大型通风机叶轮的修割技术膜组件

大型通风机叶轮的修割技术

大型通风机叶轮的修割技术 2011年12月09日 来源： 1 引言

叶轮是通风机结构中重要的零部件，叶轮的叶型风机的性能参数有着直接影响作用。根据作者长期对电厂用各种通风机叶轮修割的经验，现以离心式风机为例，对叶轮修割作简单的介绍。

2 气动性能

叶轮通常由叶片、前盘和后(中)盘组焊而成。从轴向看，叶轮出口截面存在几个不均衡：气流密度和速度不均衡；靠近叶片工作面的密度和速度大于非工作面密度和速度的不均衡；气流方向也不均衡。故对轮盘和叶片形状进行适当的修割，使其更加符合实际流场，便可带来以下益处:

(1)减小叶轮出口气流的不均衡，能减轻气流对机壳蜗舌的冲击强度和气动噪声；

(2)能降低双吸叶轮安装不对称造成的偏流敏感性，有利于运行平稳；

(3)仿飞禽翼尾的锯齿形，消减叶轮出口尾涡，有利消声减振；

(4)能开大进口风门，减小挡板和叶片背涡，减小节流损失；

(5)减少流道附面层对气流粘度的影响和轮阻摩擦损失，提高风机反应度。

3 机械性能

叶轮叶片为径向分布，叶间距随叶轮半径增大而增大，前盘(比后盘和中盘薄)区域刚性相应较低，振幅则相应增大，叶片背涡对叶轮内外产生的压力脉动激振频率与前盘局部固有频率易产生共振，该部位由于应力集中，长期运行可能疲劳断裂。无论叶轮设计多么完美、材质强度多高，焊接再牢固，其受加工成型和焊接时仍会产生内部残留应力，而且自身存在相对薄弱的部位，如焊缝边缘的热影响区，结构变化和频率变化点等，故合理修割可达到以下效果：(1)减小和释放振动能量；

(2)消减叶片背涡，消除能量聚集产生的应力疲劳破坏；

(3)双吸叶轮中盘开锯齿形，可避免灰尘冲击叶片和中盘的焊缝，增加叶轮耐磨寿命；

(4)单吸叶轮后盘开锯齿槽可以减小气压差产生的轴向附加力，延长轴承寿命；

4 安全性

(1)减轻轴承负荷和避免转子重力造成的主轴弯曲；

(2)减小离心力，降低材料应力，提高叶轮整体强度；

(3)减小节流涡和叶片背涡，避免失速、喘振和气流脉动破坏；

(4)减小转动惯量，避免电机启动温升过高和减轻对电网的冲击；

(5)减振降噪，避免对人身和设备的损伤，符合生态和环保。

人们主观上习惯认为轮盘上割开缺口不安全，其实旋转轮盘的应力是由自身构件的离心力和内外径上受力条件决定，一般分布规律为：径向应力沿轮盘半径增加而由小变大，又逐渐变小；切向应力则沿轮盘半径的增加而由大变小，靠内径应力最大，靠外径应力最小，两项叠加后的合成应力仍是靠近轮盘外径处应力最小，这就是轮盘外径处可去除部分材料的理论依据。

5 经济性

从叶轮本身出发，通过去掉部分材料来达到以下目的：

(1)增加风门开度，减少节流损失，增效节电；

(2)优化机型，减小电机功率蓄备系数；

(3)减轻系统损坏，减少系统维护；

(4)不必购置和更换叶轮等备件；

(5)操作时风机不解体，一般不电焊、不打磨、不找动平衡；

(6)并联机组可不停炉，单机轮换实施，停机短，一般在两小时之内可完成。6 修割方法

(1)准备样板、火焊和照明等设施，待停机后，打开人孔门即可实施；

(2)在轮盘外径每两叶片之间，按旋转方向开成锯齿形缺口，前、后盘缺口深度需满足风量、风压的大小；中盘缺口深度应满足轮盘的强度和刚度，适当加大；

(3)叶片出口即外径最大、线速度最高处，应保留叶片根部焊缝，如此更安全，并省去角焊缝的封头电焊，节省电焊设备和专用焊条；

(4)以风机原性能和改造叶轮直径与风量风压关系式为基础，考虑叶根残留面积和轮盘修割面对出力的影响，计算修割量,在实际操作不必过分拘泥于性能的精确；

(5)按样板准确划线后修割，割除部分面积相同，质量矩相等，按中心对称； 　　对于一些轮盘局部破裂损伤的和已作报废的叶轮，在轮盘外径裂口处开对称性缺口，将裂损部位修割掉，经仔细检查无残余裂纹后便可立即恢复正常投运；

7 适用范围

此技术广泛适宜于电力、化工、冶金、矿山等大型通风机使用行业。在无材料和制造质量缺陷的前提下，凡存在以下情况的大型通风机，均可进行叶轮修割。

(1)满负荷时出力仍偏大，进口风门长期开度过小，节流损失过大；

(2)气动噪声和风道振动较大；

(3)风机转动惯量大，启动时间过长，电机线圈温度过高；

(4)叶轮主轴刚度不足，挠度过大，经常烧轴承；

(5)双吸叶轮短期磨损严重，且中盘未开锯齿；

(6)一定程度损伤，不便焊补修复的叶轮。

(7)高压单吸式风机，气压产生的轴向附加力偏大，有损轴承寿命的叶轮等。

8 结论

从理论上讲，风机正常运行工况应置于气动性能高效区，而由于种种原因并非如此，特别是离心式通风机，故大型风机一般应推行个性化选型、设计和制造，但理论与实际毕竟有差别，所以，现场修割的可行性都是存在而且必要的。当然，对不同类型和结构的叶轮在修割方式的合理性和修割量上，还可深入研究和发挥。

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