CN102477485B - 智能气旋式风场 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种智能气旋式风场。所述风场为一平面向上的旋风式气旋风场，包括设置于风场底部平面四周的风机，风机是以风场的中心为圆心，按直径25～30m的圆形排布于风场的外围，风机出口的风向向上与水平面间的倾角30~50°，风机出口的风向与风机至风场中心方向的径向的夹角为30～50°；所述的风机的个数为40～80台，相邻的两个风机的距离为1～2m。本发明利用了龙卷风的原理，以环形摆放的轴流风机组合成高流速气旋，让笼罩在正火法兰锻件周围的热空气快速移出热交换场地，并使外界的冷空气迅速从风场的周边向工件底部聚集后盘旋上升，实现冷空气与热工件的热交换，达到正火的热处理理想效果。

Description

智能气旋式风场

技术领域

本发明涉及一种风电法兰热处理工艺装备，更具体地说，是涉及智能气旋式风场。

背景技术

风力发电机塔架法兰是一种大型锻造环件。由于风力发电机塔架安装在不同的自然环境，特别是在高寒地区工作，对塔架法兰的机械性能要求不同于一般法兰，它要求有高的抗低温脆性。基本要求是：环境温度-40℃~50℃，抗拉强度450Mpa~630Mpa ，冲击韧性 -40℃时冲击功Akv≥27J，甚至Akv≥45J。为此，热处理工艺要求“正火+回火”这样一个过程，正火是将经过热处理炉加热920℃-940℃的锻件置于空气中，通过其与周边空气交换热量，降低其温度，从出炉温度降至室温的一种热处理工艺方法，目的是获得高的机械强度和低温冲击韧性。由于法兰锻件热处理时批量大，出炉冷却集中，造成环件冷却环境温度升高，阻碍环件热量散发；到了夏季，天气炎热，又无风，空气流动性差，导致热处理效果不理想，热处理锻件的性能降低。

发明内容

本发明就是针对上述问题，提供了一种智能气旋式风场。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案，本发明利用了龙卷风的原理，以环形摆放的轴流风机组合成高流速气旋，让笼罩在正火法兰锻件周围的热空气快速移出热交换场地，并使外界的冷空气迅速从风场的周边向工件底部聚集后盘旋上升，实现冷空气与热工件的热交换，达到正火的热处理理想效果。

所述风场为一平面向上的旋风式气旋风场，包括设置于风场底部平面四周的风机，风机是以风场的中心为圆心，按直径25～30m的圆形排布于风场的外围，风机出口的风向向上与水平面间的倾角30～50°，风机出口的风向与风机至风场中心方向的径向的夹角为30～50°；所述的风机的个数为40～80台，相邻的两个风机的距离为1～2m。

在风场内设置有导风筒，导风筒的出口端设置于风场内底部的平面处，导风筒的进口端处于风场外与鼓风机的气体出口相连。

所述导风筒的出口端设置于风场中心至距离风场边缘4～10m处。

于风场上方顶部设有出风口，出风口与外界相通。

所述的风机工作时，风向为逆时针旋转，风机功率为0.5～2.0KW。

所述风场内设置有控制系统，控制系统包括温度检测器或温度传感器和控制器，温度检测器或温度传感器与控制器信号连接，温度控制器或温度传感器可以检测风场内的温度，并将信号发送给控制器，控制器与风机的控制开关信号连接，控制器根据风场内的温度来控制风机的开关和转速。

本发明的有益效果：

使用本发明的风场，可以快速、方便地对风场内的法兰进行降温，而且这样的设计可以使法兰的各个部位均匀地降温，使处理后的法兰的韧性更高，实验证明，本发明可使热处理环件性能强度比没有经过常规处理的相同数量环件的性能强度高出20%，低温冲击韧性指标提高近两倍。

本发明解决法兰锻件热处理时批量大，出炉冷却集中，造成环件冷却环境温度升高，阻碍环件热量散发；夏季天气炎热，无风，空气流动性差，导致热处理效果不理想，热处理锻件的性能降低的难题。本发明让大型风电发兰锻件正火生产的连续、可靠和规模生产成为可能。

