九洲普惠风机丨离心鼓风机开式叶轮的强度分析

 某公司在尾气回收装置中配有两台循环离心鼓风机，一开一备，它们是保证环保排放的关键设备。风机采用开式径向叶轮，材质为双相钢。该风机于2006年9月正式投入使用。于2006年11月发现风机振动值突然从2.3nun/s增长到9.5mm/S，并伴有异常响声。经解体检査，发现叶片出现多处裂纹，更换备件后，振动恢复到正常。但同样故障在2007年1月和2月再次发生。经过初步分析，认为风机的叶轮结构存在缺陷，可能在断裂处产生局部集中应力，因此有必要对风机叶轮进行强度分析。本文以上述叶轮为计算模型，采用ANSYS软件，对原有叶轮进行强度分析，在此基础上对风机叶轮进行改造，并通过计算加以验证，以期彻底消除运行隐患。

一、九洲风机性能及材料参数

该风机性能参数如表1所示。

二、原叶轮强度分析

原叶轮结构如图1所示。

多次事故后，将叶轮拆卸下来，发现裂纹均在叶片靠近轮毂处。所有损坏叶轮，断裂位置大致相同，如图2所示。因此采用ANSYS软件，对该叶轮进行强度计算。

1、模型简化

该风机叶轮可以看作是一个沿半径方向非等厚的圆形轮盘，该轮盘绕轴心高速旋转，它受到的主要载荷是离心力。因此，该圆盘属于轴对称问题。为了在保证计算精度条件下，使问题简化，力求减少计算单元和节点，取轮盘的一部分(角内的圆盘)作为研究对象，进行分析计算。

计算发现，果然在叶片靠近轮毂处产生最大等效应力138MPa，而且在该部位等效应力的变化梯度较大，应力集中较明显，易于发生疲劳破坏。这与叶轮的实际破坏情况相符，因此，有必要对叶轮进行改造。

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