糧食烘干風(fēng)機(jī)以其和易調(diào)節(jié)等優(yōu)點(diǎn)已成為燃煤發(fā)電機(jī)組的送、引和一次風(fēng)機(jī)的優(yōu)選。葉片是軸流風(fēng)機(jī)的核心部件，決定風(fēng)機(jī)的性能; 而導(dǎo)葉是軸流風(fēng)機(jī)中重要的流通部件，其氣動(dòng)設(shè)計(jì)直接影響上下游流通部件的特性。研究表明，糧食烘干風(fēng)機(jī)的葉輪機(jī)械內(nèi)的流固耦合現(xiàn)象與流體機(jī)械各種故障的產(chǎn)生有直接關(guān)系。因此借助流固耦合的方法對(duì)導(dǎo)葉數(shù)目變化后風(fēng)機(jī)葉片的靜力結(jié)構(gòu)及振動(dòng)進(jìn)行研究具有重要的現(xiàn)實(shí)意義和工程價(jià)值。隨著對(duì)旋風(fēng)機(jī)的廣泛應(yīng)用，風(fēng)機(jī)的振動(dòng)和噪聲除性能外，越來(lái)越受到人們的重視。導(dǎo)葉結(jié)構(gòu)、數(shù)目和安裝角度對(duì)提高流體機(jī)械的性能、降低糧食烘干風(fēng)機(jī)噪聲和減輕振動(dòng)具有明顯影響。利用試驗(yàn)對(duì)軸流泵有無(wú)導(dǎo)葉時(shí)的外特性進(jìn)行測(cè)試，表明在較優(yōu)工況下導(dǎo)葉可回收的旋轉(zhuǎn)動(dòng)能約占葉輪出口總能量的15. 7%，驗(yàn)證了導(dǎo)葉對(duì)提高能量利用率的作用。

模擬糧食烘干風(fēng)機(jī)導(dǎo)葉數(shù)

目不同時(shí)泵內(nèi)的壓力脈動(dòng)特征，指出導(dǎo)葉數(shù)變動(dòng)對(duì)導(dǎo)葉區(qū)流域及其下游流域的壓力脈動(dòng)具有一定影響，而對(duì)上游葉輪流域的流動(dòng)影響則較小。利用數(shù)值模擬方法對(duì)導(dǎo)葉與葉輪匹配進(jìn)行研究，表明導(dǎo)葉數(shù)目增加后模型壓力提高329Pa，軸功率降低1. 2 kW，效率提高6%。彎頭加折板式消聲器的組合消聲結(jié)構(gòu)，不僅能夠有效的改變氣流流通方向，增加通道長(zhǎng)度，提高空氣動(dòng)力性噪聲的消聲量，而且節(jié)約空間，組合形式靈活，具有廣泛的應(yīng)用前景。模擬了軸流風(fēng)機(jī)后導(dǎo)葉改變對(duì)風(fēng)機(jī)性能的影響，表明導(dǎo)葉數(shù)目減少4 片后全壓提升5. 4 Pa，效率提高0. 8%。

糧食烘干風(fēng)機(jī)利用模擬方法分析了級(jí)導(dǎo)葉結(jié)構(gòu)形式對(duì)某兩級(jí)動(dòng)葉可調(diào)軸流風(fēng)機(jī)性能的影響，表明長(zhǎng)短復(fù)合導(dǎo)葉對(duì)提升軸流風(fēng)機(jī)氣

