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能动学院
高效防积灰离心叶轮优化设计
来源: 日期:2017年11月14日 15:26 点击数:

   项目名称:高效防积灰离心叶轮优化设计

联系人:琚亚平

联系电话:15102976051

Email: yapingju@mail.xjtu.edu.cn

所在学院:能动学院

一、    项目介绍

在离心风机的许多应用场合都会遇到叶轮积灰问题,比如在水泥、炼钢以及化工等行业。叶轮积灰粘附容易破坏叶轮的动平衡,引起风机的剧烈振动,甚至损坏轴承,给用户造成较大的损失。由于叶轮积灰粘附的原因,使得风机需要更换叶轮甚至更换整机的例子也不在少数,如某公司生产的风机,叶轮粉尘粘附非常严重,风机运行3小时左右就会出现剧烈的振动,停机清洁粘附的粉尘后,再次运行3小时左右又会出现剧烈的振动,严重影响了用户的正常生产。最后只好更换了风机,才勉强解决了叶轮的粘附问题,但是大幅降低了风机的效率。

我们设计开发的离心风机叶轮,采用遗传算法结合神经网络预测模型和聚类分析等先进的现代优化算法,可高效快速地在大范围的离心叶轮参数范围内寻优,迅速设计出具有良好防积灰效果的离心风机叶轮,为企业的高效长期安全运行提供技术支撑。

二、关键技术优势或创新性

我们长期开展各种新型高效离心叶轮的设计开发,对工业企业的生产约束和加工工艺熟悉,所设计产品可满足工业界的加工水平和设备要求。

其次,我们单位具有优越的实验测试台位和测试设备,具有很好的设计计算平台,同时对所设计产品的关键影响因素非常了解,具有丰富的产品设计开发经验。

我们归纳总结了影响叶轮积灰和效率的关键的8个影响因素。根据经验选择出这8个设计参数的合理范围,结合遗传算法可以很快寻找出满足约束的最优点。将遗传优化算法得到的最优点进行聚类分析,并结合正交试验设计与神经网络预测模型进行重点搜索,可快速得到全局最优点。

我们提出的防积灰离心叶轮的高效设计算法,收敛速度快、优化效果好。表1是优化设计后的风机的叶轮防积灰的效果数值计算对比数据。

表1不同边界和流量工况下粒子的吸收能力对比

边界条件

全叶片吸收

叶片吸力面吸收

流量工况

小流量

大流量

设计流量

小流量

大流量

设计流量

原型风机

68.07%

69.68%

65.93%

21.15%

55.49%

35.61%

优化后风机

42.14%

55%

33.75%

12.31%

41.13%

20.34%

防粘能力提升

38.09%

21.07%

48.81%

41.8%

25.885

42.88%

 

三、应用领域及市场前景

所开发的防积灰离心风机产品已经通过重庆通用工业(集团)有限责任公司的验收。其他相关技术,如优化设计方法,可方便应用于其他形式的流体机械优化设计中。

相关技术的授权发明专利有:

李景银,席光,梁亚勋,陈魏巍. 轮盖上开有射流通孔的离心闭式叶轮[P]. 发明专利,授权公告日:2009年7月22日,专利号 ZL 2007 1 0019014.8.

李景银、席光、梁亚勋、田华. 叶片与轮盘/轮盖具有间隙的离心式闭式叶轮[P]. 专利号:ZL 2007 1 0018465.X ,授权公告日:2011年2月9日

水泥、炼钢、有色金属和化工等行业。

 


 

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