除尘系统引风机粘灰振动分析及清灰系统优化

论文摘要

离心风机在工业生产中占有很重要的地位,常常给通风、除尘、输运等系统提供动力。在实际运行中,由于风机的工质中含有大量粉尘,风机叶轮粘灰严重,造成风机因振动而频繁停机进行清灰动平衡。本文分两个部分,前一部分针对某钢厂所使用的风机,建立了全尺寸的三维模型。用数值计算的方法得到风机内部流动的具体分布,并结合现场的检查,确定风机叶轮粘灰及磨损的原因。其中,粘灰的两个必要条件是:①粉尘到达叶轮粘灰位置;②粉尘到达叶轮的部位存在有利于粘灰的流场。风机进口处粘灰主要原因是粉尘粒子近垂直的撞击非工作面;出口处粘灰是由于非工作面处有涡旋的存在。文章的后一部分是理论分析,主要建立了风机转子的数学模型。从转子动力学的角度分析了风机粘灰振动的原因及现场快速判断方法。对于风机这类刚性转子,粘灰块脱落而引起的振动具有一阶性,这也是利用在线监测装置判断风机是否是粘灰振动的理论依据。由于工厂现在大多装有风机在线监测装置,如动平衡仪,使维护人员能从众多风机故障中迅速判断由于灰块脱落发生振动。最后,将所设计的喷头引入到风机系统中,根据数值模拟的结果和实际情况,对喷吹系统进行了改进,利用水代替空气,增大了喷吹介质的动能。同时对喷嘴结构和安装角度进行优化,提出了最佳安装方式是喷嘴与后盘垂直距离20mm,与后盘夹角20°。此外,介绍了长短叶片控制风机出口处粘灰的方法。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 本文研究背景及意义
• 1.1.1 研究背景
• 1.1.2 研究意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 风机叶轮粘灰机理研究现状
• 1.2.2 预防风机叶轮粘灰的措施和清灰方法研究现状
• 1.2.3 有发展潜力的几种清灰方式
• 第二章 风机现场调查及其粘灰原因分析
• 2.1 现场风机叶轮粘灰特点及原因分析
• 2.1.1 现场风机叶轮粘灰特点
• 2.1.2 粘灰原因理论分析
• 2.2 现场风机叶片表面磨损特点及原因分析
• 2.2.1 现场风机叶片表面磨损特点
• 第三章 离心风机内部流场的数值计算
• 3.1 流体机械内部流场数值模拟的现状
• 3.2 离心通风机内部流场的数值模拟理论基础
• 3.2.1 流体力学基本方程
• 3.2.2 代数方程组的离散
• 3.2.3 代数方程组的求解
• 3.2.4 湍流模型
• 3.2.5 非结构网格
• 3.2.6 双流体模型控制方程
• 3.2.7 计算流体力学的一般步骤
• 3.3 离心通风机内部流场的数值模拟结果
• 3.4 现场风机叶片表面磨损原因分析
• 第四章 风机粘灰振动原因的理论解释
• 4.1 离心风机的转子动力学模型
• 4.2 支承各向异性时离心风机叶轮的振动
• 4.3 离心风机转子粘灰块脱落的故障特征
• 第五章 喷水清灰理论计算及优化
• 5.1 水射流理论
• 5.1.1 射流的定义与分类
• 5.1.2 射流的分区结构
• 5.2 关于射流对固体或液体表面作用力的研究
• 5.3 表面射流在物体表面的分布及力的作用
• 5.4 旋转情况下水射流清灰的理论计算
• 5.5 旋转情况下数值模拟结果
• 5.6 喷嘴安装位置及角度的优化
• 第六章 结论及展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 读研期间发表论文