离心风机叶片磨损分析与堆焊方案

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1、离心风机叶片磨损分析与堆焊方案北京固本科技有限公司胡建平离心风机是砖瓦生产的重要辅助设备，砖瓦工业使用的风机一般为气固两相流风机，即工作介质中常含有一定量大小不等、形状各异的固体颗粒，如除尘系统的引风机、气力输送的鼓风机。由于这些离心风机叶片是在含尘气流中工作，气流中的粉尘颗粒既要对离心风机叶片产生磨损，又要在风机叶片上附着积灰，且这种磨损和积灰是不均匀的，因而使风机转子的平衡遭到破坏，引起风机振动，缩短风机寿命，严重者可使风机不能正常工作。尤其是离心风机叶片的磨损最为严重，它不仅破坏了风机内的流动特性，而且

2、容易引发叶片断裂及飞车等重大事故。因此，研究风机的磨损机理，采取相应的防磨措施，对提高砖瓦企业设备寿命，安全生产是十分必要的。1　离心风机叶片的磨损机理1.1　离心风机磨损的原因离心风机叶片磨损，实际上是一种喷砂型的固体粒子对靶材表面的冲蚀。固体粒子冲击到靶材表面上，一般都会造成靶材的冲蚀破坏。靶材的耐磨性或耐冲蚀性反比于一定工作环境下单位重量的磨粒冲击材料表面造成的靶材重量或体积损失。离心风机叶片5的磨损形式通常分为侵蚀磨损、化学磨损、疲劳磨损和磨粒磨损等。风机工作时，含尘气流中尘粒与气体分两相流动，气体从

3、风机入口向出口流动时偏转90°，由于尘粒具有动量，质量较大的尘粒进入流道后加速向叶片工作面与后盘的交界处、叶片工作面流动，也有少量的尘粒向叶片非工作面流动。粉尘粒子进入叶轮后与壁面相互作用，在离心流道的进口区域和整个轴向流道内，基本上是在气流的夹带及自身惯性的综合作用下以非零攻角碰撞壁面，然后又反弹进入流道内，这样引起的壁面材料的磨损是典型的冲蚀磨损；而在离心流道的出口区域内，尘粒在流道内运动了较长一段距离，大部分和壁面发生过多次碰撞，基本上沿着压力表面滑动或滚动，并对壁面有着一定的压力作用，这样造成背面材料

4、的磨损属于擦伤式磨粒磨损，尘粒在压力面附近区域的集中更加剧了磨粒磨损的危害程度。离心风机叶片磨损主要由固粒对叶片的冲蚀磨损和固粒在叶片表面运动的擦伤式磨粒磨损组成，前者主要发生在叶片前部，后者则主要发生在叶片尾部。磨损的具体情况视叶轮材料的物理性能和机械性能、尘粒的硬度、形状、流速、入射角而定。1.2　离心风机叶片磨损率与寿命对于金属材料的摩擦，叶片的磨损率定义为单位时间界面被磨蚀的平均厚度，可用式（1）表示。式中，a——磨损率，cm/h；P——界面接触压强，Pa；v——界面相对速度，m/s；Z——磨损系数，

5、其值受材料、表面、速度、润滑及散热等界面情况的影响；H——界面较软材料的硬度，Pa。固体颗粒对风机的磨损，将缩短风机叶轮叶片的使用寿命，其寿命可用式（2）估算。式中，T——风机叶片的寿命，h；s——叶片厚度m；c——气流中固体颗粒浓度kg/m3；v——叶轮外缘的圆周速度，m/s；k——寿命系数，Pa，k为硬度的因次。2　影响离心风机磨损的因素（1）风机叶片的形状离心风机叶轮叶片形状对磨损的程度有着重要的影响一般单直型叶片通风机，比机翼型叶片通风机磨，后向式叶片通风机，比前向式叶片通风机耐磨高效机翼型叶片通风机

6、由于其压力系数较低，叶直径大，圆周速度高，磨损程度也大。因此，通过计改变叶片型式和叶片角度，可以减少或避免叶叶片的磨损。（2）叶片的材质叶轮耐磨性能与其材料的硬度关系很大，一般而言，叶轮材料的硬度越高，则抗冲击能力越强，耐磨性能越好。但叶轮的耐磨性不仅取决于材料硬度，而且还与材料成分有关。经过热处理后的各种不同成分的钢，虽然硬度相同，却有不5同的耐磨性。如40钢和16Mn热处理后硬度相近，但16Mn比40钢耐磨性强得多。由此可见，提高材料的耐磨性，既要提高材料硬度，也要选用合适的材料。（3）气体中尘粒的硬度尘

7、粒对金属的磨损是由尘粒对金属的撞击和擦伤两种作用构成的，但其先决条件是尘粒被压入金属，使之形成一个塑性的凹坑，在大量尘粒的连续作用下，这些凹坑将逐渐形成一个塑性变形的薄层。当尘粒的作用负荷超过塑性变形层的极限强度时，这一表层即被破坏而掉落，造成磨损。当尘粒的硬度较高并超过风机流道部件的硬度时，就会打击或磨损其所接触的流道壁面，如同锉刀在工件上锉削一样。尘粒硬度越高，离心风机中的流道壁面就被磨损得越快。尘粒硬度对离心风机叶片的磨损影响可用粉尘硬度Ha与叶片材料硬度Hm的比值描述，Ha/Hm越大，叶轮的磨性率越大

8、。Ha/Hm≤0.64时表现为软料磨损，叶轮的磨损率较低；Ha/Hm＞0.64时表现为硬磨料磨损，叶片的磨损率较大。（4）气体的含尘浓度和速度离心风机叶轮的磨损量F与气体含尘浓度和速度的关系可用式（3）表示。式中，F——叶轮的磨损量，m；c——气体含尘浓度，kg/m3；v——气体的速度，m/s；n——速度指一般取n=2.0~3.0。叶轮的磨损量与气体的含尘浓度成正比，粉尘浓度越大，单位时间内固体颗粒