第一篇：離心通風機葉輪的設計方法簡述

離心通風機葉輪的設計方法簡述

如何設計高效、工藝簡單的 離心通風機一直是科研人員研究的主要問題，設計高效葉輪葉片是解決這一問題的主要途徑。

葉輪是風機的核心氣動部件，葉輪內部流誘導風機動的好壞直接決定著整機的性能和效率。因此國內外學者為了了解葉輪內部的真實流動狀況，改進葉輪設計以提高葉輪的性能和效率，作了大量的工作。

為了設計出高效的離心葉輪 , 科研工作者們從各種角度來研究氣體在葉輪內的流動規(guī)律 , 尋求最佳的葉輪設計方法。最早使用的是一元設計方法 [1]，通過大量的統計數據和一定的理論分析，獲得離心通風機各個關鍵截面氣動和結構參數的選擇規(guī)律。在一元方法使用的初期，可以簡單地通過對風機各個關鍵截面的平均速度計算，確定離心葉輪和蝸殼的關鍵參數，而且一般葉片型線采用簡單的單圓弧成型。這種方法非常粗糙，設計的風機性能需要設計人員有非常豐富的經驗，有時可以獲得性能不錯的風機，但是，大部分情況下，設計的通風機效率低下。為了改進，研究人員對葉輪輪蓋的子午面型線采用過流斷面的概念進行設計 [2-3]，如此設計出來的離心葉輪的輪蓋為兩段或多段圓弧，這種方法設計的葉輪雖然比前一種一元設計方法效率略有提高，但是該方法設計的風機輪蓋加工難度大，成本高，很難用于大型風機和非標風機的生產。另外一個重要方面就是改進葉片設計，對于二元葉片的改進方法主要為采用等減速方法和等擴張度方法等 [4]，還有 采用給定葉輪內相對速度 W 沿平均流線 m 分布 [5] 的方法。等減速方法 從損失的角度考慮，氣流相對速度在葉輪流道內的流動過程中以同一速率均勻變化，能減少流動損失，進而 提高葉輪效率 ；等擴張度方法是為了避免局部地區(qū)過大的擴張角而提出的方法。給定的葉輪內相對速度 W 沿平均流線 m 的分布是柜式風機通過控制相對平均流速沿流線 m 的變化規(guī)律，通過簡單幾何關系，就可以得到葉片型線沿半徑的分布。以上方法雖然簡單，但也需要比較復雜的數值計算。

隨著數值計算以及電子計算機的高速發(fā)展，可以采用更加復雜的方法設計離心通風機葉片。苗水淼等 運用“全可控渦”概念 [6] , 建立了一種采用流線曲率法在葉輪流道的子午面上進行葉輪設計的設計方法 , 該方法目前已經推廣至工程界 , 并已經取得了顯著效果

[7]。但是此方法中決定葉輪設計成功與否的關鍵 , 即如何給出子午流面上葉片渦的合理分布。這一方面需要具有較豐富的設計經驗；另一方面也需要在設計過程中對設計結果不斷改進以消防風機符合葉片渦的分布規(guī)律 , 以期最終設計出高效率的葉輪機械。對于整個子午面上可控渦的確定，可以采用 rCu 沿輪盤、輪蓋的給定，可以通過線性插值的方法確定 rCu 在整個子午面上的分布 [8-9]，也可以通過經驗公式確定可控渦的分布 [10]，也有 利用給定葉片載荷法 [11] 設計離心通風機的葉片。以上方法都是采用流線曲率法，設計出的是三元離心葉片，對于二元離心通風機葉片還不能直接應用。但數值計算顯示，離心通風機的二元葉片內部流動的結構是更復雜的三維流動。因此，如何利用三維流場計算方法進一步來設計高效二元離心葉輪是提高離心通風機設計技術的關鍵。

隨著計算技術的不斷發(fā)展，三維粘性流場計算獲得了非常大的進步，據此，有一些研究

者提出了近似模型方法。該方法是 針對在工程中完全采用隨機類優(yōu)化方法尋優(yōu)時計算量過大的問題，應用統計學的方法，提出的一種 計算量小、在一定程度上可以保證設計準確性的方法。在近似模型方法應用于葉輪機械氣動優(yōu)化設計方面 , 國內外研究者們已經做了相當一部分工作 [12-14] , 其中以響應面和人工神經網絡方法應用居多。如何有效地將近似模型方法應用于多學科、多工況的優(yōu)化問題 , 并用較少的設計參數覆蓋更大的實際設計空間 , 是一個重要的課題。

2007 年，席光等提出了近似模型方法在葉輪機械氣動優(yōu)化設計中的應用 [15]。近似模型的建立過程主要包括 :（1）選擇試驗設計方法并布置樣本點 , 在樣本點上產生設計變量和設計目標對應的樣本數據；（2）選擇模型函數來表示上面的樣本數據；（3）選擇某種方法 , 用上面的模型函數擬合樣本數據，建立近似模型。以上每一步選擇不同的方法或者模型，就相應產生了各種不同的近似模型方法。該方法不僅有利于更準確地洞察設計量和設計目標之間的關系，而且用近似模型來取代計算費時的評估目標函數的計算分析程序，可以為工程優(yōu)化設計提供快速的空間探測分析工具，降低了計算成本。在氣動優(yōu)化設計過程中，用該模型取代耗時的高精度的計算流體動力學分析 , 可以加速設計過程 , 降低設計成本。基于統計學理論提出的近似模型方法，有效地平衡了基于計算流體動力學分析的葉輪機械氣動優(yōu)化設計中計算成本和計算精度這一對矛盾。該近似模型方法在試驗設計方法基礎上，將響應面方法、Kriging 方法和人工神經網絡技術成功地應用于葉輪機械部件的優(yōu)化設計中，在離心壓縮機葉片擴壓器、葉輪和混流泵葉輪設計等問題中得到了成功應用 , 展示了廣闊的工程應用前景。目前，席光課題組已經建立了離心壓縮機部件及水泵葉輪的優(yōu)化設計系統，并在工程設計中發(fā)揮了重要作用。

