徐俊

摘 要：隨著現(xiàn)代經(jīng)濟社會的不斷發(fā)展，機械研究和機械使用在多個領(lǐng)域中都發(fā)揮著不可替代的優(yōu)勢，本文就軸流風機葉片出現(xiàn)斷裂的原因加以分析，并對這種斷裂導致的系統(tǒng)對風機性能造成的影響進行分析，制定出可以運用的措施，保證軸流風機能夠?qū)崿F(xiàn)安全運行。

關(guān)鍵詞：軸流風機；葉片斷裂；風機性能影響

目前軸流風機系統(tǒng)內(nèi)部選擇的風機一般控制風量為80000m3/h，風壓控制在2300Pa左右，其配套電機功率控制在110kW左右。在對其進行檢測時發(fā)現(xiàn)部分葉片出現(xiàn)了不同程度的裂縫，對這些裂縫出現(xiàn)的原因進行分析，并對系統(tǒng)對風機性能造成的影響加以概括。

一、裂縫原因分析

（一）葉片結(jié)構(gòu)

風機輪轂的直徑在700mm左右，單臺風機輪轂上的葉片數(shù)量為14片，葉片的尺寸控制為260mm，葉尖弦長度為210mm左右，葉根厚度控制為19mm，葉片選擇的是焊接的結(jié)構(gòu)，葉身則是由兩塊厚度規(guī)格為2mm的鋼板沿著周邊實現(xiàn)焊接，葉片內(nèi)部上下兩端則使用加強筋來進行焊接，下端則是由葉身鋼板和加強筋焊接在厚度為22mm的鋼板蘭盤之上，控制焊接區(qū)長度為100mm。[ 1 ]14片葉片使用6只螺栓將其與風機輪轂實現(xiàn)連接。

（二）葉片斷裂原因探討

1.葉片制造

從風機制造以及葉片強度來分析，葉片焊縫的總負載要超過設(shè)計載荷，不會誘發(fā)強度斷裂的現(xiàn)象。葉片材料的硬度和金相組織相對正常。但是，從金相和端口結(jié)果來分析，由于葉片葉身屬于中空薄鋼板和剛性較大的法蘭盤之上，這種焊接屬于單面角焊，葉片焊接內(nèi)側(cè)邊緣可能出現(xiàn)焊瘤以及焊透等缺陷，導致內(nèi)部邊緣應力出現(xiàn)嚴重集中現(xiàn)象。[ 2 ]使用常規(guī)性的表面PT探傷無法檢查出焊縫存在的缺陷，超聲波探傷以及磁粉探傷又因為葉片結(jié)構(gòu)的影響難以順利進行。裂紋全部都是由內(nèi)緣缺陷位置開始逐漸向四周擴散的疲勞斷裂裂縫，所以，葉片結(jié)構(gòu)以及焊接裂縫則是風機葉片出現(xiàn)斷裂的主要原因。

2.風機運行狀況影響

因為這些風機安裝的空間尺寸要能夠達到緊湊的要求，因此要能夠控制額定風量在80000m3/h左右，額定的風壓則控制在2300Pa左右，所設(shè)計選擇了軸流的風機。但是，結(jié)合風機性能的曲線來分析，其提供的最大全壓在2400Pa之下，并且和設(shè)計額定工況點之間具有100Pa的余量。[ 3 ]若管網(wǎng)實際的阻力超過了設(shè)計阻力、管網(wǎng)在實際運行過程中出現(xiàn)其他問題，則風機實際運行工況則難以加入到不穩(wěn)定區(qū)域。

在對管網(wǎng)系統(tǒng)加以檢查之后不難發(fā)現(xiàn)，軸流風機進口區(qū)域1m處屬于空氣冷卻器，前后設(shè)置突拓突縮變徑管，這就可能讓系統(tǒng)局部阻力增加，對于軸流風機進氣氣流組織造成不利影響，減少有效通風面積。結(jié)合現(xiàn)場風機單體調(diào)試所得到的實測數(shù)據(jù)，在消除密閉隔離閥的前提下要能夠?qū)ο到y(tǒng)風機的風壓進行測量。如果考慮到密閉隔離閥的實際阻力降、密閉隔離閥閥板伸入到90°彎頭誘發(fā)阻力降低的現(xiàn)象。實際系統(tǒng)阻力值則可能超過設(shè)計規(guī)定內(nèi)的阻力值。所以，風機實際運行也是進氣流不均勻的條件下實施。

