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廠房負(fù)壓風(fēng)機(jī)_離心風(fēng)機(jī)變型設(shè)計(jì)電壓調(diào)節(jié)器的功用 單雙盤轉(zhuǎn)子穩(wěn)態(tài)

離心通風(fēng)機(jī)變型設(shè)計(jì)
    現(xiàn)有風(fēng)機(jī)中有很多性能優(yōu)良，但由于用戶要求的多樣性，已有產(chǎn)品中往往選不到合適的風(fēng)機(jī)和�；O(shè)計(jì)對(duì)象。重新設(shè)計(jì)新產(chǎn)品則需要?dú)鈩?dòng)計(jì)算、模型試驗(yàn)、工藝設(shè)計(jì)，模具制造等一系列復(fù)雜過程，成本高、周期長。這時(shí)可采用變型設(shè)計(jì)，即僅改變?cè)酗L(fēng)機(jī)個(gè)別幾何參數(shù)來滿足設(shè)計(jì)要求。變型設(shè)計(jì)有試驗(yàn)數(shù)據(jù)和實(shí)際產(chǎn)品為依據(jù)，設(shè)計(jì)計(jì)算可靠，不必進(jìn)行模型試驗(yàn)；還可利用現(xiàn)有圖紙資料、模具工裝，降低了成本，縮短了設(shè)計(jì)制造周期。

變型設(shè)計(jì)原理

    當(dāng)選型設(shè)計(jì)和模化設(shè)計(jì)都不能滿足設(shè)計(jì)要求時(shí)，選用比轉(zhuǎn)速相差不多，性能較好的離心風(fēng)機(jī)進(jìn)行變型設(shè)計(jì)。在變型量控制在一定范圍內(nèi)時(shí)，可以認(rèn)為變型設(shè)計(jì)點(diǎn)的效率近似不變。變型設(shè)計(jì)方法主要有：①變?nèi)~輪寬度；②變?nèi)~片數(shù)；③變?nèi)~輪外徑及出口安裝角或葉片型線；④變?nèi)~片進(jìn)口安裝角。

一、變?nèi)~輪寬度

    變?nèi)~輪寬度的變型設(shè)計(jì)方法，適用于風(fēng)機(jī)滿足用戶提出的壓力要求，而不滿足流量要求。按設(shè)計(jì)要求的技術(shù)能數(shù)，計(jì)算出比轉(zhuǎn)速后，選擇與計(jì)算比轉(zhuǎn)速接近，效率較高的風(fēng)機(jī)，從其無因次性能曲線上找出變型工況點(diǎn)得到流量系數(shù)，按設(shè)計(jì)全壓要求求得所需風(fēng)機(jī)葉輪直徑。依此為依據(jù)得到變型設(shè)計(jì)的模型風(fēng)機(jī)。
作兩點(diǎn)假設(shè)：①不考慮由于寬度變形而引起的軸向渦流變化；②不考慮由于寬度變化引起的附面層變化。
在此基礎(chǔ)上，按下面兩種情況進(jìn)行變寬度計(jì)算：①滿足進(jìn)口速度三角形相似；②滿足出口速度三角形相似。
寬度改變以后，全壓可能會(huì)有所變化，因此要計(jì)算全壓是否在設(shè)計(jì)壓力允許波動(dòng)范圍。
二、變?nèi)~片數(shù)

    變?nèi)~片數(shù)方法適用于風(fēng)量滿足用戶要求，而風(fēng)壓不滿足要求的情況，按滿足風(fēng)量要求，求得所需模型風(fēng)機(jī)，并得到對(duì)應(yīng)各幾何參數(shù)（按比例常數(shù)求得）。變?nèi)~片數(shù)后，主要考慮滑移系數(shù)Ｋ發(fā)生變化，滑移系數(shù)Ｋ可按模型風(fēng)機(jī)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果和滑移系數(shù)的計(jì)算公式進(jìn)行修正計(jì)算。

三、變?nèi)~輪出口參數(shù)或葉片型線

    這一方法適用于模型風(fēng)機(jī)滿足全壓或流量其中一個(gè)要求，而另一要求與模型風(fēng)機(jī)參數(shù)相差不多的情況。通過改變?nèi)~輪出口幾何參數(shù)或葉片型線來滿足設(shè)計(jì)要求。有三種情況：①變?nèi)~輪外徑葉片出口安裝角β，不變?nèi)~片型線；②變?nèi)~輪外徑，葉片型線，不變?nèi)~片出口安裝角β；③變?nèi)~片出口安裝角β，葉片型線，不變?nèi)~輪外徑。
１、        先滿足流量或全壓要求得出�；L(fēng)機(jī)；
２、        滑移系數(shù)的修正計(jì)算仍使用變?nèi)~片數(shù)時(shí)的計(jì)算方法；
３、        對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)算。

