工业生产中的小型离心风机特别是离心式风机应用很广泛,在一些生产装置中甚至属关键设备。风机的安全、可靠运行是实现稳定生产的重要保证。但由于种种原因,造成风机超过允许范围的振动的现象并不少见,严重的剧烈振动会造成风机本体及其关联设备***的设备事故,甚至还会造***身安全事故。加进气箱后,风机叶轮尾缘处的“尾迹-射流”更加的严重,风机模型尾迹区占了比较大的空间,减少了风机流道有效面积。因此,必须高度重视风机的维护检查工作。企业的小型离心风机技术人员及其操作人员和维修人员在工作中必须对风机的运行状况进行监测、巡查,及时发现故障隐患并及时排除,防患于未然。本文研究的目的在于针对工业生产中常用的离心式风机运行中易于发生的振动现象进行研究和可采取的处理措施,应该能对生产一线中从事此类设备管理和维修的人员提供借鉴意义。
小型离心风机绝大多是由电动机驱动工作的主要由叶轮、蜗壳、轴和轴承座及一些控制附件组成,属动设备。动设备完全不振动是不可能的,只是振动的允许范围不同而已。为了保证数值计算结果的准确性,避免网格误差对其模拟结果造成影响,对小型离心风机进行网格无关性验证,如表1所示。一般来讲,大型高速风机轴承采用轴瓦,润滑采用润滑油强制喷射润滑,高速旋转的主轴悬浮于油膜上,正常工况时振动很低。中小型的中低速风机轴承采用滚动轴承,常采用润滑脂润滑或润滑油浸泡飞溅润滑,正常工况时振动稍大。振动无论大小,只要符合相关技术要求即可,但是异常的、超标的振动必须及时处理,否则振动会恶化,后造成事故和经济损失。
处理措施就是联轴器的重新找正,确保同心度在偏差允许值内。联轴器对中找正应注意的是:一是,应以小型离心风机的联轴器为基准,测定和调整小型离心风机电机来保证电机与风机两轴线同轴;二是,电机的四个地脚螺栓必须对角均匀紧固后才能读数;三是,盘动联轴器时转向应与风机运转方向一致。调整的顺序应是;首先,使两联轴器轴线平行,即先保证轴向百分表的四个读数相差值符合本文表1 的允许值;其次,使两联轴器轴线同高,即先调整左右径向偏差,后调整上下高差,直至符合本文的允许值。在实际工作中,常用的打表工具———磁性表座虽然使用简便,但却存在着刚性不足和适用条件受限的不良情况。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。
对于重要和安装要求高的风机,有必要设计和制作一个专用表架配合百分表进行测量,小型离心风机主要由抱箍、角钢表架等组成。,主要是U102 除尘风机振动偏大需重新校正联轴器对中。集流器的结构形式对气流的流动损失以及金属叶轮的平稳运行都有很大影响,因此对集流器的结构优化是非常重要的。现场检修人员反映,在打表过程中,径向百分表下方读数不时出现异常情况:电机垫高已经很明显,但读数却不变或变小(当时百分表探头打在风机端半联轴器上,此情况下,如电机垫高,径向百分表在下方读数应增大)。异常读数的出现,严重干扰了检修正常进行。凭多年经验并仔细观察后发现,当联轴器转到下方时,百分表探头已脱离半联器近0.5 mm,即此时百分表探头已不起作用,百分表出现假读数。
蜗壳优化对小型离心风机金属叶轮稳定运行的影响
蜗壳是离心风机金属叶轮的重要组成部分。它可以通过导流与扩大压力来提高离心风机的效率。蜗壳入口气流由于受到蜗壳流动不对称的影响,导致分布不均的现象发生。金属叶轮是离心风机的重要组成部分,对于离心风机的安全运行和性能起着决定作用。这种分布不均匀的现象会直接堵塞叶轮出口,从而使叶轮发生周期性的加速或减速,进而降低离心风机的工作效率,缩小了小型离心风机工作的范围,影响了金属叶轮的平稳运行。因此在蜗壳的优化设计过程中必须将蜗壳宽度对流场的影响考虑在内,合理设计外壳的宽度,降低对流场的影响。从而保证金属叶轮的平稳运行。
电机优化对小型离心风机金属叶轮稳定运行的影响吸油烟机、空调系统等设备空间较小,为了节省空间,一般会使用内藏电动机设备。内藏电动机的长度、头部倾角等在一定程度上影响着风机性能和噪音。对内藏电动机的形状设计不当会增加金属叶轮内部的流动损失,从而导致噪声增大,离心风机性能降低。因此,在设计电机形状时,应充分考虑电机形状对叶轮内部流动的影响,从而提高金属叶轮的稳定性,确保离心风机的性能。电动机的轴向长度和气流的排挤率呈正相关的关系。叶轮进口处的流道变窄会使前盘处脱流区域变大,从而导致金属叶轮内部损失增加。因此,在设计电机形状时,应充分考虑电机形状对叶轮内部流动的影响,从而提高金属叶轮的稳定性,确保离心风机的性能。
将小型离心风机模型导入ICEM 进行网格划分,网格划分过程中对离心风***键部位要进行加密处理,如叶轮、集流器、蜗舌、进气箱的转角处等。对风机的进口与出口适当延长,以保证计算的稳定性。本文将对加米字支撑架的集流器和普通圆弧形集流器进行整机数值模拟,***分析这2种结构形式对掘进工作面的粉尘的导流效果,并对比其对风机性能的影响,为掘进工作面降尘效率的提高提供理论依据。考虑到离心风机结构的复杂且不规则性,本文采用非结构四面体网格进行划分,其中无进气箱的离心风机网格数量约370万,网格质量为0.3以上;带进气箱的离心风机网格数量为380万,网格质量为0.3以上。
小型离心风机采用标准k-?模型,壁面函数为Scalable,数值计算方法为高阶求解格式,求解格式为一阶格式。由于通风机转速低,马赫数小,可认为气流为不可压缩定常流动。进口给定质量流量,出口给定静压,壁面条件为无滑移边界,转速为1 480r/min,并将流动区域分为静止域与旋转域,两者通过Interface连接,连接模型为普通连接,坐标变换为转子算法,网格连接方式为GGI。本文所研究的某离心风机叶轮有均布的16 个前向的大小叶片,其内部流场较为复杂,为了揭示小型离心风机内的流场特性,对风机进行全三维数值模拟。内藏电动机的长度、头部倾角等在一定程度上影响着风机性能和噪音。先单独分析了进气箱内部流场特性,然后对进气箱与风机进行一体化分析,研究进气箱对离心风机性能的影响。
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