另外，本发明设置了控制系统，通过控制系统，将风场的风机的数量及开关频率与环境温度情况进行调控，实现旋风式风场的智能化。

附图说明

图1为本发明风场的结构示意图，图1中1为法兰，2为轴流风机，3为鼓风机，4为导风筒。

具体实施方式

实施例1

本发明属于风电法兰热处理工艺装备，适用于正火工艺的冷却。风电法兰正火是将经过热处理炉加热920℃-940℃的锻件置于空气中，通过其与周边空气交换热量，降低其温度，从出炉温度降至室温的一种热处理工艺方法。目的是获得高的机械强度和低温冲击韧性。

本发明是一种利用龙卷风生成原理，以环形摆放的轴流风机组合成高流速气旋，让笼罩在正火发兰锻件周围的热空气快速移出热交换场地，并使外界的冷空气迅速从风场的周边向工件底部聚集后盘旋上升，实现冷空气与热工件的热交换，达到正火的热处理理想效果。实验结果证明，智能气旋式正火风场的热处理环件性能强度比没有经过该风场处理的相同数量环件的性能强度高出20%，低温冲击韧性指标提高近两倍。

大型环件正火风场的设计：

风电发兰锻件热处理在燃气式加热台车炉进行。一次装炉多达48件，重150T左右，φ4000mm-φ2800mm，正火冷却区域面积约为500－700m²大约是直径φ25m(可为φ25-φ30)m。周边每隔2m （可为1～2m）放置一功率2.0KW （可为0.5～2.0KW）轴流风机，风向向上倾角30°（可为30~50°），风向与中心夹角30°（可为30~50°），均布40台（可为40-80台）。

当风机逐个启动后，会在风场周边形成一个强大气旋，将风场内的热空气驱上高处，从车间的天窗迅速移出；在风场内，中心部位和距边缘4~10m处，均匀设置若干个导风筒及出口，导风筒另一端在风场外，安装有鼓风机，将冷空气送入风场底部；而在风场周边的冷空气被强大气旋吸引，由下方流入风场底部；再经过与工件的热交换迅速攀升，最后被气旋带到室外。充分流动的空气经过与工件的热交换，迫使工件温度按拟定的工艺要求降下来，达到正火目的。

本发明可采用程序控制，通过控制系统将旋风式风场的风机的数量及开关频率与环境温度情况进行调控，实现旋风式风场的智能化，使工件的正火控制在工艺要求指标范围内。

该风场可以在固定场所，也可在流动场地。比如，正火在甲区域，建立旋风式风场，完成工作后（工件温度200℃以下），将旋风式风场设备转移到乙区域继续工作。

Claims (3)

1.智能气旋式风场，其特征在于：所述风场为一平面向上的旋风式气旋风场，包括设置于风场底部平面四周的风机，风机是以风场的中心为圆心，按直径25～30m的圆形排布于风场的外围，风机出口的风向向上与水平面间的倾角30～50°，风机出口的风向与风机至风场中心方向的径向的夹角为30～50°；所述的风机的个数为40～80台，相邻的两个风机的距离为1～2m； 

在风场内设置有导风筒，导风筒的出口端设置于风场内底部的平面处，导风筒的进口端处于风场外与鼓风机的气体出口相连； 

所述导风筒的出口端设置于风场中心至距离风场边缘4～10m处； 

所述风场内设置有控制系统，控制系统包括温度检测器或温度传感器和控制器，温度检测器或温度传感器与控制器信号连接，温度控制器或温度传感器检测风场内的温度，并将信号发送给控制器，控制器与风机的控制开关信号连接，控制器根据风场内的温度来控制风机的开关和转速。 

2.根据权利要求1所述的智能气旋式风场，其特征在于： 

于风场上方顶部设有出风口，出风口与外界相通。 

3.根据权利要求1所述的智能气旋式风场，其特征在于： 

所述的风机工作时，风向为逆时针旋转，风机功率为0.5～2.0kW。 

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