转炉煤气鼓风机叶轮动力学与裂纹分析

发布时间：2020-11-06 11:58

　　 钢铁行业在我国发展迅速，风机在钢铁厂使用越来越广泛，对风机结构的性能要求也变得更高。厂房中的风机在其频繁的使用过程中，均出现了不同程度的裂纹，严重危害生产安全。转炉煤气鼓风机是用于将旋转产生的机械能，转换成煤气总压增加而使煤气连续流动的动力驱动机械，保证风机的安全使用是钢铁生产中的重要工作之一。课题通过对某钢厂的离心风机进行力学分析的研究和流场分析，提出针对裂纹问题的维护加固策略，并确定最终的方案实施，保证风机裂纹问题解决的有效性。 首先，对风机结构力学的分析，叶轮在工作状态下，由于材料本身、转子振动或者加工工艺等原因，都很可能产生表面裂纹。并对叶轮转子各部件进行强度校核，分别计算出对应的安全系数值，找到强度是否是裂纹产生原因之一。对风机表面加固，重新计算强度，分析强度的改变。 其次，建立双吸式离心风机的三维仿真分析模型，应用ANSYS有限元分析软件分别进行静、动态特性分析。通过静态分析，了解风机叶轮结构的应力分布状态，确定叶轮产生裂纹的应力中区域以及最大应力值；通过模态分析，提取叶轮的固有频率及振型图，了解叶轮转子结构的弯曲刚度和扭转刚度的分布情况； 最后，利用Fluent软件对风机内流场进行定常的数值模拟，获得叶轮转子与蜗壳流域的气流压力脉动情况，观察叶轮流场的特征现象并分析。通过叶轮的单向流固耦合模拟来研究定常气动力对叶轮振动特性的影响，为风机设计及安全运行提供理论依据。
【学位单位】：武汉科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2015
【中图分类】：TF341.1
【部分图文】：

并提出合理的改进措施。目前，某炼钢厂的转炉煤气风机主要用于炼钢过程煤气的运输，工作环境粉尘多，湿度大且有腐蚀性。厂内煤气风机的转子出现几条不同程度的明显裂纹（如图1.1所示）。在图 1.1 中，转子一共有 6 条裂纹。叶片上没有出现裂纹；前盘裂纹有 5 条，其中3 条接近端面边缘，2 条靠近轴心且在原盘面拼接的焊缝上（后打磨发现的裂纹 c），裂纹的走向是沿着叶片与盘面的焊缝的方向。后盘有 1 条裂纹也是靠近端面边缘。

第 2 章 有限元分析与 CFD 的基本理论1 有限元分析理论及软件介绍1.1 有限元分析的理论基础有限元分析(Finite element Analysis,FEA)是用简单问题来代替复杂问题，值分析的一种方法，求得的解不是准确解，而是近似解。有限元分析法广泛在工程中解决物理和数学问题，逐渐扩展到科学的其他领域。这种方法不仅高、计算准确，而且十分有效。有限元方法从 1870 年 Rayleigh 提出了试函变分方法，Gauss 采用的加权残值法，以及后来的 1943 年 Courant 研究出连函数，迅速地发展到现在的有限元方法[38]。有限元方法还包括了数学上的差值法和工程上的直接连续单元发展过来。

图 3.1 风机的类别较多的是离心风机、轴流风机和罗茨型风机，针场分析等。离心风机是气体在转动叶片产生的离动，又可称为径流风机；而轴流风机是轴向的气流动。对比离心风机，轴流风机具有体积小、流，结构上会存在一定的差异，但是大体的结构组导流板、联轴器等。裂纹的煤气风机如图 3.2.所示，为转炉的一次烟动力，是单级离心式鼓风机。转炉煤气风机主要机器（主要是电机）带动着转子结构在蜗壳的壳心的进气口吸入，气体在叶片的动力作用下，该最后进入导流板从出气口排出。主部件为叶轮与蜗壳，小风机的叶轮可直接安装电机皮带轮连接来安装设备。离心式风机通常是
【参考文献】

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本文编号：2873112