半开式叶轮在单轴离心风机中的应用.pdf

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1、第29卷第2期2016年3月机电产品开发与钏新Development＆InnovationofMachinery＆ElectricalProductsVOI．29，NO．2Mar。2016文章编号：1002—6673(2016)02—035-03半开式叶轮在单轴离心风机中的应用张鹏飞(沈阳鼓风机集团有限公司，辽宁沈阳110869)摘要：结合半开式叶轮的结构特点和优势，在单轴离心鼓风机和压缩机的产品改进设计中，通过几个实例，分析了应用半开叶轮的设计要点，通过结构优化，减小了机器尺寸，节约了制造成本和维护成本，并针对半开式叶轮应用中的常见问题，提出

2、了一些改进建议。关键词：离心鼓风机；离心压缩机；单轴；半开式叶轮中图分类号：TH43文献标识码：Adoi：lO．3969／j．issn．1002-6673．2016．02．014TheApplicationoftheSemi-openImpellerinSingleShaftCentrifugalCompressorsZHANGPeng-Fei(ShenyangBlowerWorksGroupCo．，Ltd．，ShenyangLiaoning110869，China)Abstract：Combinationofsemi—openimpeller

3、structurecharacteristicsandadvantages．insingle—sh旋centrifugalblowerandcompressorproductimprovingdesign，throughseveralexamples，analyzedtheapphcationofsemi—openimpeUerdesignkeypoints．Throughstructuraloptimization，todecreasethesizeofthemachineandreducethemanufacturingCOStandmai

4、ntenancecost，andaimingatthecommonproblemsinapphcationofsemi—openimpeller，putsforwardsomeSuggestionsforimprovement．Keywords：centrifugalblower；centrifugalcompressor；single—shaft：semi—openimpeller0引言传统的单轴离心鼓风机或压缩机通常采用闭式叶轮型式，随着石油化工、煤化工、冶金等行业的工艺技术进步。对风机的需求趋向于大流量、高压比发展，在满足工艺流程要求的前

5、提下，如何提高风机的效率及可靠性、降低制造成本和运行维护成本．成为风机制造厂和用户共同关注的焦点。1压缩机叶轮型式的选择在离心式压缩机的设计中。当整机压比确定时．尽可能使级数减少，减小压缩机整体尺寸，以节约压缩机的制造和维护成本。而减少压缩机的级数可通过提高单级叶轮压比来实现。以多变压缩过程为例。能量头与叶轮压比的关系式如下【1】：盟hPd={rRTi。[811]=TU22修稿日期：2015—12—10作者简介：张鹏飞(1979-)，男，河北人，硕士，高级工程师。从事压缩机新产品开发与设计工作。式中：h一一多变能量头；m一多变指数；R一气体常数

6、；Tm_进口温度；￡一压比；T一叶轮能头系数；u2_叶轮圆周速度。由上式可以看出，提高能头系数f和圆周速度U：是提高叶轮压比的直接途径．能头系数由叶轮的模型级结构特性决定。当叶轮模型级开发完成后，压缩机单级压比主要取决于叶轮圆周速度．而叶轮圆周速度通常受叶轮材料的强度制约。如果不考虑压缩介质的影响，仅从材料力学角度考虑，通过大量的有限元分析及试验验证表明，采用目前常用的高强度合金钢材料制成的叶轮．闭式叶轮的圆周速度通常不大于320m／s，而半开式叶轮的圆周速度可以达到400～450m／s。因此．半开式叶轮成为离心压缩机设计的首选叶轮型式。2半开

7、式叶轮的特点与闭式叶轮相比，半开式叶轮有以下特点：(1)一般采用后弯式叶片，出口安装角较大，能量头系数高。(2)流动模型通常采用三元流结构设计，包括与其匹配的扩压器、排气蜗壳等固定元件，均进行优化设计，以35·产品与市场·提高整级的气动性能。(3)大多数半开式叶轮设计为较小的轮毂比，用于轴向进气的悬臂结构。(4)叶片顶部的定子部件设计为与叶片子午线匹配的导流环，也称为型环，型环与叶片之间设计为较小的间隙。(5)叶片与轴盘为一体结构，叶片铣制加工或精密铸造。基于以上特点，半开式叶轮被广泛用于离心压缩机设计中。3单轴离心压缩机的优化设计半开式叶轮最

8、初用于小型的齿轮组装式多轴离心压缩机．相对于单轴离心压缩机．多轴压缩机的高速转子结构紧凑，支撑中心跨距相对较短，允许更高的转速，以使半开式叶轮获得更高