CN102392833A

CN102392833A - 混流式风机大变桨动调技术

Info

Publication number: CN102392833A
Application number: CN2011102743382A
Authority: CN
Inventors: 姚刚
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-09-16
Filing date: 2011-09-16
Publication date: 2012-03-28

Abstract

混流式风机大变桨动调技术，属流体机械领域，用以提高效率，扩大工况的广适性，创建一种新的混流风机大变桨动调方法。装置组成：①液压调节器，用来实现调节杆的左右运动；②调节机构，附图为原理图：件1操作杆和件2操作架向右运动一段距离，件3下球铰同步右移，则它的球心位置可定，件4上球铰球心位置可定；因上球铰长度已知，件5拐臂绕件6叶片轴线转动的半径已知，则件5拐臂旋转角度可定，这样，件1的向右运动，转变为件6的逆时针转动。件1和件2向左，依照前述，件6顺时针转动，这样，操作杆的左右运动转变为叶片绕自身轴线的正反向转动，实现叶片的(+10°∽-65°)大角度动调。机构采用自润滑轴承。本发明还能实现双级叶片的大角度动调。

Description

混流式风机大变桨动调技术

技术领域

混流式风机大变桨动调技术，属流体机械领域，用以提高效率，扩大工况的广适性，创建一种新的混流式风机大变桨动调方法。

本文所谓的“大变桨动调”，系指机器不停机、不换向时，实现对叶片安放角βz＝(+10°∽-65°)的动调，(见附图1)，实现主机出力的大小和方向的远程连续可调，并由此引起一系列宝贵的性能变化和功能拓展。

背景技术

风机广泛应用于锅炉、工民用类建筑物通风换气或采暖通风，工业炉(化铁炉、锻工炉、冶金炉等)通风、矿井通风、煤粉通风等。

目前，各种风机基本上都已系列化，风机正向高效、低噪、调节自动化、大型化方向发展。

在我国，风机用电约占全国发电量的10％左右；而我国目前正在使用的风机普遍效率低下，尤其是装置效率低下，故有“电老虎”之称。风机节能在国民经济诸多部门中的地位和作用是非常重要的。

而现实中，要求风机不仅要有优良的气动特性，还要有优良的工况广适性，例如煤矿井下采掘面通风，安全规程规定，每10分钟必须反风40％；还例如，电厂锅炉通风，不仅要求风量大，而且风量调节量也要求大。而目前，风量的大小和方向的调节方法，有出入口节流调节，变速调节，静叶可调，动叶可调(即动调叶片的安放角)，在上述几种调节方法中，动叶可调是最好的，是风机调节的主流技术。

调节范围大(≥65°)的动叶可调技术，对于节能和工况广适应极为重要，以至该技术和风机气动特性两项指标，成为一个国家大型风机发展水平的标志性指标。

动叶可调技术，在轴流风机中多有应用，并收到了很好的节能、反风等变工况的效果。但目前这一技术，只为国外几家著名厂家所掌握，国内少数厂家仅能靠引进。更进一步的研究表明，国外40年末开始研究并采用的轴流风机动叶可调技术，只是混流风机动叶可调技术的一个最简单的特例，即附图1中Ψ_x＝90°的一种特例。

混流风机大变桨动调技术，使混流式风机的优势得以最大限度地发挥。如启动特性好，小流量区性能稳定，噪音小，高效区宽，流量/压力调节范围大等。但是，由于混流大动调技术远比轴流式复杂，几十年来，风机先进制造国，在追求这一技术的过程中，经历了漫长的道路，如采用拔叉式、十字接轴式、杠杆式、双杆端球轴承式等方法，虽有所建树，但分别具有或同时具有调节量小，或机构极为复杂，或润滑方式不好(油浴润滑)等不足，都未能攀援到理想境地。至今，混流大动调技术还有待更高层次的开发。