通過上述的分析研究之后不難發(fā)現(xiàn)風機葉片斷裂的原因包括風機運行的區(qū)域不夠穩(wěn)定、風機葉片受到結(jié)構(gòu)疲勞強度較大交變應力的影響，作用在葉片強烈應力集中的位置，也就是焊接角度因為焊接缺陷誘發(fā)的疲勞斷裂的現(xiàn)象。

二、系統(tǒng)對軸流風機性能造成的影響

對系統(tǒng)特性曲線進行分析不難發(fā)現(xiàn)，其構(gòu)成包括適當系統(tǒng)附加阻力系數(shù)、氣流阻力等，精確地對系統(tǒng)的連接、氣流阻力進行確定顯得十分重要。所以，要能夠選擇風機達到必要的壓力條件，當風機安裝在系統(tǒng)上面才能夠保證風機達到設(shè)計流量的需求。

若對系統(tǒng)阻力進行精確確定、選擇正確科學的風機，則其性能曲線就會在管網(wǎng)系統(tǒng)特性曲線的100%的流量點。[ 4 ]若系統(tǒng)實際阻力超過設(shè)計阻力要求，為了能夠克服系統(tǒng)阻力風機風壓升高的現(xiàn)象，則風量逐漸降低，系統(tǒng)曲線和風機性能曲線的交叉點向風機性能超過起始點之后，風機就會在不穩(wěn)定工況內(nèi)部運行；若系統(tǒng)實際阻力低于設(shè)計阻力，曲線和風機性能曲線的交叉點就會朝著風機性能曲線右端移動，其實際運行風壓會低于設(shè)計數(shù)值，風量則超過設(shè)計數(shù)值。系統(tǒng)阻力超過風機設(shè)計風壓數(shù)值，其風量就會逐漸降低，單臺風機運行進入到不穩(wěn)定的工況區(qū)域，則可能誘發(fā)單臺機葉輪旋轉(zhuǎn)出現(xiàn)脫落，誘發(fā)其出現(xiàn)喘振現(xiàn)象，在系統(tǒng)中并聯(lián)的其他同特性風機也可能出現(xiàn)掄風問題，讓風機葉片在短時間內(nèi)出現(xiàn)斷裂。

三、整改措施分析

一般情況下的軸流風機要想實現(xiàn)安全運行，除了要能夠保證風機本身結(jié)構(gòu)達到合理要求之外，其安裝以及制造質(zhì)量也要符合技術(shù)要求，并且讓一切運行的工況都不會再不穩(wěn)定工況區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生。首先，要能夠?qū)︼L機葉片制造工藝、焊接工藝、以及設(shè)計結(jié)構(gòu)進行變更，并且做好焊縫檢驗工作，從樣機試驗、理論計算、運行業(yè)績等不同的方面對方案加以整改；其次，做好系統(tǒng)管道修改工作，增加風道彎頭導流葉片、靜壓箱等，減少系統(tǒng)管道受到的阻力，重新核算系統(tǒng)阻力數(shù)值；[ 5 ]最后，要能夠增加系統(tǒng)風機運行的實際監(jiān)控措施，這一系統(tǒng)風機僅出扣風壓能夠在PLC機上面得到顯示，其他風機運行的參數(shù)難以顯示。因此，需要對重要系統(tǒng)的風機進行監(jiān)測，對風機的運行狀況進行監(jiān)控，保證其運行安全不受到影響。

四、結(jié)語

軸流風機葉片斷裂將會對系統(tǒng)的實際運行造成直接的影響，通過對葉片斷裂的原因進行分析、系統(tǒng)對風機性能造成的影響進行分析之后提出相應的應對措施，從而減少軸流風機葉片斷裂現(xiàn)象的出現(xiàn)，保證系統(tǒng)的順利進行。

參考文獻：

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