動(dòng)性能方面好于單一長(zhǎng)度葉片式導(dǎo)葉。糧食烘干風(fēng)機(jī)在流固耦合模擬研究方面，利用CFX 和Ansys 對(duì)離心風(fēng)機(jī)葉輪的模擬表明，風(fēng)機(jī)氣動(dòng)性能基本不變，而較大變形量減少2. 5%，較大等效應(yīng)力增大3. 6%。失速工況下葉輪的靜力特性，指出氣動(dòng)力載荷對(duì)葉輪的總變形量有顯著的影響，對(duì)葉輪等效應(yīng)力分布的影響較小，糧食烘干風(fēng)機(jī)旋轉(zhuǎn)工作時(shí)的應(yīng)力及總應(yīng)變，驗(yàn)證了在流固耦合作用下風(fēng)機(jī)工作的強(qiáng)度要求。Dhopade模擬了低周疲勞與高周疲勞聯(lián)合作用對(duì)燃?xì)廨啓C(jī)葉片結(jié)構(gòu)與氣動(dòng)性能的影響。通過(guò)定期維護(hù)，及時(shí)檢查和更換風(fēng)扇滑塊和襯套等易損件，檢查葉柄裝置，潤(rùn)滑葉柄軸承，旋轉(zhuǎn)維護(hù)液壓缸，清洗油站和更換潤(rùn)滑油，清洗油冷卻器，調(diào)整適當(dāng)?shù)墓┯蛪毫ΑＴ诳紤]葉片和流域相互耦合狀態(tài)下，對(duì)大型軸流風(fēng)機(jī)葉片的氣動(dòng)彈性的模擬表明，考慮氣動(dòng)彈性的較大應(yīng)力幾乎是不考慮氣動(dòng)彈性的較大應(yīng)力的兩倍，由此證明在葉片安全性評(píng)估方面考慮氣動(dòng)彈性的必要性。綜上所述，目前對(duì)于軸流風(fēng)機(jī)的導(dǎo)葉數(shù)目改變研究只關(guān)注其氣動(dòng)性能，而對(duì)于葉輪靜力結(jié)構(gòu)和振動(dòng)情況研究較少。

因此，本文研究對(duì)象為某電廠660 MW 機(jī)組配套的動(dòng)葉可調(diào)軸流一次風(fēng)機(jī)，借助Fluent 軟件對(duì)其內(nèi)部流場(chǎng)進(jìn)行數(shù)值模擬，并借助Workbench 流固耦合模塊對(duì)葉片進(jìn)行靜力分析和預(yù)應(yīng)力下的模態(tài)分析，對(duì)導(dǎo)葉數(shù)目改變前后的葉輪安全性進(jìn)行評(píng)估，為風(fēng)機(jī)生產(chǎn)和改造提供參考依據(jù)。進(jìn)出口流量殘差小于10－5，各方向的速度及k、ε等參數(shù)的殘差小于10－4，認(rèn)為當(dāng)前計(jì)算達(dá)到收斂要求。

由于糧食烘干風(fēng)機(jī)動(dòng)葉片是扭曲葉片，網(wǎng)格單元選用帶含有10 個(gè)中間節(jié)點(diǎn)的四面體實(shí)體單元Solid187。分別采用20 萬(wàn)、30 萬(wàn)、55 萬(wàn)和60 萬(wàn)網(wǎng)格計(jì)算后，選擇設(shè)定單元大小15 mm，生成網(wǎng)格單元數(shù)量為30萬(wàn)、節(jié)點(diǎn)數(shù)量45 萬(wàn)，在計(jì)算時(shí)間和計(jì)算精度上為合適。對(duì)策：控制空氣預(yù)熱器出口排煙溫度不低于制造廠規(guī)定的較低溫度，防止低溫腐蝕和運(yùn)行空氣預(yù)熱器冷端部件堵塞。對(duì)葉片葉根部位施加固定約束，葉片整體施加離心力慣性載荷，對(duì)糧食烘干風(fēng)機(jī)葉片表面施加氣動(dòng)壓力載荷，其中氣動(dòng)壓力載荷是流體計(jì)算得到的壓力數(shù)據(jù)，采用流固弱耦合的方式加載到葉片表面，，在模擬糧食烘干風(fēng)機(jī)運(yùn)行范圍內(nèi)，模擬所得全壓、效率與試驗(yàn)樣本值的平均偏差分別為4. 2%、1. 8%，特別是在設(shè)計(jì)流量下為3. 4%和2. 2%，由此可確保數(shù)值模擬的真實(shí)可靠性，模擬結(jié)果可反映該風(fēng)機(jī)的實(shí)際運(yùn)行狀況，并且可以用于進(jìn)一步固體域的流固耦合模擬計(jì)算。

