盘根的密封是靠对轴套的“包紧力”获得的，而因此产生的磨擦热积聚会造成轴承的“抱死”。所以必须靠泄漏来排热，而泄漏会使轴承缺油“干磨”，导致设备出现严重故障。本文通过对锅炉引风机常见的轴承箱漏油原因的分析，提出对引风机原油封进行改造，应用一种防止引风机漏油的新磁力机械油封结构。

　　铝电解生产烟气净化用离心锅炉引风机功率一般达800KW以上、转速730r／min、流量Q＝500000m3／h、介质比重0.745kg／m3、最高环境工作温度60℃、润滑油32＃机械油。原轴承箱压盖和转轴之间的密封结刮谈芊猓芊庑阅芙喜睢?BR>
　　
由于转轴的转速较高，在离心力的作用下，轴承箱内的润滑油沿轴从端盖甩出，漏油现象非常普遍，造成轴承箱、联轴器及周围地面沾满油污，给安全生产带来隐患，造成润滑油浪费，污染了生产环境，有时造成引风机缺油而损坏。因此，改进原油封结构，使用寿命长的新型油封结构以取代原油封是非常必要的。

　　一、原密封结构存在的问题

　　引风机运行中油环下端浸入油池中，把润滑油搅起，沿压盖内表面淌下，直接滴到旋转轴上，轴上积油很多，被旋转轴带动，油沿轴爬行，进入盘根与轴之间的间隙，由于盘根在安装中间隙和预紧力不易掌握，安装中有可能已经造成盘根破损，运转一段时间后盘根被磨损，造成盘根与转轴的间隙变大，因而润滑油不断沿轴向外甩出，即发生漏油。从以上分析可以看出盘根结构存在的主要问题是盘根材质较差、安装不易掌握，运转一段时间后间隙变大起不到有效的密封作用。

　　据电解铝厂对12台锅炉引风机24个轴承座的48个动密封点1年内的泄漏情况统计，有70％的使用寿命在1个月左右，维修强度非常之大。

　　二、磁力油封的选用

　　1、磁力油封的结构磁力机械油封，由两部分组成：一部分为静环，主要由耐磨合金制成的遇热稳定、光滑的静密封面，一个不锈钢结合盖固定于轴承箱端盖上，结合盖与端盖之间采用密封胶或O型圈进行密封；另一部分为内含磁性元件的动环，动密封面是由排热性与耐磨性极佳的含碳复合材料制成，并且采用浮动式设计，可长期在与静环的吸引下与之保持贴合，为了达到与静环长期的吸合，磁力油封的磁性元件采用在高温及高速的环境下都不会消磁的永磁材料，而且为了满足浮动式设计的要求，动环由特殊的氟橡胶O型圈固定在轴上，O型圈与轴的摩擦力大于动环之间磁力的剪切力。

　　整个磁力机械油封装置在设计上均考虑长寿命使用，设计上自身保护的特性与结构采用特殊材料，均是在恶劣环境下及反复变化时能够保持耐用的基础。磁力机械油封可在干态下或存在润滑的工况下工作，在有水侵蚀的情况下也无所谓。适应于立式或卧式、低速或高速、干摩擦或润滑状况下的减速机、齿轮箱、风机、泵和电机等转机设备。

　　2、磁力油封的选用1）设备精度要求径向跳动：最大0.5mm轴向蹿动：最大0.35mm垂直度：最大0.05％×轴径（如：直径50mm的轴，垂直度要求0.025mm。表座吸在轴上，表针指在静环表面，轴旋转1周的最大公差）

