矿用低压轴流风机气动噪声特性及叶尖噪声降噪研究

以FKZ-4-10型矿用低压轴流风机为例,介绍一种矿用低压轴流风机气动噪声特性及叶尖噪声降噪分析方法。该方法利用延迟分离涡模型(DDES)与福克斯·威廉姆斯和霍金斯方程模型(FW-H)构建轴流风机模型,进而分析轴流风机的辐射噪声特性与声源特性,最后以此为基础,分别从叶顶间隙、叶顶开槽等方面优化轴流风机,以达到叶尖噪声降噪的目的。该方法对现代低压轴流风机设计具有重要意义。

叶顶间隙对矿用对旋风机性能的影响

对旋轴流风机属于两级轴流通风机,为研究对旋轴流风机两级叶轮间的叶顶间隙对性能的影响,本文首先介绍了对旋轴流风机结构组成及工作原理,搭建了对旋轴流风机数学模型和物理模型,随后以Fluent软件作为求解工具,仿真研究了建立好的FBD.No8.0对旋轴流风机物理模型,并探究了叶顶间隙对叶轮轴功率、湍流动能以及泄露涡的影响。仿真结果表明,在设定的流量作用下,对旋轴流风机的压升和效率随着叶顶间隙的增大而降低,此外,叶顶间隙对第二级叶轮的轴功率和湍流动能影响较大,随着叶顶间隙的不断增大,对应的轴功率会减小,效率会降低。

矿用轴流通风机叶片三维几何模型反求重构

通风机叶片形状是影响通风机气动性能的关键因素,为了引进和吸收先进的矿用轴流通风机叶片设计技术,采用反求技术对其三维几何模型进行反求重构。首先,根据通风机叶片设计特点规划测量路径,应用三坐标测量机(CMM)对矿用轴流通风机叶片表面曲面进行测量,提取通风机叶片表面曲面的三维点云数据。然后,在反求软件UG中,利用最小二乘拟合曲线检查法对所提取的点云数据进行异常点的剔除,运用弦高-夹角综合法进行点云数据的精简。最后,采用非均匀有理B样条(NURBS)对各截面数据点进行曲线拟合,并使用通过曲线组生成曲面的方法重构了矿用轴流通风机叶片的三维几何模型,这对矿用轴流通风机计算流体力学模拟和叶片优化设计具有重要意义。

轴向间距对矿用对旋式通风机性能的影响

基于选取合理轴向间距的需要,通过大涡模拟(LES)对7种不同轴向间距的矿用对旋式主通风机的非定常流场进行数值计算,分析了额定流量下,该风机气动噪声特性、转子安全性和气动性能随轴向间距的变化情况。结果显示:气动噪声特性、转子安全性都随轴向间距增大而提高,但分别在轴向间距达到0.80倍和0.60～0.70倍第一级叶中弦长(b)后,变化趋势放缓,进一步增加轴向间距意义不大;而轴向间距在(0.55～0.60)b时气动性能达到最佳,后级转子的进气角、尾迹与主流的掺混是影响其变化的主要因素。研究结果表明,0.7b左右是该通风机综合性能较好的轴向间距范围。

矿用对旋式轴流通风机前后两级叶片弯掠参数优化设计

以矿用对旋式轴流通风机前后两级叶片为研究对象,应用响应面法(RSM)和三维流场分析对矿用对旋式轴流通风机前后两级叶片弯掠参数进行优化设计。首先定义矿用对旋式轴流通风机前后两级叶片弯掠参数,然后以矿用对旋式轴流通风机前后两级叶片的弯、掠角为设计变量,以通风机全压效率最大化为优化目标,建立前后两级叶片的弯、掠角与通风机全压效率的响应面模型,最后对各参数进行优化设计。结果表明,通风机全压效率提高了1.64%,通风机的气动性能得到进一步改善。

矿用对旋式轴流通风机扩散器结构多目标优化设计

以矿用对旋式轴流通风机为研究对象,应用粒子群优化算法对其扩散器结构设计参数进行了优化。首先,应用实验设计方法研究了通风机扩散器结构设计参数与通风机全压及效率之间的关系。研究结果表明:随着扩散器芯筒尾部半径R1的增大,通风机全压会先降低而后增高;通风机全压随着扩散器出口截面半径R2的增大而减小,随扩散器长度L1的增大而增大。通风机效率随R1、L1的增大而增大,随R2的增大而减小,且L1对通风机效率的影响最为显著。然后,以通风机全压及效率为优化目标,以扩散器结构设计参数为设计变量,应用粒子群优化算法对其进行多目标优化。

矿用轴流风机叶片异步振动频率获取方法

对于矿用轴流式主通风机叶片振动在线监测系统,当叶片发生异步振动时,由于叶尖定时测振属于严重欠采样法,同时具有非均匀采样性,导致叶片振动参数识别难度增加。针对该问题,提出轴流风机叶片异步振动频率的获取方法,即通过对轴流风机叶片振动位移序列进行傅里叶变换,求得叶片振动的差频部分,再通过遍历法求得叶片振动的整频部分,取两者之和从而获得叶片的实际一阶振动频率。在对上述方法进行理论推导的基础上,针对一台矿用轴流风机的叶片,通过数值仿真验证该方法的可行性和可靠性,为矿用轴流风机叶片异步振动在线监测系统的工程应用提供了理论分析方法。

