压缩机寿命试验装置分析及设计

大型风机结构与气动性能试验分析

第一章绪论

1.1 课题研究背景及意义

在现代技术的日益进步的情况，风机的存在是必不可少的。风机不仅在各个领域里都占有一席之地，而且正在处于稳步上升发展状态。日常生活中，风机也已经是人类生活不可或缺的一部分了。

风机是依靠输入的机械能，提高气体压力并排送气体的机械，它是一种从动的流体机械。风机是我国对气体压缩和气体输送机械的习惯简称，通常所说的风机包括通风机，鼓风机，压缩机以及罗茨鼓风机，离心式风机,回转式风机,水环式风机,但是不包括活塞压缩机等容积式鼓风机和压缩机。气体压缩和气体输送机械是把旋转的机械转换为气体压力能和动能，并将气体输送出去的机械。

图1-1 离心风机

风机广泛用于工厂、矿井、隧道、冷却塔、车辆、船舶和建筑物的通风、排尘和冷却；锅炉和工业炉窑的通风和引风；空气调节设备和家用电

器设备中的冷却和通风；谷物的烘干和选送；风洞风源和气垫船的充气和推进等。

风机的工作原理与透平压缩机基本相同，只是由于气体流速较低，压力变化不大，一般不需要考虑气体比容的变化，即把气体作为不可压缩流

体处理。

图1-2 高压风机

图1-3 风机运行曲线

风机的性能参数主要有流量、压力、功率，效率和转速。另外，噪声和振动的大小也是主要的风机设计指标。流量也称风量，以单位时间内流经风机的气体体积表示；压力也称风压，是指气体在风机内压力升高值，有静压、动压和全压之分；功率是指风机的输入功率，即轴功率。风机有效功率与轴功率之比称为效率。风机全压效率可达90％。

1.2 课题研究主要内容

我国目前中小容量机组(200MW及以下)在火电厂中占相当大的比例，这些机组的监控模式为模拟控制系统加以常规仪表为主的数据采集系统。这种监控模式存在着检修维护工作量大、没有可靠的历史记录等缺点。而且常规模拟仪表也进入老化淘汰期，设备可靠性明显降低，某些仪表的备品备件也得不到保障，因此中小型机组监控系统的技术改造工作已势在必行。结合我国国情，借鉴国内类似系统的研制经验，开发出一套经济实用的FDC-Ⅱ型分布式发电厂运行实时数据监测系统，既可用于中小机组技术改造，又可应用于变电站、供电局等电力生产、管理部门。

图1-4 数据采集系统

数据采集是指从传感器和其它待测设备等模拟和数字被测单元中自动采集信息的过程。数据采集系统是结合基于计算机的测量软硬件产品来实现灵活的、用户自定义的测量系统。比如条码机、扫描仪等都是数据采集工具（系统）。

图1-5 数据采集

用来批量采集网页，论坛等的内容，直接保存到数据库或发布到网络的一种信息化工具。可以根据用户设定的规则自动采集原网页，获取格式网页中需要的内容，也可以对数据进行处理。比如乐思（Knowlesys）数据采集系统等。

目前我国国产机组热控装置的质量和主辅机的可控性不尽人意，设计、安装、调试、运行水平等都存在一些问题，针对这一现状设计了FDC-Ⅱ型分布式发电厂运行实时数据监测系统。它是只有监视功能而没有控制功能的计算机监视系统，即数据采集系统——DAS。

该系统可以采集的发电厂运行数据包括电气参数和非电气参数两类。其中电气参数主要有电流、电压、功率、频率等模拟量，断路器状态、隔离开关位置、继电保护动作信号等开关量以及表示电度的脉冲量等。而非电气参数种类较多，既可以是采集火力发电厂运行中的各种温度、压力、流量等热工信号，也可有水电厂中的水位、流速、流量等水工信号，还可以采集诸如绝缘介质状态、气象环境等其它信号。

该系统还包括用VisualC++开发的后台处理软件，主要有数据处理、数据库管理、实时监视、异常处理、统计计算及报表、性能分析及运行指导等功能。

该系统具有如下特点：

a.数据采集通用性较强。不仅可采集电气量，亦可采集非电气量。电气参数采集用交流离散采样，非电气参数采集采用继电器巡测，信号处理由高精度隔离运算放大器AD202JY调理，线性度好，精度高。

b.整个系统采用分布式结构，软、硬件均采用了模块化设计。数据采集部分采用自行开发的带光隔离的RS-485网，通信效率高，安全性好，结构简单。后台系统可根据实际被监控系统规模大小及要求，构成485网、Novell 网及WindowsNT网等分布式网络。由于软、硬件均为分布式、模块化结构，因而便于系统升级、维护，且根据需要组成不同的系统。

c.数据处理在WindowsNT平台上采用VisualC++语言编程，处理能力强、速度快、界面友好，可实现网络数据共享。

d.整个系统自行开发，符合我国国情。对发电厂原有系统的改动很小，系统造价较低，比较适合中小型发电厂技术改造需要。

1.3 风机概述

风机主要由风叶、百叶窗、开窗机构、电机、皮带轮、进风罩、内框架、机壳、安全网等部件组成。开机时由电机驱动风叶旋转，并使开窗机

构打开百叶窗排风。停机时百叶窗自动关闭。

风机按使用材质分类可以分好几种，如铁壳风机（普通风机）、玻璃钢风机、塑料风机、铝风机、不锈钢风机等等

风机分类可以按气体流动的方向，分为离心式、轴流式、斜流式（混流式）和横流式等类型。

风机根据气流进入叶轮后的流动方向分为：轴流式风机、离心式风机和斜流(混流)式风机。

风机按用途分为压入式局部风机(以下简称压入式风机)和隔爆电动机置于流道外或在流道内，隔爆电动机置于防爆密封腔的抽出式局部风机(以下简称抽出式风机)。

风机按照加压的形式也可以分单级、双级或者多级加压风机。如4-72是单级加压，罗茨风机则是多级加压风机

风机按照用途划分可以分为：轴流风机、混流风机、罗茨风机、屋顶风机、空调风机等。

风机按压力可分为低压风机,中压风机,高压风机。

风机选型是一个技术性很强的工作，具体的选型方法也很多，比如：按无因次特性曲线选型、按对数坐标曲线选型、按有因次特性曲线或性能表选型、变型选型、按管网阻力选型等，目前还有通过Web网上选型系统和运用专门的选型软件来选型。方法纷繁复杂，有的方法的掌握需要一定的专业知识。

对于一般业务人员，熟悉和掌握有因次性能表选型和风机专门的选型软件两种方法就可以了。这两种方法简单容易操作。选用风机时，首先根据所需要风机的风量、全压这两个基本参数，就可以通过风机的有因次性能表（各家风机产品说明书都有相关数据）确定风机的型号和机号，这时可能不止一个产品满足要求；这时再结合风机用途、工艺要求、使用场合等，选择风机的种类、机型以及结构材质等以符合所需的工作条件，力求使风机的额定流量和额定压力，尽量接近工艺要求的流量和压力，从而使风机运行时使用工况点接近风机特性的高效区。具体原则如下：在选择通风机前，应了解国内通风机的生产和产品质量情况，如生产