四、變?nèi)~片進(jìn)口參數(shù)

    葉片進(jìn)口參數(shù)同時(shí)影響著通風(fēng)機(jī)的流量與全壓，因此，不能先滿足其中一個(gè)要求，經(jīng)修正后滿足另一要求，也就是說，不能先確定模型風(fēng)機(jī)，只能是同時(shí)確定模型風(fēng)機(jī)及變形后的葉片進(jìn)口參數(shù)。


由于交流發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子是由發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的，因此交流發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速變化范圍非常大，這樣將引起發(fā)電機(jī)的輸出電壓發(fā)生較大變化，無法滿足汽車用電設(shè)備的工作要求。為了滿足用電設(shè)備恒定電壓的要求，交流發(fā)電機(jī)必須配用電壓調(diào)節(jié)器。

電壓調(diào)節(jié)器功用：使交流發(fā)電機(jī)輸出電壓在發(fā)動(dòng)機(jī)所有工況下基本保持恒定。


本文鏈接: 電壓調(diào)節(jié)器的功用
鋒速達(dá)是負(fù)壓風(fēng)機(jī)生產(chǎn)廠家|水簾生產(chǎn)廠家|環(huán)保空調(diào)生產(chǎn)廠家|屋頂風(fēng)機(jī)廠家，下面鋒速達(dá)和大家一起討論： 上一篇: 開式凝結(jié)水盤設(shè)計(jì)調(diào)整 下一篇: 風(fēng)機(jī)盤管的施工過程 發(fā)表評(píng)論 取消回復(fù)

轉(zhuǎn)子穩(wěn)態(tài)響應(yīng)是在頻率不變的不平衡激振力下產(chǎn)生的，而瞬態(tài)響應(yīng)的激振力頻率是時(shí)刻變化的。激振力的不同使得轉(zhuǎn)子穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)響應(yīng)有很大的差別。因?yàn)檗D(zhuǎn)子系統(tǒng)存在阻尼，阻尼的滯后作用使得振幅響應(yīng)滯后于不平衡激振力，激振力頻率變化得越快，響應(yīng)滯后得就越多[1]。

　　針對(duì)穩(wěn)態(tài)響應(yīng)和瞬態(tài)響應(yīng)發(fā)展了兩種平衡轉(zhuǎn)子的方法——穩(wěn)態(tài)平衡法和瞬態(tài)動(dòng)平衡法。穩(wěn)態(tài)平衡法比較簡單可行，但對(duì)柔性轉(zhuǎn)子平衡轉(zhuǎn)速在臨界轉(zhuǎn)速附近，平衡時(shí)危險(xiǎn)性很大；而瞬態(tài)動(dòng)平衡則可以很大的加速度迅速跨過臨界轉(zhuǎn)速，使振幅大幅度下降，減小平衡的危險(xiǎn)性，但瞬態(tài)動(dòng)平衡比穩(wěn)態(tài)平衡難度大[2]。國外 Gregory L.Reed 曾做過加速度大小對(duì)轉(zhuǎn)子啟動(dòng)過程振幅的影響分析[3]，為了進(jìn)一步了解穩(wěn)態(tài)響應(yīng)和瞬態(tài)響應(yīng)振幅及臨界轉(zhuǎn)速的差別，進(jìn)而確定轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡的平衡方法，分析加速度對(duì)轉(zhuǎn)子瞬態(tài)響應(yīng)的影響規(guī)律。

1　 Jeffcott轉(zhuǎn)子穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)響應(yīng)對(duì)比分析 　　 　　轉(zhuǎn)子的物理模型見圖1，具體尺寸參數(shù)：軸的直徑d=1.7cm，跨距52cm，盤的直徑D=12cm，厚5cm，質(zhì)量m=4.7kg，不平衡量me=1.41×10-5kg·m，轉(zhuǎn)子系統(tǒng)在盤A-A截面處的剛度系數(shù)為3.3×105N/m，阻尼Ce=20N·s/m。

　

