盤根的密封是靠對軸套的“包緊力”獲得的，而因此產生的磨擦熱積聚會造成軸承的“抱死”。所以必須靠泄漏來排熱，而泄漏會使軸承缺油“干磨”，導致設備出現嚴重故障。本文通過對鍋爐引風機常見的軸承箱漏油原因的分析，提出對引風機原油封進行改造，應用一種防止引風機漏油的新磁力機械油封結構。

　　鋁電解生產煙氣凈化用離心鍋爐引風機功率一般達800KW以上、轉速730r／min、流量Q＝500000m3／h、介質比重0.745kg／m3、最高環(huán)境工作溫度60℃、潤滑油32＃機械油。原軸承箱壓蓋和轉軸之間的密封結刮�耪匇密封，密窂T閱芙喜睢?BR>
　　
由于轉軸的轉速較高，在離心力的作用下，軸承箱內的潤滑油沿軸從端蓋甩出，漏油現象非常普遍，造成軸承箱、聯軸器及周圍地面沾滿油污，給安全生產帶來隱患，造成潤滑油浪費，污染了生產環(huán)境，有時造成引風機缺油而損壞。因此，改進原油封結構，使用壽命長的新型油封結構以取代原油封是非常必要的。

　　一、原密封結構存在的問題

　　引風機運行中油環(huán)下端浸入油池中，把潤滑油攪起，沿壓蓋內表面淌下，直接滴到旋轉軸上，軸上積油很多，被旋轉軸帶動，油沿軸爬行，進入盤根與軸之間的間隙，由于盤根在安裝中間隙和預緊力不易掌握，安裝中有可能已經造成盤根破損，運轉一段時間后盤根被磨損，造成盤根與轉軸的間隙變大，因而潤滑油不斷沿軸向外甩出，即發(fā)生漏油。從以上分析可以看出盤根結構存在的主要問題是盤根材質較差、安裝不易掌握，運轉一段時間后間隙變大起不到有效的密封作用。

　　據電解鋁廠對12臺鍋爐引風機24個軸承座的48個動密封點1年內的泄漏情況統(tǒng)計，有70％的使用壽命在1個月左右，維修強度非常之大。

　　二、磁力油封的選用

　　1、磁力油封的結構磁力機械油封，由兩部分組成：一部分為靜環(huán)，主要由耐磨合金制成的遇熱穩(wěn)定、光滑的靜密封面，一個不銹鋼結合蓋固定于軸承箱端蓋上，結合蓋與端蓋之間采用密封膠或O型圈進行密封；另一部分為內含磁性元件的動環(huán)，動密封面是由排熱性與耐磨性極佳的含碳復合材料制成，并且采用浮動式設計，可長期在與靜環(huán)的吸引下與之保持貼合，為了達到與靜環(huán)長期的吸合，磁力油封的磁性元件采用在高溫及高速的環(huán)境下都不會消磁的永磁材料，而且為了滿足浮動式設計的要求，動環(huán)由特殊的氟橡膠O型圈固定在軸上，O型圈與軸的摩擦力大于動環(huán)之間磁力的剪切力。

　　整個磁力機械油封裝置在設計上均考慮長壽命使用，設計上自身保護的特性與結構采用特殊材料，均是在惡劣環(huán)境下及反復變化時能夠保持耐用的基礎。磁力機械油封可在干態(tài)下或存在潤滑的工況下工作，在有水侵蝕的情況下也無所謂。適應于立式或臥式、低速或高速、干摩擦或潤滑狀況下的減速機、齒輪箱、風機、泵和電機等轉機設備。

　　2、磁力油封的選用1）設備精度要求徑向跳動：最大0.5mm軸向躥動：最大0.35mm垂直度：最大0.05％×軸徑（如：直徑50mm的軸，垂直度要求0.025mm。表座吸在軸上，表針指在靜環(huán)表面，軸旋轉1周的最大公差）

　　軸的公差：最大±0.04mm，建議±0.025mm

　　軸光潔度：最大64Rms，建議32Rms

　　靜環(huán)安裝處公差：H62）適用條件工作參數：溫度160℃；壓力3.3公斤，線速度60m／s，一般規(guī)格20～320mm。

　　3、磁力油封的安裝步驟

　　1）在清潔表面上將動靜環(huán)掰開，而非劃開，動環(huán)先放回盒內。

　　2）將靜環(huán)外涂一層硅油，油脂不要與密封面接觸，且在端蓋后階面上均勻地抹一層密封膠。

　　3）用木棒或紫銅棒（不要損壞靜環(huán)面）將靜環(huán)壓入殼體直到平整地靠在臺階面上，再將沾在摩擦面上的膠和雜質擦干凈。

4）在動環(huán)O型圈內涂上潤滑油，將動環(huán)套在軸上推進，不要推到位。

　　5）將端蓋套軸上推進，動靜環(huán)接觸后，一起推到最終位置。

　　6）端蓋上緊后，使用附帶卡片作為一個工具將O型圈向內推入以防止其在安裝時變形。

　　注意：如果靜環(huán)與端蓋配合過松，可加壓板，整個安裝過程中務必使摩擦副之間保持清潔。

　　4、應用情況某電解鋁廠2004年3月改造的油封，在1＃風機上進行了試運行，隨后又在4＃、7＃上進行了安裝，經過1年多的運行，軸承箱壓蓋密封處無任何泄漏，完全滿足設計要求。

