃度較大的氣體時,在葉輪葉片的非工作面形成積灰而引起風機振動的現象,在許多技術資料中都有過記載。根據現象觀察,葉片積灰在葉片背面靠近后盤的進口部位最為嚴重,并由此逐漸向外發展,如圖1所示。

??? 當葉輪葉片上的積灰達到一定厚度時,由于積灰本身重力和離心力的作用,某一個或某幾個葉片上的積灰難免會脫落,這樣就造成風機運行中失去平衡,從而使風機產生振動。
??? 風機本身結構是造成葉輪葉片積灰的根本原因,含塵質點在葉輪的風道運行中,尤其是在葉輪后盤的進口部位,克服不了灰塵質點與鋼板葉片之間的摩擦力而滯留在葉片上。下面我們就灰塵質點在葉輪葉片背面的受力情況作一簡單分析,灰塵質點的受力情況如圖2。 ???

??? 如果忽略質點本身的重力不計,該質點受三個力的作用,這三個力為:離心力P、正壓力N、摩擦力f。
??? 只有當Pcosα≥f=μN=μPsinα,即≥tgα時,灰塵質點才能克服摩擦力沿著葉片的背面拋出葉輪,否則將產生積灰結疤現象。因此,我們把≥tgα稱為葉輪葉片背面不積灰的判別式。
??? 如圖3所示,假設某一灰塵質點所在的位置是r₁和α₁,當葉片的進口角α₂一定時,灰塵質點所在的位置半徑r₁越小,角α₁則越大;當r₁=r時,α₁=α達到最大值,這種情況積灰最為嚴重。
??? 當變化葉片的進口角α₂時,α₂增大,α也增大,則越易積灰。??

3? 設計與計算

??? μ值是在風機工作條件下粉塵顆粒與葉片鋼板之間的摩擦系數,這個數值難于直接測定,我們只好用間接換算的方法求得。我們使風機的原有葉輪在工作條件下運轉一定時間后,停車進行觀測,測量出葉片的積灰點距軸線中心之最小半徑r的值,即可求出較準確的μ值。
??? Y5-47№12D型風機原型尺寸已測得:
??? r₂=600mm;α₂=40°;測得r=427mm
??? 根據公式? r₂sinα₂=rsinα? α=sin^-1( )代入所測數據得α=sin^-1=64.62°
??? 把α值代入公式=tgα,得tgα=2.11,μ=0.474。
??? μ值確定以后,我們根據葉片不積灰判別式≥tgα來改變α的值,使其達到不積灰的條件。我們知道α的值是隨葉片進口角α₂的變化而變化的。這樣我們可以調整葉片的進口角α₂來滿足不積灰的要求(見表。)