2008 年，李景銀等在近似模型方法的基礎上提出了 控制離心葉輪流道的相對平均速度優(yōu)化設計方法 [16]，將近似模型方法較早的應用于離心通風機葉輪設計。該方法通過給出 流道內氣流平均速度 沿平均流線的設計分布，設計出一組離心風機參數，根據正交性準則，在充分考慮影響葉輪效率因素的基礎上，采用正交優(yōu)化方法進行優(yōu)化組合，并結合基于流體動力學分析軟件的數值模擬，最終 成功開發(fā)了與全國推廣產品 9-19 同樣設計參數和葉輪大小的離心通風機模型，計算全壓效率提高了 4% 以上。該方法 簡單易行、合理可靠，得到了很高的設計開發(fā)效率。

隨著理論研究的不斷深入和設計方法的不斷提高，對于 降低葉輪氣動損失、改善葉輪氣動性能的措施，提高離心風機效率的研究，將會更好的應用于工程實際中。

風機節(jié)能技術的發(fā)展趨勢

1.3.1 通風機

通過應用葉輪、蝸殼等元件的研究成果，以及進一步提高制造精度，力求使各種通風機的效率平均提高 5% ～ 10%。有的離心通風機已采用了三元葉輪，效率提高 10% ；大型離心通風機出現了采用較大直徑和較窄寬度葉輪、較高轉速的高效結構，其最高效率可達 87% 以上；效率較高的軸流式通風機，最高效率已達 92%。從而使產品本身就是節(jié)能產

品。

在運行中的調節(jié)節(jié)能方面，除了采用較先進的動葉可調、雙速電動機、液力耦合器及交流電動機的各種方法調速外，對大型通風機又出現了調速節(jié)能的新裝置——多級液力變速傳動裝置 MSVD（Multi Stage Variable Speed Drive）。

1.3.2 鼓風機

未來將會大力開展節(jié)能型鼓風機的研制工作。如日本對蝸殼及葉輪等通流部分的形狀做了適當改進，有效地防止了渦流及流動分離的產生，其絕熱效率比原來的鼓風機提高 5% ～ 10% ；瑞士制造的大流量離心式鼓風機，每級均設有進口導葉，其多變效率亦達 82% ；日本制造的多級離心式鼓風機，采用進口導葉連續(xù)自動調節(jié)后，節(jié)能率達 20% ；高速單級離心式鼓風機采用高周速、高壓比、半開式徑向三元葉輪后，其效率可提高 10% ；還有的在鼓風機主軸的另一端設有尾氣透平，回收尾氣排放時的膨脹功來達到節(jié)能目的。

高爐煤氣余壓回收透平發(fā)電裝置（Top Gas Pressure Recovery Turbine，簡稱 TRT 裝置），是利用高爐爐頂煤氣壓力能經透平膨脹做功，驅動發(fā)電機的能量回收裝置。該裝置既節(jié)能，又符合環(huán)保要求。目前，該裝置發(fā)展最快、水平最高的是日本。

1.3.3 離心式壓縮機

離心式壓縮機將會越來越多地采用三元流動葉輪，使效率平均提高 2% ～ 5%。如美國研制出的管線壓縮機的 3 種大流量三元葉輪，葉輪效率可達 94% ～ 95% ；日本的單軸多級離心壓縮機的效率水平也進一步提高，其首級的大流量半開式三元葉輪的絕熱效率達 94%。

其調節(jié)方式將會更多地采用汽輪機或燃汽輪機驅動，以改變轉速來達到節(jié)能的目的。

國內在風機節(jié)能工作中采取的主要措施

（1）推廣使用高效節(jié)能風機。改造低效的舊式風機，開發(fā)高效的系列化的節(jié)能風機，并在國民經濟各個領域推廣使用，是風機節(jié)能的根本措施。

（2）更換使用中的舊風機。對使用效率低又沒有改造價值的風機，采取逐步淘汰的措施。

（3）盡可能地采用經濟性好的調節(jié)方法。

（4）利用引進技術開發(fā)高效節(jié)能風機。經過 20 多年的努力，風機制造企業(yè)對此已做了大量工作。例如，上海鼓風機廠和沈陽鼓風機廠分別引進了德國 TLT 公司和丹麥諾文科公司的動葉可調軸流通風機技術；成都電力機械廠和沈陽鼓風機廠引進了德國 KKK 公司的靜葉可調軸流通風機技術；武漢鼓風機廠引進了日本三菱重工的動葉可調軸流通風機技術；廣州風機廠引進了丹麥諾文科通風設備有限公司的軸流和離心通風機技術；石家莊風機廠引進了日本荏原濱田送風機株式會社 NEW3S 4 個系列離心通風機產品技術及加工工藝技術；沈陽鼓風機廠引進了意大利新比隆公司 MCL、BCL、PCL 3 個系列的離心壓縮機及日本日立公司 DH 型離心壓縮機技術；陜西鼓風機廠引進了瑞士蘇爾壽公司的軸流壓縮機技術；長沙鼓風機廠引進了日本大晃機械工業(yè)株式會社的羅茨鼓風機技術。

離心風機氣動噪聲研究方法的分析與建議引言

離心風機的噪聲以氣動噪聲為主，在性質上可以分為離散噪聲與寬帶噪聲。其氣動噪聲主要由氣體與葉輪葉片以及蝸殼的相互作用產生，并通過進、出氣通道加以傳播。蝸殼內部的三維非穩(wěn)定流場以及殼體的特殊形狀使得對其開展研究變得困難。近年來，國內外專家如： Lowson、Wan-Ho Jeon 等都針對離

心風機噪聲做了很多研究，在發(fā)聲機理和聲源傳播、數值模擬、測試技術等方面都取得了不少突破，但仍有很多需要進一步改進和完善之處。本文綜合了近年來國內外大量文獻的理論計算和試驗研究方法，同時提出了新的建議。理論計算方法

