烘干风机的物理模型

某600 MW 机组配套的两级动叶可调轴流一次风机，流体计算域包括从集流器到扩压器的内部通道，固体计算部分为叶轮叶片部分。原风机每级导叶数目为23 片，改造方案围绕导叶数目进行。风机动叶片和导叶片数目通常是互质的，可以减少上游气流对下游的冲击，减少气流脉动及噪声。改造方案成组减少或者增加导叶片，其中导叶数目减少为方案一至方案三，导叶数目增加为方案四至方案六。基于轴流风机轴向可以分区的结构特点，烘干风机采用分区法将流体计算区域划分为集流器区、级动叶区、级导叶区、第二级动叶区、第二级导叶区和扩压器等6 个部分，因为动叶区内流动较复杂，故采用尺寸函数对动叶区进行加密，而其他区域采用较为稀疏的网格。在模拟中进行了网格无关性验证，烘干风机分别采用260 万、380 万、560 万和820 万等网格数对风机气动性能进行计算，在保证较好的计算精度和计算成本的前提下，确定网格数为560 万，在此网格数下时间成本和模拟精度好。1/3倍频程是指将频率范围从20Hz到20kHz分为30个部分。运动方程为三维定常雷诺时均N-S 方程，采用可有效解决旋转运动和二次流的Ｒealizable k － ε 湍流模型，烘干风机的动叶区采用多重参考系模型。在数值模拟中，以集流器入口和扩压器的出口作为整个计算域进出口，边界条件为进口速度和自由流出。进出口流量残差小于10 － 5，各方向的速度及k、ε 等参数的残差小于10 － 4，认为当前计算达到收敛要求。

导叶数目减少时烘干风机效率明显高于导叶数目增加时的风机效率; 在导叶数目减少的方案中，在qv ＜ 87. 5 m3 /s 时全压全部高于原风机，在高于此流量时提升效果仅方案二比原风机效率稍高，其余方案略低于原风机，在设计流量82. 5 m3 /s 时，方案三的效率提升效果好，提升比例为0. 46 个百分点; 在流量低于设计流量时，方案四至六于原风机，高于设计流量时风机效率低于原风机，且随流量增大，效率下降速度加快。从性能比较上可以看出，方案三表现出优于原风机的性能，所以下文主要针对方案三和原风机进行流固耦合模拟研究。烘干风机垂直振动：可考虑产生风扇的基础，上下连接螺栓，风扇的固定部分引起振动。

烘干风机轴功率Psh定义为单位时间内原动机传递给风机轴上的能量，其大小可反映烘干风机的能耗。因此导叶数目改造对于经济性的影响可通过轴功率来考察，图5 为原风机和方案三轴功率比较。气流比第1叶轮具有更高的能量，第二叶轮的声功率级大于第1叶轮。可以看出方案三比原风机轴功率有少许增加且变化不大，这也与方案三全压提升做功能力增强有密切关系。

烘干风机静力结构特性

在旋转机械中，叶片结构强度和振动直接关系到其安全运行，其取决于叶片表面的气动载荷和本身固有的力学性能。而仅对流体域进行研究还不能完全确定导叶数目变化是否对风机固体域产生影响，为此利用ANSYS Workbench 软件将流场压力数据加载到动叶片表面，对风机动叶进行了单向流固弱耦合，来研究导叶数目变动后动叶等效应力、总变形及振动的变化。在采集到烘干风机的振动信号中，电机的水平振动和径向振动是整个风机严重的振动。

在风机叶片断裂的正常运行过程中，轴流风机普遍受到离心力和动应力的影响。前者由于叶轮转动而产生离心现象，后者则导致叶片弯曲现象。通常情况下，轴流风机在运行过程中长期处于失速状态是造成风机叶片断裂的主要原因。由于轴流风机运行中存在旋转失速问题，此时转轮属于失速区，会导致烘干风机叶片的背压和前压发生不同程度的变化，导致叶片原始受力情况发生变化。如果风机叶片断裂，将严重影响整个轴流风机在运行过程中的质量。两级叶轮和电机振动较大，主要是由流场气动力引起的高频宽带振动引起的。轴承温度高也是电厂轴流风机运行中的一个常见障碍。导致轴流风机轴承温度升高的主要原因有三个。个原因是润滑不良。

当轴流风机运行中使用的润滑油量小于规定值时，会导致轴承箱和原有内部润滑油之间的润滑油交换不足。烘干风机在运行过程中会出现异常升温现象。第二个原因是冷却风扇的影响。造成这个问题的主要原因是引风机的烟温通常比较高。如果使用后不及时处理，轴承温度会异常升高。因此，使用后必须注意冷却整个机器，避免因冷却器内容物少而导致冷却不足的问题。烘干风机叶片泄漏有两种情况：a）稀油润滑的叶柄泄漏可以通过添加美孚600油或更换油来解决。第三个原因是轴承箱的影响。轴承箱在使用前通常需要根据社会要求进行组装。轴承箱内缸与轴承外套之间的间隙要求很高。由于二者之间的间隙过小，引风机轴承热膨胀后，容易对烘干风机轴承的径向和轴向膨胀位移产生一定的影响，导致摩擦力增大，轴承温度异常升高。

整个烘干风机通风段累计耗电量（总耗电量）为2428kw h，单位耗电量（能耗）为0.02kw h t，根据通风实际能耗，远小于0.04kwH谷仓机械通风技术规程中地笼冷却通风单位能耗t，略高于风扇式轴流风机低速通风单位能耗。通风前籽粒平均含水量13.9%，上层14.0%，下层13.6%，平均通风失水0.2%。上层无明显变化。本次采用风扇式轴流风机对单独的储粮空间进行整体通风。首先检查风机及电源线，确保其安全正常运行；检查仓壁是否有缝隙，门窗是否能严密关闭，保证其气密性；烘干风机内是否有杂质，保证其进气畅通；及时清理PR风管入口附近的灰尘。烘干风机通风过程中的吸入，影响其通风效果。通风前应检查粮食状况、粮食异常情况及可能出现的通风死角、钥匙标记、通风情况，以保证粮食的安全储存。而导叶是轴流风机中重要的流通部件，其气动设计直接影响上下游流通部件的特性。后依次开启风机，打开所有通风管道，关闭门窗，在仓库内形成负压。仓库外的低温空气通过风道进入，自下而上通过粮堆，开始通风。