　　通過matlab中的simulink動(dòng)態(tài)仿真模塊對(duì)上式方程組進(jìn)行數(shù)值求解，得到不同加速度下轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的振幅響應(yīng)[5]。令自轉(zhuǎn)角加速度й=0 ，則可得到轉(zhuǎn)子系統(tǒng)在某一轉(zhuǎn)速下的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)。因此先令初始自轉(zhuǎn)角加速度й=35rad/s2，計(jì)算得出轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的瞬態(tài)響應(yīng)，然后再令й=0 ，取不同的自轉(zhuǎn)角速度й，得出不同自轉(zhuǎn)角速度下的轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)，將這些數(shù)據(jù)在同一個(gè)圖上表示出來，即能反映出 Jeffcott 轉(zhuǎn)子穩(wěn)態(tài)響應(yīng)和瞬態(tài)響應(yīng)的差別。

　　Jeffcott 轉(zhuǎn)子穩(wěn)態(tài)響應(yīng)和瞬態(tài)響應(yīng)的對(duì)比分析見圖2。分析圖2得出：隨著加速度a的增大，轉(zhuǎn)子的振幅下降，臨界轉(zhuǎn)速增加；轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)振幅在臨界轉(zhuǎn)速附近要明顯高于瞬態(tài)響應(yīng)，但在轉(zhuǎn)速低于轉(zhuǎn)子系統(tǒng)臨界轉(zhuǎn)速的80%區(qū)域內(nèi)，穩(wěn)態(tài)響應(yīng)和瞬態(tài)響應(yīng)是相同的，此時(shí)可采取穩(wěn)態(tài)平衡法，相反在高于臨界轉(zhuǎn)速80%的區(qū)域則應(yīng)采用瞬態(tài)動(dòng)平衡法；轉(zhuǎn)子在以角加速度為35rad/s2的加速過程中，最大振幅為1.165×10-4m ，對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)速為 2631r/min，而穩(wěn)態(tài)響應(yīng)最大振幅為1.8684×,工廠通風(fēng);10-4m ，對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)速為2531r/min。計(jì)算后知穩(wěn)態(tài)響應(yīng)的峰值高出了瞬態(tài)響應(yīng)的60%，瞬態(tài)響應(yīng)出現(xiàn)峰值的轉(zhuǎn)速比穩(wěn)態(tài)響應(yīng)滯后了100r/min。因此對(duì)于一個(gè)不平衡的轉(zhuǎn)子系統(tǒng)長期運(yùn)行于臨界轉(zhuǎn)速附近是非常危險(xiǎn)的。對(duì)于需要工作在高于臨界轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)子系統(tǒng)，必須以很大的加速度迅速跨過臨界轉(zhuǎn)速區(qū)域，以防轉(zhuǎn)子系統(tǒng)在臨界轉(zhuǎn)速附近因振幅過大而直接損壞，造成不必要的損失。


  2 單盤懸臂轉(zhuǎn)子穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)響應(yīng)對(duì)比分析

　　轉(zhuǎn)子的物理模型見圖3，L1=0.24m,L2=0.96m,L3=0.05m；k1、k2分別為兩支撐的剛度，k1=1×106N/m，k2=1×108N/m；輪盤質(zhì)量m=20kg，直徑D=0.5m, 偏心矩e=9.6×10-4m ，盤的自轉(zhuǎn)角加速度a=50rad/s2；軸的直徑d=3cm。為便于用傳遞矩陣對(duì)其進(jìn)行研究，在軸上做出了6個(gè)截面。

　　利用傳遞矩陣法推導(dǎo)出單盤懸臂轉(zhuǎn)子的運(yùn)動(dòng)微分方程為

　　

　　如同Jeffcott轉(zhuǎn)子一樣，設(shè)定角加速度a＝0rad/s2，取不同自轉(zhuǎn)角速度30rad/s、50rad/s、70rad/s、100rad/s、120rad/s等值，通過求解上式方程組得出不同轉(zhuǎn)速下懸臂轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)；再取a＝50rad/s2，得出轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的瞬態(tài)響應(yīng)。然后在一張圖上畫出穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)的計(jì)算結(jié)果，見圖4。

　　分析圖4看出：隨著加速度的增大，轉(zhuǎn)子振幅減小，臨界轉(zhuǎn)速增加；單盤懸臂轉(zhuǎn)子的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)峰值在臨界轉(zhuǎn)速附近要明顯高于瞬態(tài)響應(yīng)；出現(xiàn)峰值時(shí)的轉(zhuǎn)速，瞬態(tài)要滯后于穩(wěn)態(tài)，且加速度越大，滯后的越多；當(dāng)轉(zhuǎn)速低于轉(zhuǎn)子系統(tǒng)臨界轉(zhuǎn)速的70%時(shí)，穩(wěn)態(tài)響應(yīng)和瞬態(tài)響應(yīng)是相同的。從圖中還可以看出，轉(zhuǎn)子在以角加速度為50rad/s2的加速過程中，振幅最大峰值為1.85×10-4m，對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速為1425r/min，而穩(wěn)態(tài)響應(yīng)的峰值為3.2514×10-4m ，對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速為1299r/min，計(jì)算后知穩(wěn)態(tài)響應(yīng)的峰值要高出瞬態(tài)響應(yīng)的75.7%，瞬態(tài)響應(yīng)出現(xiàn)峰值的轉(zhuǎn)速滯后穩(wěn)態(tài)響應(yīng)126r/min。

