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山東冠熙環(huán)保設(shè)備有限公司
主營產(chǎn)品: 通風(fēng)機
煙氣除塵引風(fēng)機-引風(fēng)機-高壓吸塵引風(fēng)機
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引風(fēng)機模型訓(xùn)練完成后,將測試數(shù)據(jù)應(yīng)用到所建立的模型中,驗證模型的有效性。離心風(fēng)機的主要作用是保證空氣供給,稀釋有害氣體,降低煤塵濃度,對煤礦安全生產(chǎn)具有重要意義。如果所建立的引風(fēng)機模型滿足建模的停止條件,則應(yīng)用該模型。如果建立的模型不能滿足建模的停止條件,則需要收集更多的數(shù)據(jù)進行模型訓(xùn)練。本文選取RBF核函數(shù)作為LSSVM的核函數(shù)。通過網(wǎng)格搜索方法得到核參數(shù)。煤礦主通風(fēng)機采用離心風(fēng)機。本文以離心風(fēng)機為研究對象。采用LSSVM算法建立了風(fēng)機性能預(yù)測模型,驗證了該方法的有效性。引風(fēng)機模型培訓(xùn)和測試樣本從現(xiàn)場分布式控制系統(tǒng)中獲得。采用lhs法,從離心風(fēng)機穩(wěn)定運行區(qū)選取100組數(shù)據(jù)進行模型培訓(xùn),選擇50組試驗數(shù)據(jù)進行模型驗證,模型培訓(xùn)的停止條件為rmse<0.05。引風(fēng)機利用MATLAB實現(xiàn)了上述模型。圖3顯示了具有不同訓(xùn)練樣本數(shù)的預(yù)測模型的RMSE。從圖3可以看出,隨著訓(xùn)練樣本的增加,預(yù)測模型的RMSE值不斷下降,最終趨于穩(wěn)定。當(dāng)訓(xùn)練樣本數(shù)為30時,模型滿足訓(xùn)練停止條件。當(dāng)模型滿足停止條件時,即使使用30個訓(xùn)練樣本,模型的預(yù)測值也與實際值進行比較。由圖4可以看出,該模型能較好地預(yù)測離心風(fēng)機的出力,預(yù)測值與實際數(shù)據(jù)吻合較好。
經(jīng)過多年的工作實踐和總結(jié),作者認為此類引風(fēng)機產(chǎn)生異常振動的主要原因有:基礎(chǔ)因素、安裝精度不達標(biāo)、風(fēng)機葉輪不平衡、管道共振等。本文采用N-S方程和SSTK-U湍流模型計算了引風(fēng)機在不同工況下的穩(wěn)態(tài),并根據(jù)公式計算了設(shè)計工況下離心風(fēng)機的壓力、軸功率和效率。有時,振動是多個原因共同作用的,在實際工作中,應(yīng)認真綜合分析,才能找到解決問題的辦法。下面,作者就上文所列的振動因素及其處理措施進行分析和探討。
基礎(chǔ)因素及其檢查處理措施
引風(fēng)機基礎(chǔ)因素如基礎(chǔ)設(shè)計、施工不規(guī)范等造成風(fēng)機振動往往被忽視。其實,基礎(chǔ)因素造成風(fēng)機振動故障的事例并不少見,且其危害性很大。作為工程技術(shù)人員,首先要了解風(fēng)機基礎(chǔ)的作用。風(fēng)機基礎(chǔ)的作用有三個方面:
一是,根據(jù)生產(chǎn)工藝條件和設(shè)備安裝要求將風(fēng)機牢固地固定在一定位置上;
二是,承受風(fēng)機的全部重力以及工作時由于作用力產(chǎn)生的載荷,并將載荷均勻地傳布到地基;
三是,吸收和隔離因旋轉(zhuǎn)動力作用產(chǎn)生的振動,防止發(fā)生共振。
將建立好的引風(fēng)機三維模型導(dǎo)入ICEM 軟件進行混合網(wǎng)格的劃分。針對這一問題,本文采用混合網(wǎng)格對引風(fēng)機進行網(wǎng)格劃分,即結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格與非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格相結(jié)合的方法。其中進出口和葉輪區(qū)域采用結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格,而蝸殼部分由于其內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜,尤其是電動機周圍結(jié)構(gòu)并非規(guī)則模型,故采用適應(yīng)性較強的非結(jié)構(gòu)化四面體網(wǎng)格,具體網(wǎng)格如圖3 所示。綜合考慮動靜耦合區(qū)域?qū)?shù)值模擬預(yù)測結(jié)果的影響,在進行網(wǎng)格劃分時,對邊界層進行加密處理,其較低網(wǎng)格質(zhì)量雅克比[14]在0.3 以上。為了保證數(shù)值計算結(jié)果的準(zhǔn)確性,避免網(wǎng)格誤差對其模擬結(jié)果造成影響,對引風(fēng)機進行網(wǎng)格無關(guān)性驗證,如表1 所示。綜合考慮計算精度和計算效率可知,當(dāng)網(wǎng)格數(shù)為25 萬左右時預(yù)測結(jié)果較為合理,最終確定整個計算域的網(wǎng)格數(shù)為2513558。k-ε 模型作為最為普遍有效的湍流模型,能夠計算大量的各種回流和薄剪切層流動,被廣泛應(yīng)用于各類風(fēng)機的數(shù)值求解計算中。
由于有梯度擴散項,模型k-ε 方程為橢圓形方程,故其特性同其他橢圓形方程,需要邊界條件:引風(fēng)機出口或?qū)ΨQ軸處k / n0和/ n0。首先由引風(fēng)機的活動特性分析中能夠知道,引風(fēng)機的短葉片吸力面存在兩個旋渦區(qū),為了改善渦流帶來的活動損失,提出了通過改變短葉片的長度來改善風(fēng)機活動的計劃。但上述邊界條件只針對高雷諾數(shù)而言,在固體壁面附近,流體粘性應(yīng)力將取代湍流雷諾應(yīng)力,并在臨近固體壁面的粘性底層占主要作用。而多翼離心風(fēng)機由于結(jié)構(gòu)尺寸小、相對馬赫數(shù)低,氣體黏性力在流體流動過程中起重要作用,因此,在實際運用過程中,標(biāo)準(zhǔn)k-ε 模型由于未充分考慮粘性力的影響,導(dǎo)致計算模型出現(xiàn)偏差。運用Visual C++將上述修正函數(shù)編寫為UDF代碼,并導(dǎo)入Fluent 內(nèi)置Calculation module。為符合實際運行狀態(tài),引風(fēng)機進出口邊界條件設(shè)置為壓力入口和壓力出口,出口壓降與動能成正比,從而避免在進口和出口定義一致的速度分布[15]。最后以CFD 計算的定常結(jié)果作為初始條件,進行非定常數(shù)值計算。
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