2.1 點源模型

對于風機而言，點源模型是一種十分有用的技術。這種近似的準則是，所要研究的最高頻率的波長 λ 應該遠大于聲源的物理尺寸L。為滿足這個準則要求，對發(fā)射較高頻率噪聲的葉片，在應用點源模型時，可將每個相關面積或相關體積視為一個小尺寸的孤立聲源，將風機葉片用沿著葉片展長分布的孤立點源的總和來模擬。目前有人研究了自由聲場旋轉點聲源的聲學特性;Lowson 通過波動方程推導出了運動點源產生的聲場公式，該公式適合于葉片上的每個微元體，然后對葉片上的所有微元求積分就可以求出葉片運動產生的聲場。但擬定葉片微元的點源尺寸是一個難題，而且一般來說風機葉片都不是直葉片，甚至在空間有很大扭曲，用點源模型進行模擬容易產生較大誤差。另外，上述研究針對的是自由聲場，而離心風機必須考慮蝸殼的影響。

2.2 蝸舌的尖劈模擬

靜止平板尾緣紊流邊界層聲發(fā)射的理論計算公式早已得出，但用于葉輪機械噪聲還需進一步改進。陸桂林考慮了葉片旋轉對聲發(fā)射的影響，并結合有關試驗資料，引入葉片幾何參數的組合關系式，推導出了一個有 個葉片的離心風機葉輪葉片尾緣紊流邊界層聲發(fā)射計算公式。這些都是在無蝸殼假定下噪聲計算公式的推導。為了模擬有蝸殼存在的情況，Wan-Ho Jeon 在葉輪附近放置一個尖劈模擬蝸舌，以它來作為產生離散噪聲的聲源,如圖1所示。

通過此模型計算出流場，然后用非定常的伯努利方程計算出作用在葉片微元上所受的力，最后利用 Lowson 導出的任意運動點源的聲場公式計算聲壓：運用該模型進行風機噪聲的數值模擬可以得到很多有價值的數值計算結果，改變其中一些參數，如葉片數，葉輪旋轉速度和葉輪與尖劈之間的間隙等來重新進行計算，并加以比較可以分析葉片通過頻率噪聲的影響因素，對離心風機的降噪有指導意義，尤其是對分析離散噪聲的成因及其降噪方法有著比較重要的作用。但是它只能模擬風機的基頻噪聲，且仍沒有考慮完整蝸殼的存在。

[next]

2.3 基于寬頻噪聲的模擬

寬頻噪聲也稱作渦流噪聲，它主要取決于對應的流場。至今尚未看到與離心風機蝸殼內部完整流場所對應的聲場解，所以渦流噪聲很多都還是實驗研究或者理論上的定性分析。

第二篇：玻璃鋼離心風機葉輪生產現狀

玻璃鋼離心風機葉輪生產現狀

就全國來說，玻璃鋼離心風機葉輪的工藝為手糊玻璃鋼工藝，2.8、3.2、3.6、4、4.5、5、6號的玻璃鋼離心葉輪，1450轉時為全玻璃鋼材質。2.8、3.2、3.6號2900轉時有些地區(qū)為全玻璃鋼材質，有些地方為鋼襯玻璃鋼材質。

4、4.5、5號的2900轉葉輪為鋼襯玻璃鋼材質。6號高轉數、8號、10號、12號葉輪一般都是鋼襯玻璃鋼材質。

全玻璃鋼離心風機葉輪的樹脂材質由好到差一般又分為乙烯基、雙酚A型、鄰間苯樹脂。用較好樹脂做的玻璃鋼離心風機葉輪不僅耐酸堿性好，耐溫、強度、動態(tài)載荷性能、耐疲勞性能、玻纖浸潤性能都比較優(yōu)越。

為什么有些葉輪要用鋼襯玻璃鋼材質呢？這是因為比較大的葉輪，尤其是高轉數葉輪要求的強度與剛度較大，全玻璃鋼離心風機葉輪不能滿足，容易散掉，容易壞。

鋼襯玻璃鋼離心風機葉輪強度高，但是有一個缺憾，就是使用壽命短，一般在3-6個月（腐蝕性小的地方要長一些）。這是因為玻璃鋼容易脫落、分層。

河北曼吉科工藝玻璃鋼有限公司正在研發(fā)的模壓玻璃鋼離心風機葉輪，是用液壓機壓制而成，密度更大，強度更高。2.8、3.2、3.6、4、4.5、5、6、8、10、12號葉輪高低轉數都是全玻璃鋼材質。這將迎來玻璃鋼離心風機葉輪使用壽命長與節(jié)能的新時代，并將替代鋼質與鋼襯玻璃鋼離心風機葉輪，詳情可登陸：。

第三篇：國內發(fā)電廠離心通風機的應用現狀與經濟分析

國內發(fā)電廠離心通風機的應用現狀與經濟分析

簡介：闡述了電廠離心通風機的應用現狀，并根據流量調節(jié)用的幾種調速裝置的特點，對它們進行了經濟性分析，進一步指出了其節(jié)能的措施和最佳節(jié)能方法。

引言

我國能源 發(fā)展的戰(zhàn)略方針是：開發(fā)與節(jié)能并重。而近期則要把節(jié)能放在首位。這就要求發(fā)電廠在生產二次能源的過程中，要積極采取一切有效的措施，以降低自身的電力消 耗。風機是電廠運行的主要設備，其耗電量約占電廠用電量的30%.隨著用電量的不斷增長和能源問題的出現，電廠風機運行的經濟性越來越為人們所重視。因 此，世界各國都在研究降低風機電耗的方法。

降低風機電耗，主要是研究設計高效率的風機和采用最佳的流量調節(jié)方式。根據我國風機產品的實際情況和電廠風機的運行特點，風機節(jié)能應重點放在采用最佳的流量調節(jié)方式上。電廠離心通風機應用現狀