　　轴的公差：最大±0.04mm，建议±0.025mm

　　轴光洁度：最大64Rms，建议32Rms

　　静环安装处公差：H62）适用条件工作参数：温度160℃；压力3.3公斤，线速度60m／s，一般规格20～320mm。

　　3、磁力油封的安装步骤

　　1）在清洁表面上将动静环掰开，而非划开，动环先放回盒内。

　　2）将静环外涂一层硅油，油脂不要与密封面接触，且在端盖后阶面上均匀地抹一层密封胶。

　　3）用木棒或紫铜棒（不要损坏静环面）将静环压入壳体直到平整地靠在台阶面上，再将沾在摩擦面上的胶和杂质擦干净。

4）在动环O型圈内涂上润滑油，将动环套在轴上推进，不要推到位。

　　5）将端盖套轴上推进，动静环接触后，一起推到最终位置。

　　6）端盖上紧后，使用附带卡片作为一个工具将O型圈向内推入以防止其在安装时变形。

　　注意：如果静环与端盖配合过松，可加压板，整个安装过程中务必使摩擦副之间保持清洁。

　　4、应用情况某电解铝厂2004年3月改造的油封，在1＃风机上进行了试运行，随后又在4＃、7＃上进行了安装，经过1年多的运行，轴承箱压盖密封处无任何泄漏，完全满足设计要求。

　　在此之前，原密封结构由于经常发生泄漏，净化岗位操作员的工作量很大，在每天的巡检中都要对轴承座润滑油进行补充，而且还发生过一起因漏油造成的设备抱轴事故，导致电机烧毁，直接经济损失数10万元。由于漏油的普遍性也使现场卫生一直难以解决，给设备现场管理带来了难度。

　　改造后，在换油周期内润滑油基本不需要补充，大大减轻了工人的劳动强度，现场状况明显改观，也为生产平稳运行创造了有利条件。

　　磁力机械油封密封这种改进方法，只需改造轴承压盖与静环之间的配合尺寸，对原结构改动很小，这种密封结构简单，安装方便，消耗动力小。运用磁力技术，采用机封理念全新设计的全浮动密封面结构，使动静环结合面始终保持紧密接触，即使在较大的轴的跳动下，亦可实现有效密封。

　　此外，通过调整结构参数，将该油封也成功地应用到了其它轴承座转轴密封上，同样取得了满意的效果。因此磁力机械油封是未来解决转轴密封的发展方向，有极大的推广价值。

摘要： 应用Fluent软件，对在100%设计转速下经压缩性修正得到的三级高压轴流通风机，采用可压缩模型在63%、100%、156% 设计转速3个典型转速下，进行了全工况气动性能数值模拟分析，并与模型级换算性能曲线进行了比较，同时也采用不可压缩模型在63%设计 转速下进行了数值模拟，并与该转速下的可压缩模型计算结果作了比较分析，数值模拟得出的结论可供工程设计参考。
关键词：多级高压轴流式通风机；压缩性修正；计算流体力学；数值计算
中图分类号：TH453 　　　文献标识码：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　计算模型与方法

　　三级轴流通风机的计算模型见图1。数值计算从集流器进口开始一直到扩散段出口，整个内流道为计算域。计算域内的流场用HyperMesh 软件生成面网格，用T-grid软件生成体网格。由于叶片为复杂曲面，全部采用非结构化的四面体网格，网格总数约为1036万。

2.1 　全工况气动性能分析

　　图2、图3和图4分别给出的是三级高压轴流通风机在63%、100%和156%转速下模型级换算出的气动性能曲线和数值模拟得到的性能曲线。图中流量和压比分别是与该转速时的设计值的比值。从图中可以看出，在稳定运行工况范围内，得到的压比－流量特性曲线与模型级换算得到的气动性能曲线基本一致，最大相差不超过6%。另外，从图中还可看到，随着转速的增加，可压缩计算的结果与模型级换算的结果之间的相差逐渐增大。例如在63%转速时，可压缩计算的性能曲线与模型级换算性能相差约为1% ；100%转速时两条曲线之间的相差约３%，而在156%转速时两曲线相差大概6%。

　　分析以上现象：（1）数值计算结果与模型级换算结果相差较小，属工程上可接受范围内。同时也验证了通过模型级气动性能叠加方法得到的三级高压轴流 通 风机气动性能的可靠性。另外，模拟分析结果与相似换算结果基本相符，也说明了数值分析方法具有比较高的可信度；（2）计算表明，压缩性修正后的流道结构可以满足多级高压轴流 通 风机在高、低转速时的工况要求。特别在低转速时，数值分析结果与模型级换算结果相差在1%左右，但是在156%最高转速时，叶轮流道内的相对马赫数高达0.72，气体的压缩性显著增大，由于流道可压缩性修正是在100%转速情况下进行的，所以数值分析得到的性能与模型级换算性能相差为6%左右，但仍在可接受范围。

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