矿用局扇参数优化研究

以矿用局扇为基础,应用Gambit软件建立了局扇三维立体模型。应用Fluent软件初步预选了局扇叶片数。以预选局扇叶片数、安装角和叶片顶部翼形弦长与列线(额线)之间夹角为正交试验三因素,以出口全压有效功率为正交试验性能指标建立了局扇正交试验,3个因素分别取了3个水平。结果表明3个因素最佳组合是14°、51.5°、33.1°。根据正交试验结果修正了局扇叶片参数。

提高矿井主扇通风经济效益的途径和措施

从分析影响矿井主扇耗电量入手 ,结合我国煤矿井下通风中存在的一些问题 ,以轴流式通风机组成的通风系统为例 ,从通风网路。

煤矿轴流风机动叶调节机构的设计计算

阐述了通风机动叶片自动调节系统的工作原理,针对煤矿轴流风机完成其动叶片自动调节系统的设计计算及选型,设计了此系统的液压盘闸控制系统、动叶片角度调节控制系统和角度调节的执行机构。对轴流风机动叶调节机构主要关键部分进行了较为精确的强度校核,保证了所设计通风机的安全性,具有较强的实用价值。

高海拔对矿井轴流式风机性能影响及风机合理选型

高海拔矿井所处环境气压低、空气密度小,导致风机在高海拔环境工作性能明显下降。本文基于风机设计基本理论和矿井通风学原理,研究了高海拔低空气密度对矿井轴流式风机工作性能和配套电机功率的影响,结合实例分析了高海拔矿井风机及配套电机的合理选型方法。研究结果表明:与平原地区相比,高海拔地区的风机体积流量不变,但质量流量下降;风机风压随着空气密度下降而减小,实际风压远低于风机选型的样本风压;电机运行时温升增加,绝缘材料老化加速,电机输出功率下降。

矿用对旋轴流式主通风机叶轮有限元分析

通过建立有限元分析模型,对叶轮的主要零部件进行应力、变形分析,据其结果考虑减少应力集中和强度裕量,改进叶轮结构。样机试验表明,叶轮质量减小了26%,降低了风机的噪声和振动,改善了配套电机轴承的受力状况,提高了使用寿命。该分析方法在同类产品中有应用的可能性。

轴流风机叶轮结构设计及轮盘强度校核

在煤矿轴流通风机的设计过程中,为了保证风机运行的可靠性和安全性,需要对叶轮结构进行合理的设计,并需对轮盘强度进行校核计算。在总结轴流风机叶轮及轮盘设计原则基础上,完成上述结构的设计计算和强度校核,计算方法简单可行,提高了设计的可靠性,具有重要的指导意义和应用价值。

煤矿对旋轴流式主通风机实施高压变频技术改造浅析

文章简要分析煤矿对旋式主通风机的本身耗能情况、选型方法、特点,以及应用高压变频器效果。

FBD型矿用轴流式通风机叶轮气动噪声的数值分析

对FBD系列,额定功率55k W的矿用轴流式通风机叶轮的气动噪声进行数值分析,采用大涡模拟(LES)和FW-H声学模型进行数值计算,得到FBD型矿用轴流式通风机叶轮旋转区域各噪声计算点的频谱图。通过对比发现通风机一级叶轮的气动噪声主要由因叶片周期转动引起的旋转噪声组成,在二级叶轮处由于紊流絮乱导致涡流噪声明显从而使得二级叶轮的气动噪声主要由旋转噪声和涡流噪声组成。在叶轮旋转区域从叶轮的叶根到叶尖的过程中,气动噪声先增大后减小。对一级叶轮而言,叶片前缘噪声略大于后缘,而二级叶轮叶片的后缘噪声略大于前缘。

煤矿对旋轴流主通风机变频调速技术改造

阐述了矿用对旋轴流通风机变频改造的必要性,分析了SH-HVF系列高压调速器的技术特点,使用此型变频调速系统对FBCDZ-6-No22C-2×355型煤矿主通风机采用变频改造,并验证了改造前后的工作性能。

矿用对旋轴流式通风机的改进分析

以山西乡宁焦煤集团煤矿矿井使用的对旋轴流式通风机为例,对矿用对旋轴流式通风机的改进进行了分析。针对该煤矿矿井使用的对旋轴流式通风机在运行过程中所出现的喘振现象及喘振裕度不足、工效过低、能耗量较大等诸多问题,结合方案设计的适用性及施工过程的安全性和高效性等,充分参考借鉴航空发动机压气机系统的设计原理进行了煤矿对旋轴流式通风机叶轮系统的改善。应用结果表明,优化设计及改善处理后,通风机结构既有喘振问题彻底消除,叶轮厚度和机械质量明显减小,风机的电能消耗也明显下降,机械通风质量及煤矿开挖施工工效显著提升。

矿井主轴流通风机的再思考

在文献 [1 ]的基础上 ,对 3种矿井主轴流通风机的性能、结构等方面进行了再分析 。

变频调速技术在主通风机节能上的应用及分析

主通风机作为煤矿的能耗大户,由于其功率大,且长期连续不间断运行,电耗在煤矿中占有很大比重,因此,主通风机的选型是否合理以及运行效率的高低,将直接影响到矿井的能耗指标。通过对通风机能耗计算的分析,以实际案例进一步论证了主通风机变频调速技术的显著节能效果。

矿用对旋轴流式主通风机的现场性能测试

介绍了矿用对旋轴流式主通风机的现场测试的特点、方法及有关的注意事项,其测试及计算方法准备工作量小,对仪器仪表的要求不高,计算过程简单。它们特别适用于对旋式主通风机作抽出式通风时的一般工程需求,如新安装的对旋轴流式主通风机投入运行前的见证检验、运行过程中的风机调整了叶片安装角度、更换叶片等情况需掌握通风机运行性能所需作的性能测定。