地铁隧道风机产品设计报告.ppt

地铁隧道轴流风机 设 计 报 告 本公司的对该型风机设计采取以下六个方面的措施： （ 1 ）风机空气动力性能设计计算； （ 2 ）防喘振装置的设计； （ 3 ）风机强度有限元分析计算； （ 4 ）风机总体结构设计及降噪措施； （ 5 ）风机正反转切换电路控制设计； （ 6 ）气动性能试验及耐高温试验。 一、风机空气动力性能设计计算 1 、叶型设计 气动设计运用旋涡理论、采用孤立叶型方法进行，按变环量扭向规 律△ C u =const 进行基元级叠加。以深圳地铁 TVF 风机为例， Ф1800mm 风机其设计参数为 Q=55m 3 /s ， H=800Pa ； Q=60.5 m 3 /s, H=800Pa ； Q=66 m 3 /s, H=900Pa 设计点效率为 78% ，设计转速为 985rpm ，其设计难度在于 正、反转，等效率。结合国际先进同类风机效率大都在 76% 左右的实际 情况，本公司工程技术中心会同北京航空航天大学，运用国际先进航空 领域的旋涡理论，建立数学模型，通过流场数值计算，进行验证。 ? r 计算结果如下： （ 1 ）基元截面叶根处压升为 545Pa ，叶尖处为 990Pa ；叶片弦长叶根处 为 295mm ，叶尖处为 231mm ；安装角叶根处为 49.06 ° , 叶尖处为 23.86 ° （其详细的计算结果表略）。 （ 2 ）对于 Q=55m 3 /s ， H=800Pa 及 Q=60.5 m 3 /s ， H=800Pa 二种性能参 数的风机，确定其叶片数 Z=12 ；二种性能参数的风机可以通过调整叶 片角度来实现，且均在高效区内。对于 Q=66 m 3 /s ， H=900Pa 的风机， 确定其叶片数为 Z=14 。 2 、风机静压比 ≥ 75% 的设计方案 从提高风机本体的静压比入手，兼顾风机全压值与轮毂比，采用较 宽的叶片弦长、增设导流罩、合理配置导叶等以保证较高的静压比；同 时，优化风机结构，通过在风机两端增设钟形管的办法以满足静压比达 到 ≥ 75% 的要求。 Q==55m 3 /s ， H=800Pa ； Q=60.5 m 3 /s ， H=800Pa 风机设计工况曲线图 Q=66 m 3 /s ， H=900Pa 风机设计 风机设计工况曲线图 二、防喘振装置的设计 为保证地铁风机能安全运转，专门设计了与风机相匹配的防喘振装置 。 喘振现象 具有“驼峰”形性能曲 线的轴流风机，若其工作点 在曲线上 K 点的左侧，即在 不稳定区内工作时，就会出 现喘振现象，即风机的风量 在瞬间发生数值不等的周期 性的反复变化的现象。 本公司为满足地铁环控系统消防安全的需要，避免采用机械式或安 装报警装置达到消防安全的问题，对防喘振装置的设计研究引起了高 度重视，通过大量的研制和试验验证，研制出与国际先进设计完全一 致的防喘振装置，其防喘振效果极为明显，并已获得国家实用新型专 利。 1 — 吸入口 2 — 外壳 3 — 导向叶片 4 — 内圈 5 — 引导流器 6 — 法兰 防喘振装置结构 ： 防喘振装置 主要由 外壳、内圈，置于外壳 和内圈之间均匀分布的 导向叶片，置于外壳一 端的引导流器等组成。 下图为防喘振装置整体 结构半剖视图和 A — A 面剖视图。 防喘振装置安装于风机叶轮进气端前端， 对于 TVF 风机，由于其具有正逆转功能，故 叶轮两端均需安装防喘振装置。对于不同性 能参数、不同叶轮尺寸的风机，必须配有专 用的防喘振装置。 安装防喘振装置后，此时叶尖处产生的 涡流通过防喘振装置，从空腔的导叶使气流 与主气流相遇，在主气流的带动下，进入叶 轮加速形成顺流，使其消除叶尖处产生的涡 流，减弱气流堵塞状态，从而有效地消除风 机的喘振现象。 三、风机强度有限元分析计算 根据 TVF 风机在各个地铁工程中的不同要求，本公司对风机总体结 构进行了最优设计，使风机各部分结构可靠、匹配合理，尽量减少流道 中的旋涡冲击和流阻损失，尽可能降低气流和结构噪声，采用国际上最 先进的软件 I-DEA