3 雙盤轉(zhuǎn)子穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)響應(yīng)對(duì)比分析

　　雙盤轉(zhuǎn)子的物理模型見圖5，兩盤的質(zhì)量分別為m1=5kg，m2=10kg，兩盤的直徑分別為D1=0.2m，D2=0.4m，兩盤的偏心距分別為e1=e2=2×10-5m，兩盤處的阻尼分別為Ce1=100N·s/m、Ce2=100N.s/m，彈性支承的剛度分別為k1=k2=5.63×105N/m；各軸段的長度分別為L1=0.2m，L2=0.5m，L3=0,負(fù)壓風(fēng)機(jī)價(jià)格.7m，L4=0.1m；各軸段的直徑為D＝0.03m；加速度為30rad/s2。

　　利用傳遞矩陣法得到上面雙盤轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)微分方程為

　　上式中的各系數(shù)如下(A為1～4截面的傳遞矩陣，C為5～8截面的傳遞矩陣，B=CA)：

　　　

　　雙盤轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)微分方程明顯要比單盤轉(zhuǎn)子系統(tǒng)復(fù)雜得多，從4個(gè)方程變成了8個(gè)。利用matlab中的simulink動(dòng)態(tài)仿真模塊對(duì)該方程組進(jìn)行求解，令角加速度й＝0，取自轉(zhuǎn)角速度分別為20rad/s、60rad/s、110rad/s、140rad/s、160rad/s等值，得出雙盤轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)。然后再令й＝100rad/s2，求出轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的加速瞬態(tài)響應(yīng)，最后將穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)響應(yīng)的結(jié)果繪于同一張圖上，對(duì)它們進(jìn)行比較，見圖6和圖7。

　　分析圖6和圖7知：雙盤轉(zhuǎn)子隨著加速度的增大，兩盤振幅減小，臨界轉(zhuǎn)速上升；由圖上標(biāo)出的數(shù)值看出，在一階臨界轉(zhuǎn)速，1盤穩(wěn)態(tài)響應(yīng)的峰值高出瞬態(tài)響應(yīng)的21％，2盤穩(wěn)態(tài)響應(yīng)的峰值高出瞬態(tài)響應(yīng)的27％。1盤瞬態(tài)響應(yīng)峰值出現(xiàn)的轉(zhuǎn)速要滯后穩(wěn)態(tài)響應(yīng)161rad/s，2盤瞬態(tài)響應(yīng)峰值出現(xiàn)的轉(zhuǎn)速要滯后穩(wěn)態(tài)響應(yīng)151rad/s；在二階臨界轉(zhuǎn)速，1盤穩(wěn)態(tài)響應(yīng)的峰值高出瞬態(tài)響應(yīng)的11,工廠車間通風(fēng)降溫.2％，2盤穩(wěn)態(tài)響應(yīng)的峰值高出瞬態(tài)響應(yīng)的7％，1盤瞬態(tài)響應(yīng)峰值出現(xiàn)的轉(zhuǎn)速要滯后穩(wěn)態(tài)響應(yīng)127rad/s，2盤瞬態(tài)響應(yīng)峰值出現(xiàn)的轉(zhuǎn)速要滯后穩(wěn)態(tài)響應(yīng)134rad/s。

4 　結(jié)論

　　通過上面對(duì)單雙盤轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的各種模型的大量數(shù)值仿真得出：隨著轉(zhuǎn)子加速度的增大，轉(zhuǎn)子振幅下降，臨界轉(zhuǎn)速上升；穩(wěn)態(tài)響應(yīng)峰值要大于瞬態(tài)響應(yīng)；瞬態(tài)響應(yīng)出現(xiàn)峰值的轉(zhuǎn)速要滯后于穩(wěn)態(tài)響應(yīng)。

