离心风机比转速曲线型研究及软件开发

摘要：针对目前风机选型软件使用有因次选型模型和无因次风机选型模型存在的问题，基于风机相似定律，构建了一种离心风机选型优化模型。即用户给定设计参数:流量、全压、风机转速等，依据比转速公式及所选模型风机转速，可得到该模型风机在此比转速下的比转速曲线。通过求比转速曲线与所有模型风机性能曲线的交点，可得到各个模型风机在交点工况下运行时的效率和压力裕量。然后选出效率最高且压力裕量合适的模型风机型号。最后可将此模型风机的几何尺寸按比例放大或缩小得到满足用户设计要求的实际风机的几何尺寸，进而快速高效的实现风机选型。

关键词：离心风机比；转速曲线型；研究；软件开发 一、构建离心风机选型优化模型

已知设计工况的大气压 、入口压力 、设计流量Qa、全压PtF、入口密度Pin。

（一）计算等效压力

当气体压力低，气体在流经风机前后，压力变化很小，密度变化不大，可当作不可压缩流体处理。但当风机全压高于2500Pa时，需要考虑气体压缩性的影响［15］。需要引入风机全压修正系数，进行可压缩气体实际运行工况与不可压缩气体理想工况间性能参数的换算。

当PtF＜2500Pa时

[1]

（1）

当PtF≥2500Pa时

（2）

（3）

式中: 为实际风机等效全压;k为气体绝热指数。 （二）计算比转速

根据式(3)计算出的等效压力 以及设计工况参数，可计算出实际风机在设计工况参数运行时的比转速:

（4）

二、确定比转速曲线公式 根据式得出的比转速

。

(4)

，

推导出以转速为 的模型风机在比转速为 的比

[2]

转速曲线在此比转速曲线上的所有工况点计算所得的比转速均为

（5）

（一）确定风机系列

。

对于设计精良的风机，流动效率与容积效率均趋于稳定。如果模型与原型的转速相差不大(转速比值在1.1～1.2以内)，可以认为其机械效率相等。因此当两台风机相似时且对应工况点的比转速相等时，即

（6）

在模型风机与实际风机的任意相对应运行工况点，根据相似条件可得

（7）

（8）

（9）

将式(7)乘以式(8)再除以式(9)得

（10）

当模型风机与实际风机均处于最高全压工况点运行时，由式(7)可得

（11）

将式(11)除以式(8)可得

（12）

式中∶ 为模型风机流量;p.为模型风机的等效全压； 为实际风机所能提供的最高压力值;

为模型风机所能提供的最高压力值; 为实际风机的效率；

[3]

为模型风机的效率;a，b，c，d为常数。

由式（10）可知，模型风机和与其相似的实际风机对应工况点的效率相等。由于压力裕量定义为（最大压力/实际压力-1）×100，可根据式（12）可得模型风机与其相似的实际风机对应工况点的压力裕量也相等。因此可根据与实际风机工况点相对应的模型风机的工况点，求得实际风机在设计工况点运行时的压力裕量和效率。

依据第2节原理，当比转速曲线相交于某模型风机的p-Q性能曲线的高效区时，则可将此模型风机通过相似设计得到满足设计工况的实际风机。以图4为例，

[3]

比转速曲线可能会与多个模型风机的p-Q性能曲线相交，就会有多个模型风机可供选择使用。为保证风机安全高效的运行，需要选出满足安全裕量且效率较高的模型风机系列。

（二）确定风机型号

由风机相似定律可知，几何相似两个风机的压力与密度、风机直径平方、风机转速平方的乘积成正比。

[4]

图

4风机p－Q、η－Q性能曲线与比转速曲线 因此，

=

式中∶ 为实际风机的全压;全压;

为实际风机气体的压缩比; 为模型风机的

为模型风机气体的压缩比; 为所选实际风机的叶轮直径; 为模型风

[5]

机的直径; 为模型风机的转速; 为模型风机输送气体的密度。

由上式可得叶轮直径为:

结论:

(1)采用比转速曲线选型方法并通过计算机进行编程计算。可以迅速准确地计算出离心风机型号以及实际离心风机在设计工况点下运行参数。并且可以迅速地进行多种方案的比较，从而更加合理地进行离心风机选型。

(2)软件系统能够快速、准确地进行离心风机的选型查询、修改、删除以及添加等工作。数据的维护简单、快捷。

参考文献：

[1]何川，郭立君.泵与风机[M]．北京∶中国电力出版社，2016.

[2]张大伟.电力行业风机选型软件的开发及初步应用[J].华电技术，2018，40（03）∶45-47.

[3]吴顺，陈水林，王联海∶700MW超临界锅炉引风机改造可行性分析[J].华电技术，2019，41(05):28-33.

[4]张广才，陶然，彭元，等.某电厂1000MW火电机组引风机和增压风机优化改造研究与应用[J].节能，2019，38（01）∶77-81.

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