基于正交試驗設計的離心風機多因素優化研究

張 波，呂玉坤

1 前言

離心風機是火電廠的重要輔機，是僅次于泵的耗電大戶［1］，其耗電量約占發電機組發電量的1.5%～3%，占廠用電的25%～30%［2］。因此，研究和改造風機，提高其性能，對火電廠的節能增效具有重要意義。

國內外對離心風機的研究多集中于葉輪和蝸殼結構，而對蝸殼型線的優化、葉輪與蝸殼之間軸向相對位置及徑向相對位置的研究不多。黃東濤、張建、王建等對葉片通流部分進行了改造［3～5］。Dawes、Nursen、楊靜等研究了蝸殼內部的三維旋轉流動［6～8］。區穎達、呂玉坤等研究得出了合適的蝸舌間隙，可較好地降低泄漏損失和噪聲［9，10］。宋寶軍、程博利用數值模擬手段，分別對蝸殼寬度和蝸殼型線優化，提高了風機效率和全壓［11,12］。鄭金等提出多種節能改造方案，增壓風機節電效果顯著［13］。因此，耦合蝸殼寬度、蝸舌間隙及葉輪軸向相對位置三因素，探尋最優耦合方案，就有可能提高風機性能。

本文以G4-73№8D型離心風機為研究對象，在蝸殼型線優化的基礎上，采用正交試驗設計方法耦合蝸殼寬度、蝸舌間隙及葉輪軸向相對位置三因素［14］，利用Fluent數值模擬軟件，對耦合風機的內部三維流場進行數值模擬，研究其蝸殼內部流動特性，以提高風機性能。

2 正交試驗

正交試驗設計是利用正交性原理編制并已標準化的正交表，科學安排試驗方案，得到的試驗結果再用數理統計方法進行處理，使之得出科學結論。

2.1 試驗目的

探索基于蝸殼型線優化，耦合蝸殼寬度A、蝸舌間隙B、葉輪軸向相對位置C（葉輪后盤與蝸殼后端的間距）三因素后，離心風機全壓與效率都提升的方案。……