目前我國電廠所使用的風機，特別是近年來新投產的大機組中的風機，大多數采用了高效離心通風機，其最高效率均在 80%以上。但實際運行效率并不高，原因有二：首先，我國現行火力設計規(guī)程SDJ-79規(guī)定，燃煤鍋爐送、引風機的風量富裕度分別為5%和5%～10%，風壓富裕度為10%和10%～15%.由于在設計過程中很難準確地計算出管網阻力，并考慮到長期運行過程中可能發(fā)生的各種問題，通常把系統的最大風量和風 壓附加一部分作為風機選型的設計值。但可供選擇的風機型號和系列是有限的，如果選不到合適的風機，也只好往大機號上靠。實際上，電廠鍋爐送、引風機風量的 富裕度達20%～30%是比較常見的，甚至更大。例如，閔行電廠8號爐，其送、引風機的風量富裕度分別為31%和7.3%，風壓富裕度分別為67.8%和 48.4%；華東電網（蘇、皖、滬）10家電廠12.5萬kW以上機組共用離心通風機76臺（進行了葉輪切割和改型的有36臺），設計點的效率都在81% ～85%之間（帶進氣室），其中已測試了41臺，效率大于70%的只有15臺，低于70%的有26臺，占被測風機的60%以上。這些風機的導向擋板開度大 都在35%～60%；其次，隨著電網容量的不斷增大，大機組面臨參加調峰的問題，對于參加調峰的機組來說，與鍋爐配套的送、引風機還需周期性地在較長時間 內處于更低的負荷下運行，造成大量節(jié)流損失。例如：北京石景山發(fā)電總廠京西電廠20萬kW機組有近1/3的時間帶10萬kW的負荷。

電廠鍋爐用風機風量與風壓的富裕量以及機組調峰運行導致風機的運行工況點與設計工況點相偏離，致使電廠鍋爐用風機的使用效率低于其最高效率。即使采用了 高效風機，運行狀況調查表明，風機運行效率低于 70%的占50%，即高效風機低效運行。通常情況下，風機采用自帶調節(jié)門調節(jié)，但采用調節(jié)門調節(jié)時，風機的效率會下降。為了降低電廠風機的電耗，主要應提 高風機在低負荷時的運行效率，采用最佳的風機調節(jié)方式，以達到節(jié)能的目的。

3、經濟性分析

鑒于我國電廠風機的應用現狀，研究設計高效率的風機，再大幅度地提高風機本身的效率已不大可能。目前，研究和應用最佳的風機調節(jié)方式才是降低風機電耗的最有效途徑。

風機的耗電量與轉速的立方成正比。一旦風機的轉速降低，其耗電量將以其立方的比例降低。例如：根據工藝要求，風機的風量下降到 80% 則風機的轉速也下降到80%，其風機軸功率則下降到額定功率的51% ；若風機的風量下降到50%，則風機的轉速也下降到50%，其風機軸功率則下降到額定功率的l3%，節(jié)電87% ；從節(jié)能角度看，以風機調速最為有利，調節(jié)范圍最大，其經濟性能也最佳。同時，采用變轉速調節(jié)后，可以降低風機的噪聲，減輕引風機葉輪的磨損，延長葉輪的 使用壽命。所以，電廠風機的節(jié)能重點應放在風機的變轉速調節(jié)上。風機變轉速調節(jié)，需要通過變速裝置來實現。這里簡單介紹離心通風機的變速調節(jié)方式并粗略的 進行技術經濟分析與比較。

3.1 經濟性評價方法

采用“將來費用折算現值”的方法，對電廠離心通風機調節(jié)方案進行 經濟性評價。所謂“將來費用折算現值”是指購買附加設備費、安裝費以及維持風機和附加設備在全部使用壽命期間運行所需的運行費、維修費的折算現值?？偓F值 最低的方案為最優(yōu)方案?！皩碣M用折算現值”法，能比較全面而準確地反映各方案經濟性的優(yōu)劣，在電廠風機改造時可作為主要的參考依據。將來費用折算現值的 計算公式為 F = T · T E + T ·（H D × D F + W X）· Y式中 F ——將來費用現值，萬元T ——風機臺數T E ——風機和附加裝置的總投資，萬元H D ——系統年耗電量，萬kW·h/a D F ——電費，元/kW·h W X ——風機和附加設備的年維修費，萬元/a Y ——使用壽命，a

3.2 離心通風機幾種調速裝置的特點

離心通風機調速裝置有：液力耦合器、電磁滑差調速電機、雙速電機、晶閘管串級調速裝置及變頻調速裝置。

液力耦合器是利用液體的動能來傳遞功率的一種動力式傳動設備。安裝在電動機和風機之間，可以在電動機轉速不變的情況下，實現無級變速來改變風機的特性曲 線和電動機的空載啟動。但液力耦合器在調速的過程中，存在著固有的滑差功率損失，所以傳動效率較低。液力耦合器裝置技術上比較成熟，在電廠風機中應用也較 多，并取得了一定的節(jié)電效果，但不能盲目使用。經過調查得出，若風機的富裕量不是太大，那么節(jié)電效果就不明顯；若在鍋爐帶額定負荷時采用液力耦合器，不但 不能省電，甚至還多耗電。

電磁滑差調速電機能實現無級變速，速度調節(jié)平滑，無失控區(qū)能空載調速，轉速變化率??；其控制設備也簡單，初投資低，維護方便，節(jié)電效果明顯。但在調速時其轉差功率會以發(fā)熱形式損耗掉，所以經濟效益較低。

雙速電機是采用單繞組變極方法實現速度變換的，初投資低，使用時能使整機結構緊湊，可降低噪聲和節(jié)約能源，維護也簡單。但低速時的啟動力矩小，往往需先在高速下啟動，然后再切換到低速運行。運行人員不敢在運行中進行變速操作，開關的可靠性也差。

晶閘管串級調速就是在轉子繞組回路中串接一個反電勢，通過改變轉差率來調節(jié)繞線式異步電動機轉速的一種調節(jié)方法，該裝置不僅可以對電機進行無級變速，而且 在調速時還可將轉差功率轉化為機械能加到負載，或轉化為電能返回電網，因而系統效率較高。該裝置的初投資較高，調速裝置需進行維護，還得采用繞線式電機，增加了維修工作量。

