鋼鐵行業(yè)在我國發(fā)展迅速，風機在鋼鐵廠使用越來越廣泛，對風機結構的性能要求也變得更高。廠房中的風機在其頻繁的使用過程中，均出現(xiàn)了不同程度的裂紋，嚴重危害生產(chǎn)安全。轉爐煤氣鼓風機是用于將旋轉產(chǎn)生的機械能，轉換成煤氣總壓增加而使煤氣連續(xù)流動的動力驅動機械，保證風機的安全使用是鋼鐵生產(chǎn)中的重要工作之一。課題通過對某鋼廠的離心風機進行力學分析的研究和流場分析，提出針對裂紋問題的維護加固策略，并確定最終的方案實施，保證風機裂紋問題解決的有效性。 首先，對風機結構力學的分析，葉輪在工作狀態(tài)下，由于材料本身、轉子振動或者加工工藝等原因，都很可能產(chǎn)生表面裂紋。并對葉輪轉子各部件進行強度校核，分別計算出對應的安全系數(shù)值，找到強度是否是裂紋產(chǎn)生原因之一。對風機表面加固，重新計算強度，分析強度的改變。 其次，建立雙吸式離心風機的三維仿真分析模型，應用ANSYS有限元分析軟件分別進行靜、動態(tài)特性分析。通過靜態(tài)分析，了解風機葉輪結構的應力分布狀態(tài)，確定葉輪產(chǎn)生裂紋的應力中區(qū)域以及最大應力值；通過模態(tài)分析，提取葉輪的固有頻率及振型圖，了解葉輪轉子結構的彎曲剛度和扭轉剛度的分布情況； 最后，利用Fluent軟件對風機內(nèi)流場進行定常的數(shù)值模擬，獲得葉輪轉子與蝸殼流域的氣流壓力脈動情況，觀察葉輪流場的特征現(xiàn)象并分析。通過葉輪的單向流固耦合模擬來研究定常氣動力對葉輪振動特性的影響，為風機設計及安全運行提供理論依據(jù)。
【學位單位】：武漢科技大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2015
【中圖分類】：TF341.1
【部分圖文】：

并提出合理的改進措施。目前，某煉鋼廠的轉爐煤氣風機主要用于煉鋼過程煤氣的運輸，工作環(huán)境粉塵多，濕度大且有腐蝕性。廠內(nèi)煤氣風機的轉子出現(xiàn)幾條不同程度的明顯裂紋（如圖1.1所示）。在圖 1.1 中，轉子一共有 6 條裂紋。葉片上沒有出現(xiàn)裂紋；前盤裂紋有 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面的焊縫的方向。后盤有 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有限元分析(Finite element Analysis,FEA)是用簡單問題來代替復雜問題，值分析的一種方法，求得的解不是準確解，而是近似解。有限元分析法廣泛在工程中解決物理和數(shù)學問題，逐漸擴展到科學的其他領域。這種方法不僅高、計算準確，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 采用的加權殘值法，以及后來的 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)學上的差值法和工程上的直接連續(xù)單元發(fā)展過來。

圖 3.1 風機的類別較多的是離心風機、軸流風機和羅茨型風機，針場分析等。離心風機是氣體在轉動葉片產(chǎn)生的離動，又可稱為徑流風機；而軸流風機是軸向的氣流動。對比離心風機，軸流風機具有體積小、流，結構上會存在一定的差異，但是大體的結構組導流板、聯(lián)軸器等。裂紋的煤氣風機如圖 3.2.所示，為轉爐的一次煙動力，是單級離心式鼓風機。轉爐煤氣風機主要機器（主要是電機）帶動著轉子結構在蝸殼的殼心的進氣口吸入，氣體在葉片的動力作用下，該最后進入導流板從出氣口排出。主部件為葉輪與蝸殼，小風機的葉輪可直接安裝電機皮帶輪連接來安裝設備。離心式風機通常是
【參考文獻】

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本文編號：2873112