　　上述得出的結(jié)論與理論相符。因?yàn)楫?dāng)轉(zhuǎn)子越過臨界轉(zhuǎn)速時(shí)，撓度要明顯加大，輪盤質(zhì)心的切線速度就會(huì)相應(yīng)得到提高，致使轉(zhuǎn)子的動(dòng)能提高很多。這部分動(dòng)能的增量是由外力矩做功獲得的。因?yàn)樾D(zhuǎn)的輪盤在撓度增加時(shí)，要受到哥氏慣性力的作用，由其形成的阻力矩需由外力矩來克服，所以，外力矩消耗的功是用于轉(zhuǎn)變成撓度增加所需要的動(dòng)能�？梢娤到y(tǒng)能量的增加是一種能量的積累過程，轉(zhuǎn)子增速的快慢，將直接影響能量積累的時(shí)間，從而影響撓度的增加以及對(duì)應(yīng)于撓度峰值的轉(zhuǎn)速。如果提高轉(zhuǎn)子增速的速率，使越過臨界狀態(tài)的時(shí)間相應(yīng)縮短，那么，臨界轉(zhuǎn)速的撓度就會(huì)變小，其峰值也會(huì)滯后出現(xiàn)。而穩(wěn)態(tài)響應(yīng)則相當(dāng)于加速無窮緩慢，使能量積累時(shí)間無限長，因而能量積聚的越多，振幅越大。

參 考 文 獻(xiàn)

［１］  顧家柳，等.轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)[M].國防工業(yè)出版社，1985.12.

［２］  鐘一愕,何衍宗,王正,等.轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)[M].北京:清華大學(xué)出版社，1987.11.

［３］  Gregory L.Reed Theoretical And Experimental Investigation Of The Response Of A Rotor Accelerating Through Critical Speed NAVAL POSTGRADUATE SCHOOL 1995.

［４］  和興鎖.理論力學(xué)[M]. 科學(xué)出版社 ,2005.6.

［５］  陳桂明，張明照，戚紅雨，等.應(yīng)用Matlab建模與仿真[M]. 科學(xué)出版社，2001.

   
　日前在京與全球著名半導(dǎo)體供應(yīng)商英飛凌簽署核心技術(shù)變流器模塊技術(shù)引進(jìn)協(xié)議，該協(xié)議沒有授權(quán)期限及生產(chǎn)配額的限制。業(yè)內(nèi)分析人士認(rèn)為，此舉釋放出金風(fēng)科技在未來企業(yè)發(fā)展中的三大信號(hào)。

　　首先，變流器模塊技術(shù)是影響直驅(qū)永磁風(fēng)電機(jī)組低電壓穿越和成本效益的核心系統(tǒng)，被認(rèn)為是實(shí)現(xiàn)“電網(wǎng)友好型”風(fēng)電的關(guān)鍵技術(shù)。金風(fēng)科技董事長武鋼說，近年來，電網(wǎng)對(duì)風(fēng)電的發(fā)展提出更高的要求，金風(fēng)科技引起核心技術(shù)旨在致力于“電網(wǎng)友好型”風(fēng)電的發(fā)展方向。

　　其次，金風(fēng)科技從2007年開始在英飛凌支持下自主研制變流器，此次簽署技術(shù)協(xié)議后，金風(fēng)科技從英飛凌獲得“兆瓦級(jí)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組變流器模塊”的國內(nèi)生產(chǎn)權(quán)，其生產(chǎn)模塊將應(yīng)用到1 .5 MW和2.5MW風(fēng)電機(jī)組中，并逐漸向3.0MW直驅(qū)機(jī)組擴(kuò)展。這表明，隨著國內(nèi)風(fēng)電機(jī)組大功率化趨勢的加劇，金風(fēng)科技開始加強(qiáng)對(duì)大功率直驅(qū)風(fēng)機(jī)核心技術(shù)的掌控能力。

　　其三，據(jù)介紹，全功率變流器在風(fēng)電機(jī)組核心技術(shù)部件總成本中占15%。金風(fēng)科技引進(jìn)英飛凌變流器模塊技術(shù)并批量自產(chǎn)后，無疑將降低企業(yè)成本，提高市場競爭力。武鋼表示，“這項(xiàng)技術(shù)引進(jìn)及自產(chǎn)在帶來顯著成本效益的同時(shí)，還將有效確保變流器核心模塊的即時(shí)供應(yīng)，增強(qiáng)企業(yè)服務(wù)客戶的能力。更重要的是，我們還能從中學(xué)習(xí)到以英飛凌為代表的先進(jìn)德國生產(chǎn)工藝和質(zhì)量控制經(jīng)驗(yàn)，對(duì)提高公司整體生產(chǎn)管控水平大有裨益。”



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