發(fā)布時(shí)間：2020-11-06 11:58

　　 鋼鐵行業(yè)在我國(guó)發(fā)展迅速，風(fēng)機(jī)在鋼鐵廠(chǎng)使用越來(lái)越廣泛，對(duì)風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)的性能要求也變得更高。廠(chǎng)房中的風(fēng)機(jī)在其頻繁的使用過(guò)程中，均出現(xiàn)了不同程度的裂紋，嚴(yán)重危害生產(chǎn)安全。轉(zhuǎn)爐煤氣鼓風(fēng)機(jī)是用于將旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的機(jī)械能，轉(zhuǎn)換成煤氣總壓增加而使煤氣連續(xù)流動(dòng)的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)機(jī)械，保證風(fēng)機(jī)的安全使用是鋼鐵生產(chǎn)中的重要工作之一。課題通過(guò)對(duì)某鋼廠(chǎng)的離心風(fēng)機(jī)進(jìn)行力學(xué)分析的研究和流場(chǎng)分析，提出針對(duì)裂紋問(wèn)題的維護(hù)加固策略，并確定最終的方案實(shí)施，保證風(fēng)機(jī)裂紋問(wèn)題解決的有效性。 首先，對(duì)風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)力學(xué)的分析，葉輪在工作狀態(tài)下，由于材料本身、轉(zhuǎn)子振動(dòng)或者加工工藝等原因，都很可能產(chǎn)生表面裂紋。并對(duì)葉輪轉(zhuǎn)子各部件進(jìn)行強(qiáng)度校核，分別計(jì)算出對(duì)應(yīng)的安全系數(shù)值，找到強(qiáng)度是否是裂紋產(chǎn)生原因之一。對(duì)風(fēng)機(jī)表面加固，重新計(jì)算強(qiáng)度，分析強(qiáng)度的改變。 其次，建立雙吸式離心風(fēng)機(jī)的三維仿真分析模型，應(yīng)用ANSYS有限元分析軟件分別進(jìn)行靜、動(dòng)態(tài)特性分析。通過(guò)靜態(tài)分析，了解風(fēng)機(jī)葉輪結(jié)構(gòu)的應(yīng)力分布狀態(tài)，確定葉輪產(chǎn)生裂紋的應(yīng)力中區(qū)域以及最大應(yīng)力值；通過(guò)模態(tài)分析，提取葉輪的固有頻率及振型圖，了解葉輪轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的彎曲剛度和扭轉(zhuǎn)剛度的分布情況； 最后，利用Fluent軟件對(duì)風(fēng)機(jī)內(nèi)流場(chǎng)進(jìn)行定常的數(shù)值模擬，獲得葉輪轉(zhuǎn)子與蝸殼流域的氣流壓力脈動(dòng)情況，觀察葉輪流場(chǎng)的特征現(xiàn)象并分析。通過(guò)葉輪的單向流固耦合模擬來(lái)研究定常氣動(dòng)力對(duì)葉輪振動(dòng)特性的影響，為風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)及安全運(yùn)行提供理論依據(jù)。
【學(xué)位單位】：武漢科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2015
【中圖分類(lèi)】：TF341.1
【部分圖文】：

并提出合理的改進(jìn)措施。目前，某煉鋼廠(chǎng)的轉(zhuǎn)爐煤氣風(fēng)機(jī)主要用于煉鋼過(guò)程煤氣的運(yùn)輸，工作環(huán)境粉塵多，濕度大且有腐蝕性。廠(chǎng)內(nèi)煤氣風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)子出現(xiàn)幾條不同程度的明顯裂紋（如圖1.1所示）。在圖 1.1 中，轉(zhuǎn)子一共有 6 條裂紋。葉片上沒(méi)有出現(xiàn)裂紋；前盤(pán)裂紋有 5 條，其中3 條接近端面邊緣，2 條靠近軸心且在原盤(pán)面拼接的焊縫上（后打磨發(fā)現(xiàn)的裂紋 c），裂紋的走向是沿著葉片與盤(pán)面的焊縫的方向。后盤(pán)有 1 條裂紋也是靠近端面邊緣。

