風機系統
關注創建者：小胖咋 創建時間：2017-02-07
風機系統的實例教程
整機可靠性分析
結合動力學分析結果，可計算各部件不同時刻的受力情況，基于有限元線性載荷計算或模態應力恢復計算方法，可快速計算風機系統中各個部件在不同時刻的應力分布情況。
▲ 圖20 各部件瞬態應力分布
總結
基于EXCITE軟件平臺，可構建完整詳細風機系統動力學模型，可對于風機模型中滑動軸承潤滑以及摩擦磨損進行準確的計算，同時對于齒輪嚙合、軸系扭振計算、NVH特性以及可靠性進行相應的仿真。
希望以上信息對廣大有風機總成設計和分析需求的用戶有所幫助，如有任何問題，也歡迎發送郵件至我們的技術支持郵箱Mechanical_support_china@avl.com進行咨詢。
展開 海洋風機基礎分析系統是用于對海洋風機基礎平臺進行結構分析和強度校核的專業分析軟件。針對不同的海洋平臺結構，提供完整的分析方案，涵蓋靜力學分析、動力學分析和疲勞分析。分析方案中包括對靜力學分析結果的強度校核，強度校核的標準是海上風電風機基礎分析規范。
基于海洋風機基礎分析系統，設計人員可直接對完成的初步設計實施整個分析流程，并根據分析的結果進行修改。不僅如此，海洋風機基礎分析系統提供了友好的界面，方便易用，可操作性強，分析系統將ANSYS Classical的計算集成在后臺，設計人員無需掌握ANSYS即可進行基于ANSYS求解器的各類分析。在計算完成后，系統會自動截取ANSYS的計算結果，并顯示在系統界面上，從而省去了設計人員打開ANSYS進行操作。
為了更好地服務于工程設計,海洋風機基礎分析系統集成了中國石油天然氣行業標準中的海上固定平臺規范、國外規范API和DNV，在現行結構分析的基礎上，直接獲得符合行業規范的評估結果，大大節省了設計人員設計校核的時間。
功能特色
海洋風機基礎分析系統提供了全面的海樣固定平臺基礎的結構分析工具。
海上風機基礎平臺設計
幾何建模：系統提供了單樁、水下多樁、水上三樁、高樁承臺和導管架等模型。
材料庫：包含各類鋼材、混凝土等材料。
環境參數：包括地質參數、海況參數，提供了樁土作用模型，考慮了海水密度、海洋附生物、拖拽力系數、慣性力系數等因素。
載荷類型：包括活載荷、風載荷、水流載荷、波浪載荷和風機載荷，載荷種類多樣，充分考慮了海洋平臺結構在實際工作環境中可能的外載。
展開 風機的動力學分析，里面包含了齒輪箱和電機，支撐有多種形式，滾動軸承，金屬橡膠，彈性軸等等，情況較為復雜，轉速相對較低，載荷為典型的隨機載荷，風載荷的湍流強度比較大。
目前國內對于整機的動力學性能研究基本停留在簡單的剛性或低自由度扭轉模型上，不能考慮綜合作用。
圖4：通風除臭系統管路示意圖
系統管路中的主要部件——吸風口格柵、風力調節閥、軸流風機、風管等，分別在Flownex中的元件庫中獲得，如下（表1）所示。其中：
■ 吸風口格柵：由流阻元件與節流元件連接構成，流阻曲線通過三維仿真結合數據擬合獲得。
■ 風量調節閥：選用蝶閥元件來表示，并通過調節閥門開角獲得對應損失系數。
■ 軸流風機：軸流風機特性曲線由實際風機型號獲得。
■ 風管：方型通風管道等效為圓管，采用Darcy-Weisbach公式計算流動損失：
■ 粗糙度：基于“建筑行業設計手冊”，通風管道粗糙度本文設定粗糙度為30μm。
表1：系統主要部件及其對應Flownex元件
通風除臭系統分析
對原定除臭系統中的風管管路進行分析，獲得各風口速度分布（圖5）及最小和最大的吸風口位置。
通過分析可以看出，最小速度風口和最大速度風口相差很大，導致最小風口出風量很少，不能達到除臭效果，管路風量匹配不均勻。因此，需要重新匹配更合理的風機。
圖5：吸風口進氣速度分布
風機合理匹配
依據風機位置，將管路系統劃分為A、B、C三段，通過分段模擬獲得每段管路的流阻特性曲線，并給出對應風機的合理選擇范圍。
管路段A
管路段A的Flownex網絡及邊界條件設置（如圖6）所示。通過調整出口流量，計算對應流動損失，獲得管路段A的流阻特性曲線。
經計算分析后，風機A應滿足如下條件：
650 m3/? < Qfan < 1470 m3/? 。
展開 n 軸流風機：軸流風機特性曲線由實際風機型號獲得。
n 風管：方型通風管道等效為圓管，采用Darcy-Weisbach公式計算流動損失：
n 粗糙度：基于“建筑行業設計手冊”，通風管道粗糙度本文設定粗糙度為30μm。
表1：系統主要部件及其對應Flownex元件