變頻調速是交流電動機調速的最新技術，是通過改變定子的供電電源頻率來改變旋轉磁場的同步轉速，從而改變轉子的轉速。對于交流電動機，轉速n與頻率f成 正比，所以，連續(xù)調節(jié)電動機的頻率能改變電動機的轉速，鼠籠式三相異步電動機采用變頻方法可以實現無級變速。調節(jié)效率高、調速范圍大（電機可在0% ～100%頻率轉速下運行），與其他調節(jié)裝置相比，性能最佳。當調速范圍在同步轉速的30%以上時，裝置本身的效率不低于90%.變頻調速不存在勵磁滑差 損耗和擋板、閥門節(jié)流功率損耗，不存在轉差損耗，因此節(jié)能效果良好。

3.3幾種變速調節(jié)的經濟性分析比較

在對某電廠一臺鍋爐引風機進行改造設計時，采用“將來費用 折算現值”法，對幾種調節(jié)方式的經濟性進行了比較分析，結果見表 1.表 1 幾種調節(jié)方式的經濟性比較

注 ： 效率值即風機的系統效率=風機效率×電動機效率×變速調節(jié)裝置效率。

表中的節(jié)電量是年安全運行 7000h，風機風量富裕量為10%計算的，負荷分別為100%、90%、80%和70%負荷的各為1/6時間，其余的時間為60%的負荷，電價按0.5元/kW·h計算。將來費用折算現值的計算公式： F = T · T E + T ·（H D × D F + W X）· Y.表中風機和附加設備的年維修費按投資的 1.4%來計算，使用壽命為20年。

由表1可見，3種交流變速裝置均可取得顯著的節(jié)電效果，其中變頻調速效果最佳，但變頻調速裝置費用較高，其綜合經濟指標——將來費用折算現值不及雙速電 機和串級調速的低，將來費用折算現值越低就越說明該方案比較可行。研究降低變頻調速裝置費用的方法，使變頻調速在風機調節(jié)中得以推廣使用，從而節(jié)約更多的 電力資源。

變頻調速裝置還可以實現交流電機的“軟啟動”，降低了啟動電流，避免了大啟動電流對電網的沖擊和大啟動力矩對電動機的機 械沖擊。電廠鍋爐引風機、一次風機長期在熱態(tài)下工作，其工作介質溫度200℃左右，往往在冷態(tài)下啟動，這樣啟動時的功率要比運行時大得多。一般情況下，在 設計風機時選用電機容量大于或等于熱態(tài)參數選擇電機容量的1.3倍。如北京石景山電廠20萬kW機組配有5臺相同的一次風機，熱態(tài)下的驅動功率僅需 380kW，原選用驅動電機500kW，現場啟動時間30～40s，后把驅動電機改為850kW.采用 變頻調速裝置，利用該裝置的特點，只需按風機熱態(tài)參數選擇驅動電機容量就可以了，體現了明顯的節(jié)能效果。

結論

（1）常年帶負荷具有一定出力余量的電廠鍋爐離心通風機，特別是調峰機組的風機，采用變速調節(jié)經濟效益是值得肯定的。以選用效率高、性能好和節(jié)電效果好的變頻調 速裝置最好；變頻調速技術用于風機控制能獲得良好的運行性能和顯著的節(jié)能效果。隨著電力電子技術、計算機控制技術的提高，變頻調速技術將會得到廣泛的應 用。

（2）采用何種變速調節(jié)方式才能最大程度的節(jié)能，這需要具體問題具體分析來解決。電廠生產的重要性和特殊性要求風機的調速裝置不僅 要有良好的經濟效益，而且要有足夠的安全可靠性。要進一步深入開展電廠離心通風機變速調節(jié)研究，先要通過實驗室的試驗研究，選出適合不同負荷類型的最佳調 節(jié)方案，再通過工業(yè)性試驗，考察其安全可靠性和經濟性，進而完善調節(jié)系統，解決其對整體系統帶來的附加問題，使之能在電廠中廣泛采用，達到節(jié)電節(jié)能的目 的。

參 考 文 獻

[1] 湯蘊繆，史乃，沈文豹.電機理論與運行（上冊）.水利電力出版社，1983.[2] 鄭文忠，張良斗.離心式風機采用變速調節(jié)試驗分析報告.華東電力試驗研究所，1984.[3] 續(xù)魁昌.風機手冊.機械工業(yè)出版社，1999.[4] 劉家鈺.電站風機改造與可靠性分析.中國電力出版社，2002.[5] 王賀芩，鄒文華，等.風機變頻改造節(jié)能技術在火電廠的應用.中國電力，2002

第四篇：簡述現代設計方法之計算機輔助設計

簡述現代設計方法之計算機輔助設計

內容摘要：隨著科學的發(fā)展，新材料、新工藝、新技術的不斷出現，產品的更新換代周期日益縮短，促使機械設計方法和技術現代化，以適應新產品的加速開發(fā)。在這種形勢下，傳統的機械設計方法已經不能完全適應需要，產生和發(fā)展了以動態(tài)、優(yōu)化、計算機化為核心的現代設計方法。我國在20世紀80年代初開始了現代設計方法的研究和推廣，經過20年的努力，各種現代設計方法已在機械行業(yè)得到普遍的應用。本篇論文，主要介紹現代設計方法之一的計算機輔助設計。

正文：

計算機輔助設計(CAD-Computer Aided Design)指利用計算機及其圖形設備幫助設計人員進行設計工作。在設計中通常要用計算機對不同方案進行大量的計算、分析和比較，以決定最優(yōu)方案；各種設計信息，不論是數字的、文字的或圖形的，都能存放在計算機的內存或外存里，并能快速地檢索；設計人員通常用草圖開始設計，將草圖變?yōu)楣ぷ鲌D的繁重工作可以交給計算機完成；由計算機自動產生的設計結果，可以快速作出圖形，使設計人員及時對設計作出判斷和修改；利用計算機可以進行與圖形的編輯、放大、縮小、平移、復制和旋轉等有關的圖形數據加工工作。CAD(Computer Aided Design，計算機輔助設計）誕生于二十世紀60年代，是美國麻省理工學院提出的交互式圖形學的研究計劃，由于當時硬件設施昂貴，只有美國通用汽車公司和美國波音航空公司使用自行開發(fā)的交互式繪圖系統。