第 2 章 有限元分析與 CFD 的基本理論1 有限元分析理論及軟件介紹1.1 有限元分析的理論基礎(chǔ)有限元分析(Finite element Analysis,FEA)是用簡(jiǎn)單問(wèn)題來(lái)代替復(fù)雜問(wèn)題，值分析的一種方法，求得的解不是準(zhǔn)確解，而是近似解。有限元分析法廣泛在工程中解決物理和數(shù)學(xué)問(wèn)題，逐漸擴(kuò)展到科學(xué)的其他領(lǐng)域。這種方法不僅高、計(jì)算準(zhǔn)確，而且十分有效。有限元方法從 1870 年 Rayleigh 提出了試函變分方法，Gauss 采用的加權(quán)殘值法，以及后來(lái)的 1943 年 Courant 研究出連函數(shù)，迅速地發(fā)展到現(xiàn)在的有限元方法[38]。有限元方法還包括了數(shù)學(xué)上的差值法和工程上的直接連續(xù)單元發(fā)展過(guò)來(lái)。

圖 3.1 風(fēng)機(jī)的類(lèi)別較多的是離心風(fēng)機(jī)、軸流風(fēng)機(jī)和羅茨型風(fēng)機(jī)，針場(chǎng)分析等。離心風(fēng)機(jī)是氣體在轉(zhuǎn)動(dòng)葉片產(chǎn)生的離動(dòng)，又可稱(chēng)為徑流風(fēng)機(jī)；而軸流風(fēng)機(jī)是軸向的氣流動(dòng)。對(duì)比離心風(fēng)機(jī)，軸流風(fēng)機(jī)具有體積小、流，結(jié)構(gòu)上會(huì)存在一定的差異，但是大體的結(jié)構(gòu)組導(dǎo)流板、聯(lián)軸器等。裂紋的煤氣風(fēng)機(jī)如圖 3.2.所示，為轉(zhuǎn)爐的一次煙動(dòng)力，是單級(jí)離心式鼓風(fēng)機(jī)。轉(zhuǎn)爐煤氣風(fēng)機(jī)主要機(jī)器（主要是電機(jī)）帶動(dòng)著轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)在蝸殼的殼心的進(jìn)氣口吸入，氣體在葉片的動(dòng)力作用下，該最后進(jìn)入導(dǎo)流板從出氣口排出。主部件為葉輪與蝸殼，小風(fēng)機(jī)的葉輪可直接安裝電機(jī)皮帶輪連接來(lái)安裝設(shè)備。離心式風(fēng)機(jī)通常是
【參考文獻(xiàn)】

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1 李嵩,瞿鑫,朱之墀,劉江林;考慮氣動(dòng)載荷的軸流通風(fēng)機(jī)葉輪強(qiáng)度的有限元分析[J];風(fēng)機(jī)技術(shù);2004年02期

2 蔡建程;袁民健;盧傅安;祁大同;邱長(zhǎng)安;;兩種離心通風(fēng)機(jī)葉輪零部件強(qiáng)度計(jì)算方法的比較分析[J];風(fēng)機(jī)技術(shù);2007年05期

3 田貴昌;李寶寬;陳中才;;離心通風(fēng)機(jī)內(nèi)部壓力場(chǎng)和流場(chǎng)的分析[J];風(fēng)機(jī)技術(shù);2007年06期

4 楊曄暉;;離心鼓風(fēng)機(jī)開(kāi)式葉輪的強(qiáng)度分析與改造[J];風(fēng)機(jī)技術(shù);2008年05期

5 吳海燕;張朝磊;黃淑娟;;半開(kāi)式離心壓縮機(jī)葉輪葉片單向流固耦合分析[J];風(fēng)機(jī)技術(shù);2009年04期

6 丁鐵華;;基于有限元法的離心風(fēng)機(jī)葉輪強(qiáng)度分析與結(jié)構(gòu)優(yōu)化[J];風(fēng)機(jī)技術(shù);2011年06期

7 楊朝剛;離心通風(fēng)機(jī)葉輪強(qiáng)度的二次計(jì)算法及其應(yīng)用[J];風(fēng)機(jī)技術(shù);1997年01期

8 朱亮;向家偉;宋宜梅;;旋轉(zhuǎn)機(jī)械常見(jiàn)故障診斷的非線(xiàn)性動(dòng)力學(xué)研究綜述[J];裝備制造技術(shù);2010年01期

9 王永生;陳虎;劉建永;;軸流風(fēng)機(jī)研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[J];裝備制造技術(shù);2012年01期

10 張永海;肖俊峰;鄧清華;;大型離心鼓風(fēng)機(jī)葉輪強(qiáng)度分析與結(jié)構(gòu)改進(jìn)[J];風(fēng)機(jī)技術(shù);2012年03期

本文編號(hào)：2873112