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发布时间：2021-09-16
耐高温轴流风机优化思路
本模型采用Nelder － Mead 的优化方法，用于非线性方程针对多目标的优化方法，能寻找到全局较小偏差，小型耐高温轴流风机，同时根据自变量的增加而线性增加计算负荷的大小。由于自变量的变化参数较多，为了避免出现非物理的优化结果，提高优化效率。本模型的优化将分为两个部分。
耐高温轴流风机设计点的模型优化
在设计点，风机内部流场状况较好，流动损失小，耐高温轴流风机，。因为Koch ＆ Smith 的模型考虑了诸多物理因素并被广泛验证了其合理性，因此不予优化。有3 个参数需要优化: 参考冲角、参考落后角和二次流损失。在一维计算时，由于模型中的经验公式是从大量压气机的实验数据中提取出来的，针对某一特定的风机几何尺寸，首先需要对采用的损失和落后角模型进行校验和标定。标定是根据风机在转速990r /min 时，耐高温轴流风机的安装角不变情况下的实验气动性能曲线。其次，耐高温的轴流风机，利用优化得到的损失和落后角模型，对安装角分别为 10°、 5°、－ 10°、－ 5°的轴流风机的气动性能进行数值模拟并与实验结果进行对比分析，来验证本模型的准确性和可靠性。因为本风机并未给定相关设计点的参数，耐高温轴流风机模型中只能选取设计转速为990r /min 下率点为设计点，选取实验的气动性能曲线做为优化对象。
在电厂运行过程中，耐高温轴流风机的使用非常普遍，轴流风机机组效率相对较高，能耗较低，因此得到了广泛的应用，但轴流风机往往会出现一些故障，如果处理不当，还会引起其他一些故障，甚至导致机组在运行中出现问题。整个发电厂。因此，本文对电厂轴流风机的常见故障及其处理策略进行了研究和分析。轴流风机的位置在其相关领域中是非常重要的，但是轴流风机的故障却经常发生，而轴流风机的故障是很难处理的。如果这些故障在故障发生后不能及时有效地解决，很可能导致锅炉灭火等更严重的问题。因此，研究火电厂轴流风机常见故障及其处理策略，具有十分重要和紧迫的意义。耐高温轴流风机旋转失速通常是指迎角超过某一临界值时边界层分离的现象，当空气开始离开页面的凸面时，会诱发边界层分离的现象。随着攻角的增大，分离现象越来越严重，会产生较大的涡流现象，导致耐高温轴流风机风压下降。这是一个的解释旋转失速。在轴流风机运行过程中，由于叶栅叶片加工安装过程中存在一定误差，安装角度不完全一致。同时，由于耐高温轴流风机安装角度不同，气流会失去均匀性。此时，每个叶片周围的流量存在一些差异，因此不可能在每个叶片上失速。喘振也是轴流风机运行中的一种特殊情况，它也与旋转失速有关。如果叶栅发生旋转失速，且与风机一起运行的管网系统容量很大，将导致整个风机管网系统出现周期性的气流振荡问题，即所谓的风机喘振。
耐高温轴流风机的物理模型
某600 MW 机组配套的两级动叶可调轴流一次风机，流体计算域包括从集流器到扩压器的内部通道，固体计算部分为叶轮叶片部分。原风机每级导叶数目为23 片，改造方案围绕导叶数目进行。风机动叶片和导叶片数目通常是互质的，可以减少上游气流对下游的冲击，减少气流脉动及噪声。改造方案成组减少或者增加导叶片，嵌入式耐高温轴流风机，其中导叶数目减少为方案一至方案三，导叶数目增加为方案四至方案六。基于轴流风机轴向可以分区的结构特点，耐高温轴流风机采用分区法将流体计算区域划分为集流器区、级动叶区、级导叶区、第二级动叶区、第二级导叶区和扩压器等6 个部分，因为动叶区内流动较复杂，故采用尺寸函数对动叶区进行加密，而其他区域采用较为稀疏的网格。在模拟中进行了网格无关性验证，耐高温轴流风机分别采用260 万、380 万、560 万和820 万等网格数对风机气动性能进行计算，在保证较好的计算精度和计算成本的前提下，确定网格数为560 万，在此网格数下时间成本和模拟精度好。运动方程为三维定常雷诺时均N-S 方程，采用可有效解决旋转运动和二次流的Ｒealizable k － ε 湍流模型，耐高温轴流风机的动叶区采用多重参考系模型。在数值模拟中，以集流器入口和扩压器的出口作为整个计算域进出口，边界条件为进口速度和自由流出。进出口流量残差小于10 － 5，各方向的速度及k、ε 等参数的残差小于10 － 4，认为当前计算达到收敛要求。
