Ξ对旋风机两级功率特性的对比研究西安科技学院西北工业大学王军宋文艳摘要用混合设计法对某台对旋风机进行了改进设计,通过设计前后样机两级功率的性能实验对比分析,探讨了两级功率不匹配的原因。试验表明,两级电机的功率匹配好坏,直接影响着对旋风机性能的改善程度。关键词对旋风机功率匹配性能试验对比对旋式轴流风机主要由两反向旋转的转子、两台电机等主要部件组成,现在市场上使用的多是无导叶式结构,具有全压高、反风容易、效率高的特点,是矿井、隧道等远距离送风工程通风的理想设备。旋式风机的混合设计方法,进行了改进设计和两级功率匹配及性能试验,结果表明,风机性能的改善与功率的匹配有很大的关系。设计良好的对旋风机,除在设计时满足气动匹配、几何匹配条件外,应在风机工作期间,保持两级电机功率的合理匹配。1问题的提出2原机型与新机型的结构对比国产的对旋风机多为板式结构,因生产条件与试验设备手段落后,产品存在两级功率不匹配,效率低、工作范围窄的缺陷,与国外同类产品存在着较大的差距[1、2],用户在使用中往往存在单电机过早损烧而且工作效率低的问题,无法满足正常工作的需要。针对这一问题,我们对某台对旋式轴流风机进行了两级功率匹配的试验分析,以寻找两级功率不平衡的根源,用文献[3]中提出的对原机型与新机型的结构对比在同一设计点参数下,不改变原有风机的风筒、电机、集流器、扩散器等部件(图1),仅对叶轮进行气动改进设计,适当控制了新机型的轴、径向间隙,并采用了近年来风机技术的新成果[4],运用混合设计方法,两级动叶轮采用等压分配设计,适当考虑到气流在轮毂与叶顶部位流动的附面层损失与二次流损失,沿图1对旋式轴流风机的结构收稿日期:2000—04—11试验研究流体机械2000年第28卷第11期6径向采用不同流型完成叶片的扭曲,理论上保证两级叶轮的功率匹配良好。新设计的叶轮与原叶轮有很大区别,改进前后风机的主要变化见表1。计,针对原机型存在的问题,适当提高了二级叶片顶部的作功能力,使两级的功率匹配得到了明显的改善。图4给出了新机型对旋风机的两级功率特性。显然,新机型风机二级的作功能力提高,功率特性随流量的变化下降缓慢;一级电机的功率特性随流量的变化比原机一级的功率特性有明显的降低,特性曲线变化平坦,电机能够平稳地工作。一、二两级电机功率的差异减小,两级匹配趋于合理。整机的性能特性测试(图3中曲线2)表明,工作区间扩大,最高全压效率达到了8513%,表1新机型与原机型的主要结构参数对比3两级功率的匹配性能试验以及结果分析311原机型对旋风机的功率匹配与性能试验原机型对旋式风机采用孤立翼型法设计,流型采用等环量规律,产品在使用时存在两级功率严重失调问题。图2为原机型性能测试的结果,从两级电机功率变化看,一级电机的功率变化幅度不大,电机一直处于满负荷运行;二级电机的功率随着流量的增大而减小,在运行区内始终处于大马拉小车的状态,影响整机性能的提高,图3中曲线1为原机型的测试特性。显然高效工作范围窄,限制了效率的提高,最高全压效率仅达到7615%,在使用中,往往因一级电机过载烧坏而停止使用。图3某台对旋风机改进前、后的性能对比原机型:Z1=11,Z2=9,θ1=3817°,θ2=26°新机型:Z1=13,Z2=11,θ1=3215°,θ2=23°313改进前后的功率匹配特性分析由图2可以看出改进前,两级电机在不同工况下工作时,功率特性的变化差异很大,一级叶轮始终在满负荷工作,二级叶轮承担的加功量很小。显然,整机在工作中,二级反而成了风机运行中的阻力,尤其是在大流量区时,风机的压头主要依靠一级动叶轮来完成,而二级几乎不起作用。在450～500m3Πmin大流量范围内,二级电机的输出功率只达到额定功率的50%～20%,二级损失掉了额定功率50%～80%的加功能力,导致了风机风压、风量的明显降低、效率低、工作区间减小的问题。图3显示出新改进设计的风机,适当降低了一级的加功量,通过二级叶轮提高了作功能力,使二级的功率在大流量区内(400～500m3Πmin)的变化平缓,二级电机加功能力始终在额定功率图2原机型两级功率特性312新机型对旋风机的功率匹配与性能试验混合设计法将孤立法的特点与平面叶栅法的特点结合,两级采用等压分配,流型沿径向叶高不同位置采用不同扭曲...