轴流风机 隧道轴流风机 山东冠熙

（1）轴流风机叶顶间隙超差对失速点压力偏差和风机效率偏差有显著影响。

（2）叶顶间隙与失速点压力偏差的相关系数为-0.99，即叶顶间隙越大，失速点负压偏差越大，实际失速线向下偏离理论失速线的程度越严重。

（3）叶尖间隙与效率偏差的相关系数为-0.93。

叶尖间隙与效率也有很强的相关性，也就是说，叶尖间隙越大，负效率偏差越大。以叶片角度可调、叶片角度固定的对旋轴流风机叶轮为研究对象，隧道轴流风机，建立了两种叶轮的三维模型，并引入ANSYS进行计算模型分析。得到了两个轴流风机叶轮的前六种振型。叶片变形量较大，尤其是叶片顶部，通过角度调节机构，叶片变形量略有增加。利用LMS模态试验软件得到了两个叶轮的前六个固有频率。通过比较发现，叶片角度调节机构使叶轮的固有频率略有增加，轴流风机叶轮的固有频率避开了电机的频率，在正常运行时不产生共振。叶轮是旋转轴流风机的重要部件。其安全性和可靠性直接影响到风机的正常运行。一方面，大轴流风机，叶轮的模态分析可以得到结构的固有频率，使叶轮的工作频率远离其固有频率，有效地避免了共振引起的疲劳损伤；另一方面，可以得到叶轮机构在不同频率下的振动模态。变形较大的区域可能出现裂纹、松动、零件损坏等，变形较小。该地区在工作中相对稳定。

叶片是轴流风机的最核心部件，在振动作用下容易发生破损或断裂，对叶片进行振动分析具有重要的工程意义。模态分析主要是分析结构的振动属性，叶片的固有特性包括频率和模态振型，与叶片的质量和刚度分布有关。

轴流风机叶片在预应力下的前六阶振动频率。第二级动叶区的全压数值上基本是第1级的两倍且流体流动更加复杂，两者离心力惯性力相同，在同等条件下第二张动叶区更容易发生损坏，而第1级与第二级各阶的固有频率基本一致，所以离心力对固有频率起决定性作用，气动力对固有频率影响较小。叶轮各阶模态的临界转速为n = 60 f，可得到各阶模态的临界转速。

通常情况下，一阶临界转速下的振动较为激烈，叶片的一阶临界转速为16 860 r /min，轴流风机，而工作转速为1 490 r /min，远比一阶临界转速低，因此不会产生共振，满足风机的设计使用要求，同时方案三风机振动频率基本没有发生变化，也满足使用要求。导叶数目改变前后叶片振型基本没有发生变化，在叶片的前缘或者后缘点处现振动较大位移，叶根部位振动位移较小。第1 阶振型为叶片前缘点绕轴向的弯曲振动，第2 阶振型为叶片前、后缘点绕轴向的扭转振动，第3 阶振型为叶片后缘点绕轴向的扭转振动与一阶弯曲振动的复合运动，第4 阶振型为叶片后缘点绕轴向扭转与一阶弯曲振动的复合振动，静音轴流风机，第5 阶振型为扭转与一阶弯曲振动的复合振动，第6 阶振型为叶片后缘点绕轴向的二阶弯曲振动。可以看出，随模态阶数的依次增加，轴流风机叶片各阶振型变得更加复杂，轴流风机叶片的高阶次振型变为叶片复杂弯曲与绕轴扭转的复合振动。

轴流风机利用模拟方法分析了第1级导叶结构形式对某两级动叶可调轴流风机性能的影响，表明长短复合导叶对提升轴流风机气

动性能方面好于单一长度叶片式导叶。轴流风机在流固耦合模拟研究方面，利用CFX 和Ansys 对离心风机叶轮的模拟表明，风机气动性能基本不变，而较大变形量减少2. 5%，较大等效应力增大3. 6%。失速工况下叶轮的静力特性，指出气动力载荷对叶轮的总变形量有显著的影响，对叶轮等效应力分布的影响较小，轴流风机旋转工作时的应力及总应变，验证了在流固耦合作用下风机工作的强度要求。Dhopade模拟了低周疲劳与高周疲劳联合作用对燃气轮机叶片结构与气动性能的影响。在考虑叶片和流域相互耦合状态下，对大型轴流风机叶片的气动弹性的模拟表明，考虑气动弹性的较大应力几乎是不考虑气动弹性的较大应力的两倍，由此证明在叶片安全性评估方面考虑气动弹性的必要性。综上所述，目前对于轴流风机的导叶数目改变研究只关注其气动性能，而对于叶轮静力结构和振动情况研究较少。

因此，本文研究对象为某电厂660 MW 机组配套的动叶可调轴流一次风机，借助Fluent 软件对其内部流场进行数值模拟，并借助Workbench 流固耦合模块对叶片进行静力分析和预应力下的模态分析，对导叶数目改变前后的叶轮安全性进行评估，为风机生产和改造提供参考依据。