糧食烘干風(fēng)機(jī)的導(dǎo)葉數(shù)目改變后整體上不影響風(fēng)機(jī)性能的變化趨勢(shì)，全壓隨流量增大而減小，效率呈現(xiàn)先增后減的變化。q v表示風(fēng)機(jī)體積流量，導(dǎo)葉數(shù)目減少時(shí)，在qv ＜ 90 m3 /s 時(shí)全壓均得到提高，在高于此流量時(shí)僅方案二全壓低于原風(fēng)機(jī)，其中在導(dǎo)葉數(shù)目減少后，流量越小提升作用越明顯，方案三在qv = 80 m3 /s時(shí)，全壓提升效果明顯，提升數(shù)值為141 Pa。在第1個(gè)葉輪的旋轉(zhuǎn)作用下，糧食烘干風(fēng)機(jī)氣流的動(dòng)能和壓力勢(shì)能增加，并迅速流向第二個(gè)葉輪，第二個(gè)葉輪可以加速，以獲得更高的能量。糧食烘干風(fēng)機(jī)導(dǎo)葉數(shù)目增加時(shí)，在qv ＜ 85 m3 /s 時(shí)，方案四至六全壓得到有效提升，而qv ＞ 85 m3 /s 時(shí)，僅有方案四全壓得到提升。

比較兩種葉輪的固有頻率，糧食烘干風(fēng)機(jī)葉片角度可調(diào)的葉輪的頻率略高于葉片角度固定的葉輪。這是因?yàn)槿~片角度可調(diào)葉輪具有角度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，其輪轂稍寬，整體質(zhì)量大于葉片角度固定葉輪。模態(tài)質(zhì)量反映了質(zhì)量數(shù)對(duì)模態(tài)形狀的影響。在壓力損失要求不高時(shí)，增大消聲片的排片角度，有利于增加消聲量。葉片角度可調(diào)的葉輪的模態(tài)質(zhì)量較大，激振點(diǎn)和響應(yīng)點(diǎn)的模態(tài)值大于葉片角度固定的葉輪。模態(tài)剛度和阻尼系數(shù)基本相同，對(duì)應(yīng)的振幅較大，糧食烘干風(fēng)機(jī)葉片角度可調(diào)的葉輪的模態(tài)變形大于之前獲得的葉片角度可調(diào)的葉輪的模態(tài)變形。關(guān)于一致性。

糧食烘干風(fēng)機(jī)配套電機(jī)為高壓隔爆型三相異步電動(dòng)機(jī)，額定轉(zhuǎn)速2900r/min（48.33r/s），可調(diào)速。因此，當(dāng)電機(jī)在額定工況下運(yùn)行時(shí)，勵(lì)磁頻率為48.33Hz，避免了兩個(gè)葉輪的固有頻率，因此在額定工況下葉輪不會(huì)產(chǎn)生共振。隨著機(jī)組容量的增加，引風(fēng)機(jī)作為火力發(fā)電廠的重要輔機(jī)設(shè)備，其糧食烘干風(fēng)機(jī)運(yùn)行性能直接影響著機(jī)組的安全穩(wěn)定與經(jīng)濟(jì)性運(yùn)行。但是，需要注意的是，在調(diào)整電機(jī)轉(zhuǎn)速時(shí)，在上述葉輪固有頻率下，應(yīng)盡量避免電機(jī)頻率。

（1）考慮到礦山巷道開(kāi)挖中不同掘進(jìn)深度所需的風(fēng)量和壓力的差異，為避免淺層掘進(jìn)深度的高風(fēng)量和壓力影響井下人員的正常作業(yè)，造成不必要的功耗，在葉輪上增加葉片角度調(diào)節(jié)模塊。通過(guò)調(diào)節(jié)葉片角度來(lái)控制風(fēng)量和壓力的機(jī)構(gòu)。

（2）糧食烘干風(fēng)機(jī)利用ANSYS對(duì)兩種不同的葉輪結(jié)構(gòu)進(jìn)行了自由模態(tài)計(jì)算和分析。在葉輪結(jié)構(gòu)的每一級(jí)前后，都增加了葉片角度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。兩個(gè)葉輪陣列顯示了從葉片頂部到根部的彎曲變形和葉片兩側(cè)的扭轉(zhuǎn)變形。n/60，其中m為動(dòng)葉片數(shù)，n為風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，風(fēng)機(jī)兩級(jí)葉片數(shù)為14和10，兩級(jí)葉片通過(guò)頻率分別為676。由于角度可調(diào)結(jié)構(gòu)的葉片材料剛度小，變形稍大，存在葉根。扭轉(zhuǎn)變形小。