二十世紀70年代，小型計算機費用下降，美國工業(yè)界才開始廣泛使用交互式繪圖系統。

二十世紀80年代，由于PC機的應用，CAD（計算機輔助設計）得以迅速發(fā)展，出現了專門從事CAD系統開發(fā)的公司。當時VersaCAD是專業(yè)的CAD制作公司，所開發(fā)的CAD軟件功能強大，但由于其價格昂貴，故得不到普遍應用。而當時的Autodesk（美國電腦軟件公司）公司是一個僅有員工數人的小公司，其開發(fā)的CAD系統雖然功能有限，但因其可免費拷貝，故在社會得以廣泛應用。同時，由于該系統的開放性，該CAD軟件升級迅速。

設計者很早就開始使用計算機進行計算。有人認為（伊凡.薩瑟蘭郡）Ivan Sutherland在1963年在麻省理工學院開發(fā)的Sketchpad（畫板）是一個轉折點。SKETCHPAD的突出特性是它允許設計者用圖形方式和計算機交互：設計可以用一枝光筆在陰極射線管屏幕上繪制到計算機里。實際上，這就是圖形化用戶界面的原型，而這種界面是現代CAD不可或缺的特性。CAD最早的應用是在汽車制造、航空航天以及電子工業(yè)的大公司中。隨著計算機變得更便宜，應用范圍也逐漸變廣。

CAD的實現技術從那個時候起經過了許多演變。這個領域剛開始的時候主要被用于產生和手繪的圖紙相仿的圖紙。計算機技術的發(fā)展使得計算機在設計活動中得到更有技巧的應用。如今，CAD已經不僅僅用于繪圖和顯示，它開始進入設計者的專業(yè)知識中更“智能”的部分。

隨著電腦科技的日益發(fā)展，性能的提升和更便宜的價格，許多公司已采用立體的繪圖設計。以往，礙于電腦性能的限制，繪圖軟件只能停留在平面設計，欠缺真實感，而立體繪圖則沖破了這一限制，令設計藍圖更實體化，3D圖紙繪制也能夠表達出2D圖紙無法繪制的曲面，能夠更充分表達設計師的意圖。

中國CAD技術起源于國外CAD平臺技術基礎上的二次開發(fā)，隨著中國企業(yè)對CAD應用需求的提升，國內眾多CAD技術開發(fā)商紛紛通過開發(fā)基于國外平臺軟件的二次開發(fā)產品讓國內企業(yè)真正普及了CAD，并逐漸涌現出一批真正優(yōu)秀的CAD開發(fā)商。

在二次開發(fā)的基礎上，部分頂尖的國內CAD開發(fā)商也逐漸探索出適合中國發(fā)展和需求模式的CAD，更加符合國內企業(yè)使用的CAD產品，他們的目的是開發(fā)最好的CAD，甚至是為全球提供最優(yōu)的CAD技術。

至2014年除了提供優(yōu)秀的CAD平臺軟件技術以外，一直以來積極推進國產CAD技術的發(fā)展，聯合眾多國產CAD二次開發(fā)商組成的國產CAD聯盟，更是極大促進了國產CAD的發(fā)展壯大，為中國企業(yè)提供真正適合中國國情及應用需求的CAD解決方案。

CAD一般指具有超級小型機功能和三維圖形處理能力的一種單用戶交互式計算機系統。它有較強的計算能力，用規(guī)范的圖形軟件，有高分辨率的顯示終端，可以聯在資源共享的局域網上工作，已形成最流行的CAD系統。

個人計算機pc系統價格低廉，操作方便，使用靈活。80年代以后，pc機性能不斷翻新，硬件和軟件發(fā)展迅猛，加之圖形卡、高分辨率圖形顯示器的應用，以及pc機網絡技術的發(fā)展，由pc機構成的CAD 系統已大量涌現，而且呈上升趨勢。

除了計算機主機和一般的外圍設備外，計算機輔助設計主要使用圖形輸入輸出設備。交互圖形系統對CAD 尤為重要。圖形輸入設備的一般作用是把平面上點的坐標送入計算機。常見的輸入設備有鍵盤、光筆、觸摸屏、操縱桿、跟蹤球、鼠標器、圖形輸入板和數字化儀。圖形輸出設備分為軟拷貝和硬拷貝兩大類。軟拷計算機輔助設計CAD貝設備指各種圖形顯示設備，是人機交互必不可少的；硬拷貝設備常用作圖形顯示的附屬設備，它把屏幕上的圖像復印出來，以便保存。常用的圖形顯示有三種：有向束顯示、存儲管顯示和光柵掃描顯示。有向束顯示應用最早，為了使圖像清晰，電子束必須不斷重畫圖形，故又稱刷新顯示，它易于擦除和修改圖形，適于作交互圖形的手段。存儲管顯示保存圖像而不必刷新，故能顯示大量數據，且價格較低。光柵掃描系統能提供彩色圖像，圖像信息可存放在所謂幀緩沖存儲器里，圖像的分辨率較高。

除計算機本身的軟件如操作系統、編譯程序外，CAD主要使用交互式圖形顯示軟件、CAD應用軟件和數據管理軟件3類軟件。至2014年來國內快速崛起的浩辰CAD、中望CAD等，和AutoCAD，他們都有很高度兼容，也是用戶的選擇之一。

交互式圖形顯示軟件用于圖形顯示的開窗、剪輯、觀看，圖形的變換、修改，以及相應的人機交互。CAD應用軟件提供幾何造型、特征計算、繪圖等功能，以完成面向機械、廣告、建筑、電氣各專業(yè)領域的各種專門設計。構造應用軟件的四個要素是：算法、數據結構、用戶界面和數據管理。數據管理軟件用于存儲、檢索和處理大量數據，包括文字和圖形信息。為此，需要建立工程數據庫系統。它同一般的數據庫系統相比有如下特點：數據類型更加多樣，設計過程中實體關系復雜，庫中數值和數據結構經常發(fā)生變動，設計者的操作主要是一種實時性的交互處理。