　　在此之前，原密封結構由于經常發(fā)生泄漏，凈化崗位操作員的工作量很大，在每天的巡檢中都要對軸承座潤滑油進行補充，而且還發(fā)生過一起因漏油造成的設備抱軸事故，導致電機燒毀，直接經濟損失數10萬元。由于漏油的普遍性也使現場衛(wèi)生一直難以解決，給設備現場管理帶來了難度。

　　改造后，在換油周期內潤滑油基本不需要補充，大大減輕了工人的勞動強度，現場狀況明顯改觀，也為生產平穩(wěn)運行創(chuàng)造了有利條件。

　　磁力機械油封密封這種改進方法，只需改造軸承壓蓋與靜環(huán)之間的配合尺寸，對原結構改動很小，這種密封結構簡單，安裝方便，消耗動力小。運用磁力技術，采用機封理念全新設計的全浮動密封面結構，使動靜環(huán)結合面始終保持緊密接觸，即使在較大的軸的跳動下，亦可實現有效密封。

　　此外，通過調整結構參數，將該油封也成功地應用到了其它軸承座轉軸密封上，同樣取得了滿意的效果。因此磁力機械油封是未來解決轉軸密封的發(fā)展方向，有極大的推廣價值。

摘要： 應用Fluent軟件，對在100%設計轉速下經壓縮性修正得到的三級高壓軸流通風機，采用可壓縮模型在63%、100%、156% 設計轉速3個典型轉速下，進行了全工況氣動性能數值模擬分析，并與模型級換算性能曲線進行了比較，同時也采用不可壓縮模型在63%設計 轉速下進行了數值模擬，并與該轉速下的可壓縮模型計算結果作了比較分析，數值模擬得出的結論可供工程設計參考。
關鍵詞：多級高壓軸流式通風機；壓縮性修正；計算流體力學；數值計算
中圖分類號：TH453 　　　文獻標識碼：B

Numerical Analysis on Overall Operating Performance of Multistage High-pressure Axial-flow Fan
Abstract: In this paper, the overall operating aerodynamic performance of a three-stage high pressure axial-flow fan adopted compressible model under the three typical design speed of 63%, 100% and 156%, which has been designed based on compressibility correction under 100% design speed, was simulated with Fluent software and compared with conversion performance curve of model stage. Meanwhile, the numerical simulation adopted incompressible model under 63% design speed is also carried out and compared with the calculation result of compressible model under the same speed. The conclusion obtained by numerical simulation can provide reference for project design.
Key words: multistage high-pressure axial-flow fan; compressibility correction; CFD; numerical calculation

1　計算模型與方法

　　三級軸流通風機的計算模型見圖1。數值計算從集流器進口開始一直到擴散段出口，整個內流道為計算域。計算域內的流場用HyperMesh 軟件生成面網格，用T-grid軟件生成體網格。由于葉片為復雜曲面，全部采用非結構化的四面體網格，網格總數約為1036萬。

2.1 　全工況氣動性能分析

　　圖2、圖3和圖4分別給出的是三級高壓軸流通風機在63%、100%和156%轉速下模型級換算出的氣動性能曲線和數值模擬得到的性能曲線。圖中流量和壓比分別是與該轉速時的設計值的比值。從圖中可以看出，在穩(wěn)定運行工況范圍內，得到的壓比－流量特性曲線與模型級換算得到的氣動性能曲線基本一致，最大相差不超過6%。另外，從圖中還可看到，隨著轉速的增加，可壓縮計算的結果與模型級換算的結果之間的相差逐漸增大。例如在63%轉速時，可壓縮計算的性能曲線與模型級換算性能相差約為1% ；100%轉速時兩條曲線之間的相差約３%，而在156%轉速時兩曲線相差大概6%。

　　分析以上現象：（1）數值計算結果與模型級換算結果相差較小，屬工程上可接受范圍內。同時也驗證了通過模型級氣動性能疊加方法得到的三級高壓軸流 通 風機氣動性能的可靠性。另外，模擬分析結果與相似換算結果基本相符，也說明了數值分析方法具有比較高的可信度；（2）計算表明，壓縮性修正后的流道結構可以滿足多級高壓軸流 通 風機在高、低轉速時的工況要求。特別在低轉速時，數值分析結果與模型級換算結果相差在1%左右，但是在156%最高轉速時，葉輪流道內的相對馬赫數高達0.72，氣體的壓縮性顯著增大，由于流道可壓縮性修正是在100%轉速情況下進行的，所以數值分析得到的性能與模型級換算性能相差為6%左右，但仍在可接受范圍。

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