1、三元葉輪技術在煤氣鼓風機中的應用與實踐陳松澤趙春景/河北省邯鋼股份公司焦化廠摘要：主要論述了“全可控渦”三元葉輪設計與制造技術在煤氣鼓風機中應用與實踐，提出了在目前技術條件下鼓風機組節能降耗與升級改造的可行性。關鍵詞：離心式鼓風機；三元葉輪；改造；節能中圖分類號：TH442文獻標識碼：B文章編號：1006-8155（2007）06-0062-02The Application and Practice of 3-D Impeller Technique on Gas BlowersAbstract: The paper mainly discusses the application and

2、practice of 3-D impeller design and manufacturing technique of “all controlled vortex” on gas blowers, and points out the feasibility of energy-saving and upgrade reconstruction in blower units under the present technique condition.Key words: centrifugal blower; 3-D impeller; reconstruction; energy-

3、saving0 引言目前三元葉輪技術在國內外發展較為迅速，國內外三元葉輪設計可劃分成兩大類，一類是正命題設計方法，一類是逆命題設計方法。前者是先有葉輪的幾何形狀和尺寸再進行葉輪內流場分析，根據分析結果判斷葉輪設計的好壞，再去修改所設計葉輪的形狀和尺寸直到滿意為止，不難想象這類設計方法不僅要求設計人員具有很豐富的判斷和修改設計的經驗，而且設計周期長；后者是先有所希望的流場，后有可得到這一流場的葉輪幾何形狀和尺寸，它是利用三元流動正命題公式，通過輸入葉輪內兩或三根流線上的葉片壓力面與吸力面速度差沿流線的分布，通過一系列假定，實現了用已知流場求得葉輪幾何形狀和尺寸的反命題目的，由于它未能解決葉輪內全

4、部流場控制與葉片光滑加工之間的矛盾，只能控制葉頂和葉根兩條流線上的流動狀態，當葉片較寬或葉輪由軸向轉徑向曲率半徑（軸向尺寸）較小時，葉片高度上流場變化劇烈，則葉輪的流動效率將會下降甚至使計算設計發散。1“全可控渦”三元葉輪設計方法 “全可控渦”三元葉輪設計方法，解決了葉輪內全部流場控制與葉片光滑加工之間的矛盾，在設計時采用三元流動逆命題公式，輸入葉輪內全部流體質點的“渦”（速度環量RCu）分布，直接得到三元葉片的型面，從而達到控制葉輪內全部流體質點的速度分布。大大縮短了葉輪設計的計算時間，而且可確保寬葉片或小軸向尺寸條件下設計計算收斂。西安交通大學王尚錦教授發明的高效節能“全可控渦”三元流離心

5、式鼓風機設計與制造技術，這種技術制造的風機轉子其葉輪的子午面、回轉面及葉片型線設計中采用了任意曲面設計方法，改變了國外引進技術的“直線元素”三元葉輪只能自由控制葉頂和葉根兩個流體質點的運行狀態，可實現對葉輪內部全部流體質點運行狀態的控制，其效率可比一般三元流葉輪提高2以上，較二元設計的葉輪提高效率812,整機效率可達8486。“全可控渦”三元葉輪的制造加工采用整體銑制工藝，整體鍛件在數控加工中心直接將葉片銑制在輪盤上，以保證葉片形狀與氣動設計完全符合，這樣既保證了鼓風機效率，而且葉片與輪盤整體又可以保障葉輪強度。“全可控渦”兩體焊三元葉輪的輪盤和蓋盤均采用高強度合金鋼制成，并組焊成葉輪組件，并

6、且焊后采用整體熱處理進行工藝調質，這樣不僅可確保葉輪的整體晶粒組織細密，而且可以消除焊后應力，從而大大提高了葉輪運行的安全可靠性。定子擴壓葉片采用數控銑制安裝角度固定可調節式的機翼型葉片，創造了在需要變動機組與焦爐及管網匹配特性時的調整手段。2“全可控渦”三元葉輪技術的應用與實踐隨著我國焦化行業擴建、新建新焦爐的增多,對于已有相當規模的廠礦來講,焦爐系統增加后,老的煤氣回收系統中的鼓風機的回收能力就顯得不足了。以往解決這類問題的主要途徑有兩種:一是擴建風機機房增加新的風機,或更換舊有的風機;另一種是采用雙機并聯的運行方式,以達到提高煤氣的回收能力的目的。前者耗資巨大,后者不但操作困難,運行成本

7、高,而且減少了備用風機，嚴重地威脅到焦化生產的正常運行,因此上述兩種方法都有著各自的缺點。采用“全可控渦”三元葉輪技術對舊風機進行改造是完全可行的。采用“全可控渦”三元葉輪技術設計制造的節能型壓縮機轉子已廣泛應用于風機制造行業，目前成功應用該技術改造鼓風機的例子有很多，并獲得了良好的經濟效益，舉例如下。我廠現有兩臺D900-0.976/1.333型煤氣鼓風機,因生產工藝要求增大煤氣風機的容量，由當前4.5萬m3/h增大到6.1萬m3/h。2005年7月與西安交大賽爾聯系后,在不改變電機、增速機、風機外殼等情況下，只對風機的轉子和定子導流板進行了改造，采用了“全可控渦”三元葉輪技術設計制造了風機

8、轉子,增容改造為D1250-0.976/1.333,總壓頭不變,電機以前使用的是1000 kW電機,此次改造沒有考慮,經試車運行達到了生產設計要求,煤氣流量最大6.3萬m3/h,總壓頭30kPa,電機最大電流為97A,且運行穩定,兩臺煤氣風機改造費用總計98萬元,節約整機改造費用260萬元,經濟效益相當可觀。南昌鋼鐵公司煉鐵廠的D900-2.8/0.97-YDTZ40/55型鼓風機改造1，在不改變風機機殼的情況下，只對風機的轉子和定子導流板進行了改造，成功改型為D1160-3.0/0.97，運行指標均優于原風機，并將高爐利用系數提高了0.875t/m3d，創造了良好的經濟效益。南京鋼鐵公司焦化

9、廠的D750-2-1型煤氣鼓風機改造2，在不改變電機（630kW）、增速機、風機外殼等情況下，只對風機的轉子和定子導流板進行了改造，成功改型為D1000-1.25/0.95型煤氣風機，且運行指標均達到了設計要求，運行性能穩定可靠，節約了整機改造費用240萬元，且每年可降低運行電費113.5萬元（國內二元風機一般需要900kW，節電270kW，按0.48元/kW·h計算），經濟效益非常可觀。目前西安交大賽爾采用“全可控渦”三元葉輪技術設計制造的缸內靜葉可調型“全可控渦”三元葉輪煤氣離心式壓縮機組性能優越，較目前其它二元葉輪的效率提高了約12,較普通三元葉輪的效率提高了約3,且機組使用的電動機普遍較小，如濟南鋼鐵公司4臺D900風機使用的是630kW電機、重鋼焦化廠D1470風機使用的是1000kW電機、唐鋼集團D3000風機使用的是1600kW電機等。3結論（1）“全可控渦”三元流離心式鼓風機設計與制造技術是目前離心鼓風機中節能效果最明顯的；（2）利用“全可控渦”三元葉輪技術改造鼓風機是目前國內技術條件下最可行的手段，