常用的CAD軟件，也就是所謂的三維制圖軟件，較二維的圖紙和二維的繪圖軟件而言，三維CAD軟件能夠更加直觀、準確地反映實體和特征。

對于專業(yè)企業(yè)，因為繪制目標不同，還常存在有多種CAD系統并行的局面，那么就需要配置統一的、具備跨平臺能力的零部件數據資源庫，將標準件庫和外購件庫內的模型數據以中間格式（比如通用的有IGS、STEP等）導出到三維構型系統當中去，如主流的Autodesk Inventor，SolidWorks,CATIA,中望3D,Pro/E,AutoCAD,UG NX,SolidEdge,Onespace等。國外，這種網絡服務被稱為“零部件圖書館”或“數據資源倉庫”。航天航空領域使用較多的為Pro/E，飛機和汽車等復雜產品制造領域則使用Catia居多，而在中小企業(yè)使用Solidworks較多。在歐美和日本的PLM用戶中，基于互聯網的PLM零部件數據資源平臺LinkAble PARTcommunity（簡稱PCOM）的知名度一點都不亞于今天我們所熟知的BLOG和SNS這樣的網絡平臺。

21世紀模具制造行業(yè)的基本特征是高度集成化、智能化、柔性化和網絡化, 追求的目標是提高產品質量及生產效率,縮短設計周期及制造周期,降低生產成本,最大限度地提高模具制造業(yè)的應變能力,滿足用戶需求。具體表現出以下幾個特征。

標準化:CAD/CAM系統可建立標準零件數據庫,非標準零件數據庫和模具參數數據庫。標準零件庫中的零件在CAD設計中可以隨時調用,并采用GT(成組技術)生產。非標準零件庫中存放的零件,雖然與設計所需結構不盡相同,但利用系統自身的建模技術可以方便地進行修改,從而加快設計過程,典型模具結構庫是在參數化設計的基礎上實現的,按用戶要求對相似模具結構進行修改,即可生成所需要的結構。

集成化技術:現代模具設計制造系統不僅應強調信息的集成,更應該強調技術、人和管理的集成。在開發(fā)模具制造系統時強調“多集成”的概念,即信息集成、智能集成、串并行工作機制集成及人員集成,這更適合未來制造系統的需求。

智能化技術:應用人工智能技術實現產品生命周期(包括產品設計、制造、使用)各個環(huán)節(jié)的智能化,實現生產過程(包括組織、管理、計劃、調度、控制等)各個環(huán)節(jié)的智能化,以及模具設備的智能化,也要實現人與系統的融合及人在其中智能的充分發(fā)揮。

網絡技術的應用:網絡技術包括硬件與軟件的集成實現,各種通訊協議及制造自動化協議,信息通訊接口,系統操作控制策略等,是實現各種制造系統自動化的基礎。目前早已出現了通過Internet實現跨國界模具設計的成功例子。

多學科多功能綜合產品設計技術:未來產品的開發(fā)設計不僅用到機械科學的理論與知識,而且還用到電磁學、光學、控制理論等知識。產品的開發(fā)要進行多目標全性能的優(yōu)化設計,以追求模具產品動靜態(tài)特性、效率、精度、使用壽命、可靠性、制造成本與制造周期的最佳組合。

CAD/CAM技術給企業(yè)帶來了全面的、根本的變革,使傳統的企業(yè)設計與制造發(fā)生了質的飛躍,在全國范圍內受到普遍重視和廣泛應用。企業(yè)要想進一步跟上時代步伐,CAD/CAM必須要把握好正確的發(fā)展方向。

進一步普及行業(yè)CAD/CAM技術,努力提高其應用水平。在國家各項舉措的推動下,企業(yè)一定要重視CAD/CAM技術的推廣和應用,不惜一切代價投入資金引進CAD/CAM技術和人才,促進CAD/CAM技術的應用邁上新臺階。

在CAD/CAM軟件的選用上,堅持高、中、低并存。高檔CAD/CAM軟件實現了CAD、CAE(計算機輔助工程分析)、CAPP(計算機輔助工藝過程設計)、CAM、PDM(產品數據管理)和PPC(生產計劃與控制)等技術的高度集成,能實現設計制造及生產管理的一體化。這類高檔的CAD/CAM軟件,典型的有Pro/Engineer、CATIA等國外開發(fā)的軟件。中、低檔CAD/CAM軟件只具備部分功能,但是由于成本低、實用性強,易學易用,所以大部分企業(yè)都具備應用條件。

加大創(chuàng)新力度,不斷開發(fā)具有特色的CAD/CAM軟件。開發(fā)CAD/CAM軟件的目的應用CAD/CAM技術,科研單位不僅要緊跟時代潮流,加快CAD/CAM軟件的二次開發(fā)步伐,同時要結合國情、遵守各國規(guī)范,面向國內企業(yè)發(fā)展的需要,加大創(chuàng)新力度。參考文獻：

【1】 百度百科.【2】 蔡漢明，陳清貴，等.機械CAD/CAM技術【M】.北京：機械工業(yè)出版社，2005.【3】 姚英學，蔡穎.計算機輔助設計與制造 【M】.北京：高等教育出版社，2002.【4】任志宇，施于慶.模具CAD/CAM技術的現狀與發(fā)展趨勢[J].機電工程，2001.

第五篇：橋式葉輪給料機故障分析及處理方法論文

摘要:橋式葉輪給料機常常用于發(fā)電廠給煤，我單位兩臺橋式葉輪給料機主要用于石灰石的輸送，它是一種沿石灰石卸料坑道縱向軸道行走或停在一處將石灰石均勻連續(xù)地撥到輸送皮帶上的設備，由于受物料粒度和環(huán)境因素的影響，故障比較頻繁，針對一直以來出現的故障，我們制定了一系列解決方案，并予以實施，本文主要就如何處理此設備常見故障，闡述個人的一些觀點和做法。

