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经过多年的工作实践和总结,作者认为此类4-73离心风机产生异常振动的主要原因有:基础因素、安装精度不达标、风机叶轮不平衡、管道共振等。有时,振动是多个原因共同作用的,在实际工作中,应认真综合分析,才能找到解决问题的办法。下面,作者就上文所列的振动因素及其处理措施进行分析和探讨。因此提高蜗壳型线设计水平,不仅能-风机气动性能,还能达到降低噪声的效果。
基础因素及其检查处理措施
4-73离心风机基础因素如基础设计、施工不规范等造成风机振动往往被忽视。其实,基础因素造成风机振动故障的事例并不少见,且其危害性很大。作为工程-,首先要了解风机基础的作用。风机基础的作用有三个方面:
一是,根据生产工艺条件和设备安装要求将风机牢固地固定在一定位置上;
二是,承受风机的全部重力以及工作时由于作用力产生的载荷,并将载荷均匀地传布到地基;
三是,吸收和隔离因旋转动力作用产生的振动,防止发生共振。
针对4-73离心风机有无进气箱两种结构形式,建立了两种计算模型,利用cfx 软件对两种模型进行数值模拟,研究其内部三维流场特性,基于数值模拟结果分析了进气箱对离心风机的性能影响。数值模拟结果表明:加进气箱后,离心风机的全开流量与压力有所降低,缩短了有效工作区域;可以看出,原始风机叶轮流道内靠近出口处形成涡旋,主要原因是叶片出口附近存在较为-的边界层分离现象。在4-73离心风机内部叶轮进口处产生涡旋现象,堵塞了叶轮流道,使风机的效率和压力降低。数值模拟结果与实验测试值对比是比较吻合。进气箱是离心风机重要的组成部分,主要应用于大型离心风机与双吸离心风机。进气箱在其出口处气体发生近90°转弯,内部流场十分复杂,并造成很大的流动损失。其出口速度的不均匀性对4-73离心风机性能影响明显,有-对其特性进行研究。a.g.sheard通过研究加进气箱的通风机,在4-73离心风机叶轮进口加导流板控制叶轮进口的非均匀气流,结果表明在叶轮进口加导流板能够提高风机的全压,并得出了叶片根部断裂的原因。使用三维粒子动态分析仪3d-pda对大型风机进气箱内部三维气体流场进行测量,揭示了其内部流动的基本特征,为了解进气箱流场结构和流动机理提供了依据。
4-73离心风机与4 种消声方式风机的a 声级对比。从图中可以看出,每一种方式都有着-的降噪效果,其中c 型改进风机降噪效果好,在额定工况点附近总a声级能降低约7 db( a) ; b 型改进风机降噪效果也比较理想,优于a 和d 型改进风机; a 型改进风机的消声效果差。出现上述情况的原因应该是电机噪声通过蜗壳会被放大,而没有被吸声材料有效吸收。但后盖板加装消声材料,恰好吸收了电机的部分噪声,因此后盖板加装吸声材料降低风机噪声明显。另外,有些管道补偿器如填料式补偿器、波形补偿器也可以起到减震作用。
本文对吸声蜗壳对风机降噪效果进行了研究,分别对单独蜗板、后盖板、蜗板与后盖板、蜗板与前盖板加装消声材料的4 种方式进行了试验测量,在4-73离心风机全工况范围内,风机噪声都有不同程度的降低,其中蜗板加后盖板组合的降噪效果好。由于穿孔板摩擦损失较大,气体流动阻力增加,导致风机压力和效率都有不同程度的降低。通过试验证明相对于周向蜗板加装消声材料,风机后盖板加装消声材料消声效果明显,且结构简单、制造方便风机压力损失小。也证明了消声蜗壳有-的降噪效果,并且4-73离心风机蜗壳尺寸虽然有一定的增大,但相对于消声器等其他降噪方法优势还是很明显的。对风机进出口安装条件有-并且对噪声有一定要求的离心风机,吸声蜗壳是较好的选择。本文以4-73离心风机为研究对象,对4种组合方式的消声蜗壳进行了试验测量,研究了每一种组合的降噪效果及对风机气动性能的影响。
4-73离心风机性能试验原理及其装置为了验证修正后数值计算模型的准确度,对原风机的不同工况气动性能试验。将修正前后数值计算模型预测原型机性能结果与试验值作对比分析,由数据可知,采用标准k-ε 模型预测的风机性能曲线较试验值存在一定误差,其较大误差值达9.5%,修正的k-ε 模型,各流量工况下4-73离心风机出口静压计算值与试验值吻合,其性能曲线趋于重合,两者误差值明显减小,且较大误差降低至3%,充分验证了所采用的数值计算模型修正方法的可行性,同时为下文4-73离心风机性能的准确度和-性预测提供支撑。设计原理分析原风机蜗壳内壁型线采用的是传统蜗壳型线设计方法,即不考虑壁面粘性摩擦的影响,气流动量矩保持不变,运用不等边基圆法绘制的近似阿基米德螺旋线。而实际流动过程中,气体粘性作用常导致其速度在过流断面上呈现的分布不均匀现象。另外,为真实反映风机内流场分布情况,在标准k-ε计算模型的扩散项中加入粘性应力作用,使其高计算误差降低至3%。
对于低速小型多翼离心风机而言,由于气体流道狭窄,受粘性作用的影响,风机内壁面边界层分离加剧,经过叶轮加速的气体流速沿蜗壳径向方向逐渐减小,而在4-73离心风机蜗壳出口处,由于同时受到蜗舌结构和蜗壳壁面的影响,其流速为管道流速度分布,受粘性作用的影响,蜗壳内流体于整个流道空间内呈现速度分布不均匀的现象,因此在实际流动过程中,流体动量矩并不是不变的,而是随流动的进行不断减小,故基于动量矩守恒定律设计的传统蜗壳型线存在动量修正的-。改型设计方法由于气体粘性力无法通过简单的公式运算获得,且其大小受气体速度的影响,因此本文采用一种简单化的求解方法,即基于传统不等边基圆法,4-73离心风机运用改进后的k-ε 模型对原风机进行数值模拟,设置如图8 所示的4 个监测截面,其方位角φ 分别为90°、180°、270°、360°。通过fluent 后处理计算得出蜗壳壁面区域于以上4 个截面处所受粘性力大小fν ,测量力矩中心至力-距离r,由额定工况下风机总流量q 计算得单位流体所受黏性力矩平均值m fr / q。在小流量区,风机内部的流场分布发生偏心现象(c处),叶轮流道e侧,气体比较充实,叶轮流道f侧气体分布较差,与原始风机内部流场分布相比,其4-73离心风机叶轮流道的充盈性差。