工业生产中的9-22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。以9-22离心风机蜗壳与叶轮出口在半径方向上的间距随方位角线性递增来优化蜗壳型线,并用试验证明了良好的蜗壳型线不仅能提高风机效率及全压,还能改变流量-压力曲线的变化趋势。因此,必须高度重视风机的维护检查工作。企业的9-22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。
9-22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。9-22离心风机进气口端连接符合GB/T1236规定的风机性能试验进气试验装置。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。
某车间9-22离心风机至2016年止已运行近8 年,振动一直偏大,已困扰生产多年。即使是更新了叶轮总成,并在联轴器对中性符合允差的情况下,运行时前后两轴承位壳振实测振动速度有效值分别达到了3.0 mm/s 和3.6 mm/s 左右,这是属于“可容忍”的范围,但不宜长期运行工作。由于蜗壳壁面是离心风机主要的气动噪声源,蜗壳不消声时,声波在风机蜗壳内连续反射,形成一个混响声场,声压级较高。经我设备人员分析,认为振动大的原因有:一是混凝土基础过于单薄,重量不足,且运行时基础周围地板有明显的颤动;二是预埋地脚螺栓有松动迹象。经上级研究,决定趁当年大修时间充足的机会,对上述存在问题整改,破除旧基础后,按本文前述处理措施重新设计、施工新的混凝土基础和预埋地脚螺栓。
开机正常生产后,该9-22离心风机轴承位壳振实测振动速度有效值分别降到了0.45 mm/s 和0.52 mm/s,属“良好”级别。安装精度不达标及其检查处理措施安装精度主要是指风机轴与驱动电机轴的同心度,即对中性。离心式风机联轴器的同心度要求很高。同时,由于蜗壳张开度扩大能够***流动分离,使蜗舌附近区域的旋涡强度及其影响区域减小,从而有效地降低了多翼离心风机噪声2。如果联轴器没有找正,或是找正达不到要求,引起9-22离心风机振动将不可避免。应注意的是,即使原来同心度已经符合要求了,但是风机运行一段时间后,由于各种原因,同心度会也会发生变化,所以应注意定期检查同心度,如发现同心度超过允许偏差了,要立即重新找正。因此,当风机发生异常的振动故障时,检查联轴器的对中情况是必不可少的。
在标准进气风管测试装置上,对9-22离心风机及在风机蜗壳周向板、前盖板、后盖板等部位分别加装吸声材料后,测试了不同结构形式下风机性能和噪声特性。试验结果表明:相比原风机,蜗壳周向板与后盖板同时加装吸声材料效果较好,设计工况下A声级能够降低7.2dB(A),在小流量工况下,吸声蜗壳的降噪效果变差;根据风机噪声频谱,穿孔板加玻璃棉吸声蜗壳的吸声性能中高频好于低频,风机基频噪声在设计点能够降低12.5dB(A);9-22离心风机加装吸声材料后风机气动性能会略有下滑,压力和效率都有不同程度的降低。离心式风机是工业生产中应用广泛的通用辅助设备,而风机噪声尤其大型风机噪声很大,严重影响人的身心健康,所以降低风机噪声有着重要的意义。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。由于蜗壳壁面是离心风机主要的气动噪声源,蜗壳不消声时,声波在风机蜗壳内连续反射,形成一个混响声场,声压级较高。采用消声蜗壳后,被吸收的声能多,被反射的声能少,其声场的声压级就会降低。
对于9-22离心风机消声蜗壳降噪效果的研究,国内外很多学者都做了不少的研究工作。Bartenwerfer等将蜗板外侧消声部分的外壳做成方形,里面填充消声材料对离心风机进行降噪试验研究,使改进后的风机A声级降低了9~12dB(A)。刘晓良等研究了消声蜗壳消声材料厚度、空腔厚度等对风机降噪效果的影响,结果表明:适当增加消声材料厚度或空腔厚度可以提高消声蜗壳的降噪效果。蜗壳优化对9-22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。到目前为止,对消声蜗壳的研究基本都集中在周向蜗板上加装消声材料,对风机侧板加消声材料的消声蜗壳降噪效果研究得还比较少。
原9-22离心风机和A 型改进风机在点的噪声频谱图。根据风机参数,风机旋转噪声基频为760 Hz,由频谱图可看出在500 ~ 800
Hz 之间的低频噪声并没有降低,而1 250-2 000 Hz 之间吸声材料的降噪效果非常好,噪声下降明显。主要原因就是选用的吸声材料超细玻璃棉在高频率下,吸声系数较大,因此多孔吸声材料其吸声效果是高频优于低频的。消声蜗壳为B 组合形式时与原风机的出口A声级随流量变化的对比图。对于9-22离心风机消声蜗壳降噪效果的研究,国内外很多学者都做了不少的研究工作。与原风机相比,在额定工况点A 声级降低约7 dB( A) ,在大流量工况,A 声级降低约5.0dB( A) ,在小流量工况下,A 声级降低约2.4 dB( A) 。
在125~ 500Hz 频段之间,风机A 声级有所增大,原因是后盖板加上消声材料后,叶轮轴向安装长度加长引起低频电机振动,噪声增加。在中高频段后盖板加消声材料的降噪效果很好,这种方式对于气动噪声及高频振动等起到很好的吸收作用,尤其是9-22离心风机包括电机的高频振动噪声过滤程度明显。消声蜗壳为C 组合形式时与原风机的出口A声级随流量变化的对比图。与原风机相比,在额定工况点总A 声级降低约7.2 dB( A) ,在大流量工况,A 声级降低约5.5 dB( A) ,在小流量工况,A 声级降低约3.5 dB( A) 。是消声蜗壳为D 组合形式时与原风机的出口A声级随流量变化的对比图。电机优化对9-22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。与原风机相比,在额定工况点,A 声级降低约5.14 dB( A) ,9-22离心风机在大流量工况,总A 声级降低约5.0 dB( A) ,在小流量工况,A 声级降低约2.0 dB( A) 。降噪效果稍微好于A 型改进风机,但不明显。可见前盖板加装消声材料降噪效果并不好,主要原因由于进口处有集流器,导致安装消声材料的面积相对于后盖板小很多,吸声效果不明显。
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