附图2是风机动调技术发展方向的概括表示。

发明内容

本文所述技术的工作原理：(见附图3)：

1、件1操作杆(同心地置于风机轴内)轴线与件6叶片轴线在同一平面内斜交，交角Ψx＝30°-45°，件1操作杆与件2操作架固联，能在平面P内左右运动；件6叶片为带悬臂的简支梁，叶片轴尾部两支承分别位于叶轮体内、外壳上，件6叶片与件5拐臂以键相联，它能绕自身轴线转动；件4上球铰与件5拐臂销联，能在平面M内运动；件3下球铰与件2操作架销联，能在平面P内运动，件4内球壳上开有槽，这个槽是上、下球铰相对运动时，为避让下球铰的杆部所开。

件3下球铰在P平面内既有平动，又有转动；件4上球铰在M平面内既有平动，又有转动。

当操作杆和操作架向右运动一段距离，下球铰的销部同步右移该距离，因下球铰长度可知，则球心位置可定，此位置也是上球铰球心位置；由于上球铰长度已知，拐臂绕叶片轴线转动的半径已知，则拐臂旋转角度可求，则叶片的轴逆时针转动与拐臂相同的角度，即是说，件1操作杆的向右运动，转变为件6叶片的逆时针转动。转动角度可以按要求设置，如βz＝+10°。

当件1操作杆和件2操作架向左运动时，依照前述，可得知件1操作杆的向左运动，转变为件6叶片的顺时针转动。同理，转动角度可以按要求设置，如βz＝-65°。

上述运动过程中，主动件1操作杆的每一个确定位置，件6叶片及中间各件有，且只有一个确定的位置与之对应，即满足本发明的运动可能和运动唯一的要求。

当件1操作杆不动，件6叶片即使有转动趋势，整个杆系亦是稳定的。

2、调节器置于风机轴上，从而将调节力设置为系统内力，对调节机构外不显示力的作用。在满足角度调节速率0.5°/s的要求下，操作杆的线速度仅为毫米/s级，其功率很小，故对于调节力的动力源，仅需一微型伺服电机。

3、双级叶片也能实现同步大变桨动调。

附图说明

图1为混流风机调节机构结构简图；图2是风机动调技术发展方向图；图3是调节机构原理图。

具体实施

1)本构件的空间尺寸约束，可在构件用材、调节器工作油压二要素间优化来满足；

2)相应运动的对应数量关系，为一超越方程，可按工程实际需要来设定合适精度，如0.001，计算求得满足工程需要的近似解；也可用作图法求解；

3)构件强度及计算，根据设计时提供的叶片最大风力及风力矩，用材料力学第四强度理论，对各杆件作普通强度计算；

4)液压调节器可以市场定购；

5)每台风机调节机构的同一零件数与叶片数相同，其制造精度不仅对单个零件有要求，而且同一零件的相对误差要求更高一个精度等级，这样才能更好地保证叶片动作的同步性，也就是说，零件的加工要求较高。

本发明满足工程中的空间、相应运动的数量关系、运动可行和运动唯一、构件强度、工艺可行全部实际中的约束。

本发明全部理论计算及实际制造，现有资料及技术装备均能满足。

Claims

1.混流式风机大变桨动调技术，其特征是：操作杆轴线与桨叶轴线在同一平面内斜交，操作杆左右运动一小段距离，泵的叶片同步地绕自身轴线正反向转动设定的角度。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征是：叶片绕自身轴线旋转角可在+10°∽-65°范围内调节。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征是：机构中的“拐臂”，为Z形折臂。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征是：装置包含闭式球面低副，球副外球上开有避让外球杆运动的槽。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征是：装置的球面低副，用石墨润滑，装墨腔与球副接触，而与周边隔断。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征是：装置的叶片转动轴承、销部轴承为粉末冶金含油轴承。

7.根据权利要求1所述的装置，其特征是：双级叶片可同步在+10°∽-65°范围内调节。