風機作為各行各業(yè)的配套產(chǎn)品，廣泛應用于地鐵通風、礦冶通風、樓宇換氣通風，空調(diào)設備等。然而，風機作為工業(yè)生產(chǎn)中主要的能源消耗設備及噪聲來源之一，其科技含量的提升和加工制造工藝的創(chuàng)新與優(yōu)化對節(jié)約資源和環(huán)境保護有著重要的意義。在現(xiàn)有防爆離心式風機的基礎上，通過對引風機葉輪的改造，在不進行電機技術(shù)改造的情況下，對引風機進行技術(shù)改造，提高引風機的出力，以滿足反硝化和靜電沉淀的總阻力。據(jù)統(tǒng)計，風機的電能消耗約占全國發(fā)電量的8～10%，因此提高風機的效率和運行效率是十分必要的。

防爆離心式風機廣泛應用于鋼鐵、水泥、化工等特種行業(yè)。其結(jié)構(gòu)特點是葉輪的寬徑比小、內(nèi)外徑比小、由長短葉片間隔且均勻分布，性能特點是壓力系數(shù)高、流量系數(shù)小，因此通常應用于高壓小流量的場合，但由于葉輪葉道較長，導致其內(nèi)部流動損失較大，通常效率較低。并且由于其葉片結(jié)構(gòu)復雜，加工困難，加工成本較高，經(jīng)濟效益差，所以很多風機企業(yè)放棄了批量生產(chǎn)的計劃，甚至不生產(chǎn)，造成了市場貨源短缺，因此進一步的研究如何提高防爆離心式風機效率，改善其加工工藝具有十分重要的意義。針對防爆離心式風機機存在的以上問題，提出了“XQ斜槽式離心風機流場關(guān)鍵部件改進設計研究”的課題。因此，本文通過改變防爆離心式風機葉輪的結(jié)構(gòu)參數(shù)和數(shù)值計算方法，對改進后的風機性能進行了評價和分析。本課題與某風機企業(yè)合作，對此型號風機結(jié)構(gòu)進行改進設計，提高其性能。該課題的成功進行不僅會提高風機的效率，降低能源消耗，還會將風機的科學設計理念帶入企業(yè)，改善現(xiàn)在中、小、微風機企業(yè)粗放型生產(chǎn)的現(xiàn)狀。

實際上，防爆離心式風機相同部件的各類丟失中，甚至不同部件的丟失之間都是彼此相關(guān)，彼此影響的。經(jīng)過考慮各部件丟失之間的相關(guān)聯(lián)系，并以很多的實驗資料和現(xiàn)代計算方法為基礎，得到了具有理論根據(jù)和實際使用價值的風機及丟失模型。為了保證離心風機工作的可靠性，風機的前蓋與集流器之間和蝸殼與轉(zhuǎn)軸之間，都要保持必定的空隙。將原型風機的計算結(jié)果與原始測量數(shù)據(jù)進行了比較，詳細分析了SSTK-U湍流模型計算結(jié)果的準確性，即離心風機的數(shù)值計算。這些空隙都將引起風機的走漏丟失，走漏丟失一般包含外走漏與內(nèi)走漏兩種。一般情況下，稱蝸殼與轉(zhuǎn)軸之間的走漏為外走漏，但由于外走漏的值比較小，一般忽略不計。

氣體流經(jīng)防爆離心式風機葉輪前盤與集流器之間的走漏形成循環(huán)活動，白白消耗掉葉輪的能量。這種丟失稱為內(nèi)走漏丟失。選用數(shù)值計算方法對離心風機的走漏丟失特性進行了研究，經(jīng)過選用A型和B型防渦圈，不僅降低了旋渦的選裝強度，還有用的降低了風機的走漏丟失。在遠場噪聲計算中，隨著受流點到葉輪中心距離的增加，風機噪聲值呈下降趨勢。并且在兩種防渦圈中，B型的防渦圈節(jié)能作用更好。

輪盤沖突丟失

防爆離心式風機葉輪旋轉(zhuǎn)時，葉輪的前盤和后盤外外表與其周圍的氣體發(fā)生沖突。因而發(fā)生的丟失，

稱為輪盤沖突丟失。這種內(nèi)部運動引起的能量丟失，盡管具有流力丟失的特色，可是這種丟失只造成功率的損耗，并不會降低風機的壓力，所以叫做輪盤丟失或許內(nèi)部機械損失。

因此，防爆離心式風機選擇了LHS方法對離心風機的實驗數(shù)據(jù)進行采集。防爆離心式風機在實驗的初始階段，收集的數(shù)據(jù)不應超過總實驗數(shù)據(jù)的25%。假設收集的總數(shù)據(jù)n=10天（d為輸入變量的維數(shù)），初始實驗中收集的實驗數(shù)據(jù)n 0應滿足n 0<0.25n=2.5d的要求，因此本文采用n 0=0。實驗初期采用25N作為實驗數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)采集的硬件實現(xiàn)方案如圖1所示。首先，用傳感器測量被測通風機的入口壓力、溫度、流量和轉(zhuǎn)速。然后將測量數(shù)據(jù)通過總線傳輸?shù)紻AQ數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。防爆離心式風機的DAQ數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)通過I/O設備將數(shù)據(jù)打包到上位機中。本文采用N-S方程和SSTK-U湍流模型計算了防爆離心式風機在不同工況下的穩(wěn)態(tài)，并根據(jù)公式計算了設計工況下離心風機的壓力、軸功率和效率。由于變量之間的維數(shù)差異，采集到的數(shù)據(jù)沒有直接應用于模型訓練，因此有必要對數(shù)據(jù)進行規(guī)范化，即將無量綱數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為無量綱數(shù)據(jù)，并將采集到的數(shù)據(jù)映射到[0,1]的范圍內(nèi)，以提高模型的收斂速度和精度。模型。模型訓練和模型驗證離心風機性能預測模型的訓練結(jié)構(gòu)如圖2所示。該結(jié)構(gòu)可分為兩部分：數(shù)據(jù)采集與處理和模型訓練。前者主要完成實驗數(shù)據(jù)的采集和處理，后者實現(xiàn)了性能預測模型的建立和驗證。首先，采用LHS方法采集離心風機的實驗數(shù)據(jù)（入口溫度、壓力、流量和風機轉(zhuǎn)速），并對防爆離心式風機數(shù)據(jù)進行處理，用于LSSVM模型。