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猪场水帘_可逆式轴流风机的三维设计离心风机油封改造
1 引言
通常，在发生火灾等紧急情况下，要求风机具有反向通风能力 , 这种风机称为可逆风机，其翼型称为可逆翼型。对可逆风机的具体要求就是风机在正向和逆向送风时，都能具有良好的气动性能。文献［1,2］对可逆翼型进行了一些研究， S 型叶片是可逆风机中比较常用的一种叶片，但是，研究表明，这种正反向性能相同的双对称翼型在升力系数与失速攻角方面并不令人满意［1］。
有时并不要求正反向具有完全相同的性能要求，对地铁而言，为了保持地铁内良好的环境，正常情况下通风机都是常年在设计工况下工作的，从节能角度讲，当然希望风机具有较高的工作效率。但是，一旦地铁内发生火灾，要求风机必须得具有迅速反向排风的功能，由于这种状况极为罕见，因此，并不要求此时风机具有高效率，但要求排风量大。针对这一工程背景，受某风机制造厂的委托，对这类风机进行了设计研究。确认了风机运转中的流场结构是风机设计的基础，为此，根据轴流风机的三维雷诺平均 Navier-Stokes 方程来模拟其流道内的粘性流动。然后又仔细分析了流动中漩涡的产生机制，并结合风机正反向旋转速度、风量、风压和效率等要求，对地铁用可逆式轴流风机的叶型和装配角进行了设计，取得了良好的效果。
2 流动控制方程
在固连于风机的非惯性旋转坐标系下观察流体的绝对运动，流场是定常的。因此，将控制方程在非惯性的相对坐标系下表达对于计算来说是非常方便的。参照文献[3] ，相对坐标系下的控制方程可以写为下标 r 表示绝对量在相对坐标系的分量。
控制方程的空间离散采用的是中心有限体积格式，时间方向采用的是五步龙格 - 库塔法求解。
3 设计结果与讨论
由于三维风机粘性流场的计算非常耗时，所以无论是采用伴随方程法或是采用遗传算法等先进的设计方法，计算工作量都是难以承受的。经验表明，在设计工况下 , 叶片流道中的漩涡越小，风机的通风量将越大，并且由粘性引起的能量消耗将越小。因此，本研究从工程应用和工程实际需求出发，采用了流场结构分析和叶片外形调整相结合的办法来进行可逆式轴流风机的叶型和装配角的优选设计，以分别达到正、反向旋转速度下要求的风量和效率及全压。从数百个算例中优选出最后的设计方案 , 应该指出 , 在同等条件下 , 得到的优选结果不一定是最优的 , 可能还有一定的潜力可以挖掘。
我公司动力分厂3台蒸汽锅炉配套的Y4-73-11No14D型引风机、G4-73-11No14D型送风机和7-29-11No16D型排粉机(离心式通风机)，轴承箱端盖为铸铁件，油封采用接触式毡圈密封。由于长时间使用，油封毛毡磨损严重，已起不到密封效果,猪棚通风降温，渗油现象严重，润滑油损耗加大，设备周围环境污染加重，且一旦润滑油不足又未及时处理，将导致风机轴承损坏甚至引发设备故障，影响装置长周期运行。
1 轴承箱油封缺陷及失效分析
毛毡具有天然弹性，毡圈密封结构简单，安装方便，但缺点是密封圈与轴表面的压紧力小，自复位性和补偿性差，只适用于在线速度<5m/s的脂润滑和油润滑装置上使用；而我公司的上述几种风机轴承箱轴封处的线速度均在9m/s以上，显然毛毡密封不适合我公司的这几台风机。另外，运行过程中因轴承旋转、背帽离心甩油等使润滑油飞溅并气化，以及受油烟气不能及时排出的影响，轴承箱内实际为微正压，飞溅的润滑油沿着旋转轴流向毡圈，使毡圈很快吸油饱和并发生渗漏。
2 轴承箱油封结构改造
图1(a)是改造前轴承端盖简图。该轴封靠自然态毡圈密封润滑油，易泄漏，毡圈更换既费时又费力，且无法调节。过紧,养猪用什么风机，易发热烧损；过松，又易泄漏，而且端盖内表面不能很好地回油。在不改变设备原有零部件结构尺寸并保证互换性的基础上，将原毡圈密封形式改为填料压盖式密封[改后轴承端盖密封结构简图如图1(b)],猪场水帘降温，并赋予填料室和压盖1:15的锥度，以提高毡圈在压紧时的对中性和均匀性。如此不仅克服了毡圈更换困难、间隙不均、压力不均等缺点，而且降低了摩擦能耗，延长了毡圈寿命。改造后的端盖减轻了毡圈因吸附润滑油饱和后而产生的泄漏，同时在端盖内部增加回油槽，使润滑油能够及时地通过回油槽流到箱体底部，通过端盖上的迷宫密封使润滑油沿轴向衰减，保证流入毡圈的润滑油减少，对端盖轴封处泄漏起到了一定的缓解。此改造除加工改变改造部位的结构尺寸变化外，其他部位的结构尺寸不变。
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