通風除臭系統分析
對原定除臭系統中的風管管路進行分析，獲得各風口速度分布（圖5）及最小和最大的吸風口位置。
通過分析可以看出，最小速度風口和最大速度風口相差很大，導致最小風口出風量很少，不能達到除臭效果，管路風量匹配不均勻。因此，需要重新匹配更合理的風機。
圖5：吸風口進氣速度分布
風機合理匹配
依據風機位置，將管路系統劃分為A、B、C三段，通過分段模擬獲得每段管路的流阻特性曲線，并給出對應風機的合理選擇范圍。
l 管路段A
管路段A的Flownex網絡及邊界條件設置（如圖6）所示。通過調整出口流量，計算對應流動損失，獲得管路段A的流阻特性曲線。
經計算分析后，風機A應滿足如下條件：650 m3/? < Qfan < 1470 m3/? 。
圖6：管路段A的Flownex網絡及邊界條件
l 管路段B
使用相同方法獲得管路段B的流阻特性曲線。此段管路入口即為管路段A（或風機A）出口，因此將其流量設定為管路段A的流量極限值Q1=1500 m3/?。
對于管路段B，當出口流量為3000—20000 m3/?時，吸風口進氣速度均在0.2m/s到7m/s的范圍內。
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某廠脫硫系統采用石灰石-石膏濕法，采用出口直排鋼煙囪，系統不設增壓風機，脫硫系統阻力由窯尾風機克服，風機位于系統前端，脫硫系統正壓運行。運行一段時間后，系統在滿負荷運行中出現阻力大的情況，現場分析可能為二級除霧器結垢，即除霧器葉片表面被漿液或顆粒物覆蓋，造成氣流通道變窄，但在停機后檢查，二級除霧器并無結垢現象，也無堵塞。
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風機在克服系統靜壓后提供動壓滿足使用要求。
圖8 氣墊輥兩端入口處壓力
3 結論與展望
本研究基于Ansys Fluent軟件，通過數值模擬方法研究了吹膜旋轉牽引氣墊輥的出風均勻性。通過模擬結果的分析，得出了對氣墊輥設計和優化的一些有益指導，為吹膜工藝的改進提供了理論支持。
對于有管道的風機系統，可以在管道中加裝消 音器，以消除或降低風機中的旋轉噪聲或者部分寬頻噪聲。
（9）基于被動噪聲控制中的共振式吸聲原理，利用穿孔板來達到降噪的目的。根據這個原理，考慮在散熱風扇的葉片上打孔，改變氣流的流向，形成等效聲容，減小噪聲。
5 典型案例
5.1 風扇、風機噪聲案例
下圖是利用Actran軟件預測軸流風扇噪聲的案例示意圖。
空調作為量大面廣的家用電器之一，除給消費者帶來制冷、制熱性作用以外，空調風機系統噪音直接關系到消費的舒適性，因此，低噪風葉正成為軸流風葉設計的一個趨勢。從學科上來看，這類風葉與工業用風葉相比，一方面在結構配置、設計方法和流動特性上有著很大不同；另一方面在性能上，雖然風壓低但風量范圍變化大且氣動及聲學的綜合性能要求高，故這類低壓風機的設計并非易事。
3、檢修換袋可在不停系統風機，系統正常運行條件下分室進行。濾袋袋口采用彈性漲圈， 密封性能好，牢固可靠。濾袋龍骨采用多角形，減少了袋與龍骨的磨擦，延長了袋的壽命， 又便于卸袋。K2=煙氣道和擋板門的壓損系數 Q=煙氣量
3工作原理
除塵器由灰斗、上箱體、中箱體、下箱體等部分組成，上、中、下箱體為分室結構。
空調作為量大面廣的家用電器之一，除給消費者帶來制冷、制熱性作用以外，空調風機系統噪音直接關系到消費的舒適性，因此，低噪風葉正成為軸流風葉設計的一個趨勢。從學科上來看，這類風葉與工業用風葉相比，一方面在結構配置、設計方法和流動特性上有著很大不同；另一方面在性能上，雖然風壓低但風量范圍變化大且氣動及聲學的綜合性能要求高，故這類低壓風機的設計并非易事。
風機直接噪聲（紅色）與非直接噪聲（綠色）
不同風機類型產生的非直接噪聲占比不同
對于包含機箱、流道的風機系統，一般屬于高非直接噪聲的系統，需要考慮：機箱對于風機噪聲的影響，包括機箱隔聲或內部的吸聲材料；流道內若產生速度較高的湍流會引起氣動噪聲，或稱二次噪聲。
2.風機數字化設計與創新
風機設計主要是基于模型的方式，實現風機的系統架構與數字化設計。通過R-F-L-P進行系統工程設計及產品定義。在總體架構設計基礎上，通過3D-Master進行產品結構、電氣及工藝設計、驗證及評審等。
在風機開發中，使用系統建模語言SysML（CATIA Magic）實現風力渦輪機的功能、結構和行為描述，實現風機的正向設計與產品創新。
