







改造后,对两台引风机进行性能评价试验,包括全负荷风机数据试验、改造前后数据试验和风机较大出力试验数据,如下所示。(1)满负荷风机数据试验:锅炉满负荷运行时,炉内氧含量维持在2.5%,炉内负压维持在0-50pa,锅炉稳定运行2小时后,现场测量两台引风机数据。满足机组满负荷要求。风机满负荷数据见表2。
(2)改造前后数据试验:风机改造后,锅炉正常运行1小时,运行参数稳定。采集风机的数据,并与改造前的数据进行比较。锅炉满负荷时,两台引风机电流降低48A。
(3)引风机较大出力试验:冷态下,风机挡板开度为80%时,风机电流达到设计值。A风机入口挡板开启80%时,风机电流为146A,B风机入口挡板开启80%时,风机电流为145.6A,满足设计要求。
结论
(1)与改造前后引风机试验数据相比,A风机效率提高17.2%,B风机效率提高13.8%。正常运行时,风机进口挡板开度为50%~55%,风机电流95~100A,满足机组满负荷运行要求。
(2)改造后引风机电耗降低26384 kWh,增压风机电耗降低52159 kWh,合计77543 kWh,辅助电耗降低0.5%。
(3)改造后,取消风机冷却水,风机轴承高温度为55C,满足设计要求。通过排除冷却水,每年可节约约5万吨水。
(4)通过引风机性能试验报告和实际运行,引风机改造能满足运行要求,节电效果明显。
几何模型建立与网格划分
计算模型采用掘进工作面4-72-5.6A 防爆防腐蚀的离心式通风机,其主要参数:电机功率22 kW,转速2 930 r/min,流量10 122~25 736 m3/h,全压4 152~2 330 Pa。其主要由进风口、集流器、叶轮和蜗壳组成。
引风机集流器中添加了米字形结构与环形挡环。风机结构复杂且叶片外形不规则,因此生成结构化网格比较困难,相反非结构化网格适应能力强,在处理复杂结构时有利于网格的自适应。
因此引风机采用四面体非结构化网格。使用ANSYS 软件中的CFD 软件进行网格划分,加米字形集流器模型网格数1 072 503,网格节点数184 910;普通圆弧形模型网格数1 296 832,网格节点数223 847。以离心风机在掘进工作面环境下的运行工况为依据,进行引风机参数设置:流量取22 806.54 m3/h,流速取6.335 15 m/s, 质量流量取7.491 3 kg/s。把Pro/E 建立的几何模型导入Fluent 中并对几何模型的边界条件计算参数进行设定。其中入口类型采用速度进口,出口设为压力边界条件,本计算采用的样机是矿用式离心风机, 出口静压可以近似为0,蜗壳内壁及叶轮壁面粗糙度均取0.5,集流器、叶轮、蜗壳等各流体区域结合处的公共面采用interface边界类型面, 将叶片的压力面和吸力面以及叶轮前盘、后盘和转轴的内外表面一起定义为旋转壁面。环境压力为101 325 Pa,取粉尘流体密度ρ=1.225 kg/m3。计算时采用SIMPLE 压力速度耦合方法进行。
为改善引风机受气体粘性影响导致流动分离加剧的现象,在传统蜗壳型线设计理论的基础上,研究气体粘性力矩对蜗壳壁线分布的影响,并采用动量矩修正方法对其进行改型设计。另外,为真实反映风机内流场分布情况,在标准k-ε 计算模型的扩散项中加入粘性应力作用,使其高计算误差降低至3%。对比分析改型前后风机数值模拟计算和试验测量结果可知,采用修改的k-ε 模型进行计算发现改型后风机内旋涡强度减小,蜗壳出口靠近蜗舌处流动分离得到改善。试验结果表明:改型引风机出口静压提升约25Pa,较大全压效率较原型机提升约10%。
同时,由于蜗壳张开度扩大能够***流动分离,使蜗舌附近区域的旋涡强度及其影响区域减小,从而有效地降低了多翼离心风机噪声2.5dB。多翼离心风机广泛应用于国民经济的各个领域,是工业生产中主要耗能设备之一,蜗壳作为离心风机中不可或缺的基本元件,其结构的不对称性及内部流动的复杂性会对叶轮出口气流角造成较大影响,使其沿圆周方向呈现出明显的不对称性。而在风机实际运行过程中,引风机叶轮出口气流与蜗壳壁面间存在强烈的非定常干涉,使得蜗壳壁面成为风机的主要噪声源。因此提高蜗壳型线设计水平,不仅能改善风机气动性能,还能达到降低噪声的效果。目前国内外学者对离心风机蜗壳型线的研究,主要集中在寻找能真实反映蜗壳内流体流动状态的设计方法。
