[发明专利]罩式炉高温循环风机叶轮的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及风机，特别是一种罩式炉高温循环风机叶轮的制造方法。 

背景技术

罩式炉高温循环风机叶轮原为引进的进口设备，国内第一次制造，世界第二套，毫无经验可以借鉴，此种风机的设计难度很大，主要是集中以下几点： 

1.炉内循环温度高，达800℃，在此温度下需要保证风机安全稳定运行。

2.由于炉内循环气体是一种变工况运行，我们通过调节风机的转速来满足不同运行状态下的炉内工况条件，所以风机在运行过程中，不仅需要考虑变转速对风机的影响，同时还需要考虑在不同的转速下，风机能否满足循环气体的工况要求。 

3.根据国家相关减排法案的要求，能否把风机的效率提高到80%以上。 

4.由于风机在最高转速2500r/min下运行，所以需要对风机的焊接提出相当高的要求，根据焊接工艺，对风机进行焊接，同时对相关焊缝进行超声波检查，以检查焊缝是否焊透。 

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种罩式炉高温循环风机叶轮的制造方法，提高风机叶轮的使用寿命。 

本发明解决其技术问题采用以下方案： 

本发明提供的罩式炉高温循环风机叶轮的制造方法，其步骤包括：

第一步：根据炉内循环工况的气体参数，进行气动性能设计，设计出满足炉内循环工况条件运行的风机；

第二步：通过三维绘图软件soildworks建模，对风机性能进行校核，同时根据模型的受力分析，正确采用性价比较高的材料；

第三步：通过工艺放样，对每一个零件的展开图形进行绘制，通过绘制的图形，对零件进行下料，然后利用模具压模，从而制作出风机的每一个零部件；

第四步：根据焊接工艺，对风机进行焊接，并且对相关焊缝进行超声波探伤检查，以检查焊缝是否焊透；在风机叶轮气流进口处受力最大的地方焊接一块腹板，加大叶片的厚度，以提高风机的使用寿命。所述腹板为叶片的加强板，在叶片最薄弱的、受力最大的地方贴上腹板，使得叶片得到加强，增加叶轮的使用寿命。

第五步：风机焊接完毕后需要作退火处理，以消除风机内应力。所述退火处理工艺为：热处理时，先从常温经过4.5小时升温至930℃，然后在 930℃保温3小时，停止加热冷却，冷却至500℃后开炉冷却至常温后出炉，在整个过程中，需要对温度和时间进行准确的控制，通过热处理后，消除焊接应力； 

第六步：对已制作完毕的风机进行动平衡校核，使风机叶轮不平衡精度达到设计要求，该风机叶轮不平衡精度一般为G3.0； 

经过上述的步骤，制成罩式炉高温循环风机叶轮。

本发明根据罩式炉高温叶轮的使用有关参数，包括流量为95000M3/h，压力为850Pa，温度为800℃，风机转速450-2500rad/min，然后采用以下方法进行设计，保证风机叶轮在每一个转速下均满足工况要求，设计步骤可以包括： 

（1）根据伯努利方程HPOL=R*σ*ΔT=87.1675：

式中：气体常数R=29.3，此数值是依据循环气体成份主要为空气来确定；指数系数σ=K/(K-1)ηpol=2.975，其中K为绝热指数，K=1.4，此数值是依据循环气体主要为氢气来确定；ηpol为风机效率，取85%在风机使用中进行测量计算；ΔT为风机运行过程中温度差，在循环风机中忽略不计；

（2）确定风机叶轮线速度U2：

根据HPOL=X*U22公式，按照能量头系数X=0.0157，来计算出U2=75m/s；

（3）确定风机叶轮外径D2：

根据U2=πD2n/60公式，其中π为圆周率，电机转速n为450转速，来计算出D2=955mm，最终确定风机外径D2=950mm；

（4）根据风机叶轮行业试验，得出下述经验公式：

D1/ D2=0.55-0.62，其中风机进口直径D1=590mm，

通过上述步骤，设计出满足炉内循环工况条件运行的风机叶轮，风机有效直径为950mm，叶片数量为15片，叶片为双弧线，并且对出口部分叶片采用小于90°的后向叶片，对于进口部分的叶片采用90°径向型叶片。

本发明可以利用三维绘图软件soildwroks对该风机进行1:1建模，最大限度模拟风机叶轮的工作环境，使风机通过在三维软件中模拟运行，检测上述计算以及经验选取是否正确，同时根据风机的受力分析，对采用最合理化的制作材料提供依据。