關鍵詞:橋式葉輪給料機;常見故障;分析;處理

1常見的故障及原因分析

(1)葉輪給料裝置主要部件傘齒輪箱特別容易損壞:原傘齒輪箱立軸上端軸承為水平方向安裝，無儲油裝置，運轉時，潤滑油、脂容易下落，造成軸承缺油損壞;且僅有密封環(huán)一道密封裝置，而立軸上端蓋是直接接觸物料，物料和粉塵常由密封蓋環(huán)經上端軸承進入齒輪箱內，引起上端軸承缺油和油品污染而導致傘齒輪箱損壞;另外橫軸兩只原使用軸承的型號為32220圓錐滾子軸承，運轉時產生的軸向力較大，且兩只軸承分布的間距較短，僅為190mm，導致聯軸器至橫軸前端軸承間距為588mm;由于以上結構，橫軸軸承極易損壞，軸向力過大極易擠壞端蓋，橫軸也常因扭力過大而變形、彎曲，從而導致傘齒輪箱損壞。(2)動力電源易斷相、缺相:設備原有供電方式是滑觸線，其動力電源及控制電源均是利用集電器從滑觸線上取得，由于滑觸線裸露，地坑潮濕且粉塵較大，加上行車軌道不平、彎曲等因素，導致集電器觸頭與滑觸線接觸不良，而且集電器容易脫落，經常造成給料機動力電源缺相、斷相;另外，由于操作柜安裝在給料機機架上，受現場潮濕環(huán)境和粉塵的影響，電氣元件容易積灰、失效，均會導致電機或控制線路燒壞。(3)電機易壞，且調速和保護不可靠:原設備使用的滑差電機是由交流三相異步電動機、無滑環(huán)滑差離合器和測速發(fā)電機組成，測速發(fā)電機與滑差離合器輸出軸共軸。同樣由于卸料地坑工作環(huán)境差，粉塵較大，加之滑差電機外密封不好，粉塵直接進入滑差離合器內，經常造成軸承和滑差部分卡死甚至損壞;而且，滑差電動機離合器的勵磁電源，是采用可控硅整流電源供電，使之實現寬幅無級調速，也因為粉塵較大，粉塵從接線盒進入測速發(fā)電機，造成測速反饋電路的反饋信號失真，從而直接影響了升、降速的準確性和可靠性，極易造成葉輪部分在因物料粒度大，遇到較大阻力時，無法及時對機械部分和電氣部分形成保護跳停，而造成傳動減速機或傘齒輪箱等損壞。

2整改方案及措施

(1)由于葉輪傳動部分傘齒輪箱設計上存在諸多缺點，因而我們著重針對以上故障原因制定解決方案，主要包括以下三個方面:①為解決立軸端蓋防灰密封不好以及上端軸承潤滑不好而導致立軸軸承損壞等問題，我們對傘齒輪箱圖紙做了較大修改，要求制造廠家按修改后的圖紙技術要求重新制作傘齒輪箱。首先，對立軸上端軸承下部加裝儲油盤，防止?jié)櫥诹⑤S轉動時掉落而引起軸承缺油，儲油盤立邊上端同殼體上蓋保持約3mm間隙，確保不摩擦殼體，殼體軸承外圈位置對應加工兩孔，攻絲并安裝注油嘴，分別用于潤滑脂的添加和多余潤滑脂的排出，使軸承得到有效潤滑，不因缺油而損壞軸承;其次，將迷宮密封端蓋的溝槽加深，較大物料顆粒進入，另外在端蓋迷宮槽的內側再安裝兩道骨架油封，防止細小粉塵由迷宮密封端蓋經立軸上端軸承進入箱體，污染潤滑油品而引起齒輪箱損壞。②同樣，為解決橫軸因軸承型號使用不當，且軸承分布尺寸不對，導致橫軸聯軸器端因扭力過大而彎曲等故障，在保持傘齒輪箱體高度、殼體直徑不變的情況下，將傘齒輪箱殼體橫軸安裝軸承位置加長，使橫軸軸承間距由原來190mm增加到283mm，并且將原有兩只32220圓錐滾子軸承改為23220調心滾子軸承，另外在靠聯軸器端加裝一只32220圓錐滾子軸承，以增大橫軸的抗負荷能力和降低大、小傘齒輪嚙合運轉時對端蓋產生的軸向力，防止軸承及端蓋損壞;由于橫軸軸承端位置加大，從而使聯軸器到橫軸前端軸承間距由580mm相應減少到415mm，達到有效防止橫軸因不能承受足夠扭力而變形的目的。③橫軸端蓋的密封裝置也改用上述立軸端蓋同樣的密封方式，防止粉塵進入橫軸軸承箱體內。(2)為提高供電和電氣控制可靠性，將動力供電電路改為隨行電纜供電，采取將動力電纜和視頻監(jiān)控線纜固定在導軌上滑行的12只小滑車上，隨著葉輪給料機滑行，動力電源由地面操作室內變頻控制柜直接送到電機;原控制系統改為變頻控制并移至地面操作室，變頻控制柜和操作柜由現場改為遠程，通過增設視頻監(jiān)控系統在地面操作室內操作臺對現場給料機運行實現遠程監(jiān)控和操作，從根本上消除了因集電器與滑觸線接觸不良、地坑潮濕、粉塵大以及集電器脫落帶來的電源缺相、斷相和控制柜電氣元件失效等原因而造成的電機燒壞事故。(3)由于滑差電機在運行中存在啟動電流大、不能長時間低速運轉、滑差離合器和測速發(fā)電機部分易壞，影響調速及對機械部件保護的可靠性等缺點，而且滑差電機結構復雜、體積大，維修起來比較困難，因而改用調速范圍廣、運行比較穩(wěn)定、維修操作方便的YVF2系列變頻調速電機替代滑差調速電機。通過變頻調速控制，降低電機啟動和運行電流，有效保護傘齒輪箱、減速機等傳動機械和電機，達到節(jié)能、降耗、提高設備穩(wěn)定性的目的。目前我們使用的變頻控制柜為廣州寶米勒電氣有限公司生產的MC200G系列，設定保護電流比正常取料運行時最大電流高10－15A。

通過以上措施和方法，有效消除了葉輪給料機運轉時存在的諸多故障隱患，通過近一年的使用情況來看，原來頻發(fā)的設備故障得到了控制，設備的可靠性得到提高，使生產過程中困擾多年的瓶頸問題得到了根本解決。

參考文獻

［1］楊纓．交流變頻控制技術的應用和發(fā)展．

［2］成大先主編．機械設計手冊(5版)．