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如何选择非标风机设计方案?
2021-06-24 22:16:02
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  如何选择非标风机设计方案?


  非标风机设计时通常给定的条件有:容积流量、全压、工作介质及其密度(或工作介质温度),有时还有结构上的要求和特殊要求等。


  对非标风机设计的要求大都是:满足所需流量和压力的工况点应在最高效率点附近;最高效率值要尽量大一些,效率曲线平坦;压力曲线的稳定工作区间要宽;非标风机结构简单,工艺性好;材料及附件选择方便;有足够的强度、刚度,工作安全可*;运转稳定,噪声低;调节性能好,工作适应性强;非标风机尺寸尽可能小,重量轻;操作和维护方便,拆装运输简单易行。


  然而,同时满足上述全部要求,一般是不可能的。在气动性能与结构(强度、工艺)之间往往也有矛盾,通常要抓住主要矛盾协调解决。这就需要设计者选择合理的设计方案,以解决主要矛盾。例如:随着非标风机的用途不同,要求也不一样,如公共建筑所用的非标风机一般用来作通风换气用,一般最重要的要求就是低噪声,多翼式非标风机具有这一特点;而要求大流量的非标风机通常为双吸气型式;对一些高压非标风机,比转速低,其泄漏损失的相对比例一般较大。


  非标风机设计时几个重要方案的选择:


  (1)叶片型式的合理选择:常见非标风机在一定转速下,后向叶轮的压力系数中Ψt较小,则叶轮直径较大,而其效率较高;对前向叶轮则相反。


  (2)非标风机传动方式的选择:如传动方式为A、D、F三种,则非标风机转速与电动机转速相同;而B、C、E三种均为变速,设计时可灵活选择非标风机转速。一般对小型非标风机广泛采用与电动机直联的传动A,,对大型非标风机,有时皮带传动不适,多以传动方式D、F传动。


  对高温、多尘条件下,传动方式还要考虑电动机、轴承的防护和冷却问题。


  (3)蜗壳外形尺寸的选择:蜗壳外形尺寸应尽可能小。对高比转数非标风机,可采用缩短的蜗形,对低比转数非标风机一般选用标准蜗形。有时为了缩小蜗壳尺寸,可选用蜗壳出口速度大于非标风机进口速度方案,此时采用出口扩压器以提高其静压值。


  (4)叶片出口角的选定:叶片出口角是设计时首先要选定的主要几何参数之一。为了便于应用,我们把叶片分类为:强后弯叶片(水泵型)、后弯圆弧叶片、后弯直叶片、后弯机翼形叶片;径向出口叶片、径向直叶片;前弯叶片、强前弯叶片(多翼叶)。表1列出了非标风机中这些叶片型式的叶片的出口角的大致范围。


  (5)叶片数的选择:在非标风机中,增加叶轮的叶片数则可提高叶轮的理论压力,因为它可以减少相对涡流的影响(即增加K值)。但是,叶片数目的增加,将增加叶轮通道的摩擦损失,这种损失将降低非标风机的实际压力而且增加能耗。因此,对每一种叶轮,存在着一个最佳叶片数目。具体确定多少叶片数,有时需根据设计者的经验而定。根据我国目前应用情况,在表2推荐了叶片数的选择范围。


  (6)全压系数Ψt的选定:设计非标风机时,实际压力总是预先给定的。这时需要选择全压系数Ψt,全压系数的大致选择范围可参考表3。


  (7)离心叶轮进出口的主要几何尺寸的确定:叶轮主要尺寸示于图1。叶轮是非标风机传递给气体能量的唯一元件,故其设计对非标风机影响甚大;能否正确确定叶轮的主要结构,对非标风机的性能参数起着关键作用。它包含了非标风机设计的关键技术--叶片的设计。而叶片的设计最关键的环节就是如何确定叶片出口角β2A。

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  非标风机关键技术的设计分析


  在设计非标风机时,关键就是掌握好叶轮叶片出口角β2A的确定。


  根据叶片出口角β2A的不同,可将叶片分成三种型式即后弯叶片(β2A<90℃),径向出口叶片(β2A=90℃)和前弯叶片(β2A>90℃)。


  三种叶片型式的叶轮,目前均在非标风机设计中应用。前弯叶片叶轮的特点是尺寸重量小,价格便宜,而后弯叶片叶轮可提高效率,节约能源,故在现代生产的非标风机中,特别是功率大的大型非标风机多数用后弯叶片。


  现代前弯叶片非标风机效率,比老式产品已有显著提高,故在小流量高压力的场合或低压大流量场合中仍广为采用。


  径向出口叶片在我国已不常用,在某些要求耐磨和耐腐蚀的非标风机中,常用径向出口直叶片。


  非标风机叶轮设计时还必须考虑到比转速与叶片型式存在一定的关系(例表4),故在确定叶片出口角的同时,必须综合考虑三种叶片型式对压力、径向尺寸和效率的影响,再综合表1和表4之后确定。


  正确确定了非标风机叶轮叶片出口角β2A将为叶轮其它主要几何尺寸的确定奠定了坚实的基础,从而对整台非标风机的性能起着关键的作用。


  非标风机质量在非标风机市场中的重要性


  在追求风电健康、持续发展的中国,风电设备制造商决胜市场的法宝不外乎三点:首先是产品质量,其次是度电成本,然后是产品的价格。目前,中国非标风机市场上存在价格方面的竞争。但价格并不是决定一切的因素,如果是为了谋求价格而牺牲质量的话,最后买单的还是客户。作为厂商,现在可能是降低了成本,但今后的路还很长,一些零部件的问题暴露以后仍然需要追加成本。


  发生质量问题后,追加的成本主要体现在两方面:不仅要进行维修、维护,如果非标风机处于不正常的工作状态,发电时间的浪费也将被计入成本。综合看来,非标风机的售价低,并不能保证20年运行中的度电成本最低。而我们更看重后者,因此不会在中国市场上“拼”非标风机的价格。


  在中国,一个新的发展趋势是设备商中有越来越多的企业上市,因此,作为企业就要考虑盈利状况。投资者会横向比较,选择收益最好的公司去投资。所以,这样的变化有利于行业中非标风机价格的理性化。


  在中国市场上,如果单纯地售卖非标风机,可能面临更高的风险性和相对单一的利润来源。在中国,一些设备商开发风电场,是因为市场竞争太激烈,卖不出去干脆自己开发。


  要在激烈的竞争中充分发挥企业独特优势,技术研发、开发新的项目和产品必不可少。


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  发生质量问题后,追加的成本主要体现在两方面:不仅要进行维修、维护,如果非标风机处于不正常的工作状态,发电时间的浪费也将被计入成本。综合看来,非标风机的售价低,并不能保证20年运行中的度电成本最低。而我们更看重后者,因此不会在中国市场上“拼”非标风机的价格。


  在中国,一个新的发展趋势是设备商中有越来越多的企业上市,因此,作为企业就要考虑盈利状况。投资者会横向比较,选择收益最好的公司去投资。所以,这样的变化有利于行业中非标风机价格的理性化。


  在中国市场上,如果单纯地售卖非标风机,可能面临更高的风险性和相对单一的利润来源。在中国,一些设备商开发风电场,是因为市场竞争太激烈,卖不出去干脆自己开发。


  要在激烈的竞争中充分发挥企业独特优势,技术研发、开发新的项目和产品必不可少。


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