工业生产中的4-68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。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。因此,必须高度重视风机的维护检查工作。企业的4-68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。
4-68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。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。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。
4-68风机管道共振和检查处理措施
风机的进出口管段风速很高,高速穿行的风会扰动管道,使管道发生共振。而多翼离心风机由于结构尺寸小、相对马赫数低,气体黏性力在流体流动过程中起重要作用,因此,在实际运用过程中,标准k-ε模型由于未充分考虑粘性力的影响,导致计算模型出现偏差。一般情况下,风机进出口管是靠法兰和叶轮壳体刚性连接的,管道的振动必然传到壳体上,而壳体通常和轴承座相连,壳体振动又引起轴承座振动,终导致致整台风机发生振动。此类振动的预防处理措施为:
(1)检查4-68风机壳体,如壳体存在裂纹的或磨损及其腐蚀严重的,应加固或整体更换;
(2)在振动比较明显的管段上加装管道减震器,使管道与风机壳体呈柔性连接,减小或缓冲振动。常用的管道减震器,如KTX 可曲绕橡胶接头,即管道减震器,一般安装于靠近风机出口端,减震效果比较明显。运用VisualC++将上述修正函数编写为UDF代码,并导入Fluent内置Calculationmodule。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;
(3)在条件允许下可优化出口管道,一般来说,弯头处更容易发生扰动管道而造成振动的现象,所以风机出口段宜有不小于5 m 的直段,以减少出口阻力损失,达到顺畅输送介质的目的;
(4)进口调节阀宜优先选用叶片阀,它在工作时能实现管道内输送介质的均匀分布,防止产生剧烈涡流而发生振动。上文阐述的引起风机振动的因素只是本人原所在企业常见的,当然不排除其他类型的风机会有其他的因素。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)。在实际工作中,不能孤立、片面地把振动的原因归结于某一项因素,也有可能是这四种因素共同作用的结果。因此,在分析4-68风机振动故障时,应该根据振动特征具体分析,事实求是地综合考虑,只有这样,才能准确、快捷地找出振动原因,消除振动故障。
4-68风机在大流量区计算值比实测值偏高,小流量区计算值比实测值偏低,但是整体上计算结果与实测结果基本吻合。由效率曲线图可知,大流量区计算结果比实测结果偏高,小流量区计算结果比实测结果偏低,说明计算结果与实测结果吻合。在4-68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。通过实验值与计算值的对比,CFX 软件的数值模拟结果与实测结果一致,由此验证了采用CFX 软件对带进气箱的离心风机的数值模拟是可靠的。
试验噪声分析
离心风机的噪声按照流体动力声源的发声机制,分为三类:1)单极子,2)偶极子,3)四极子,风机正常工作状态下产生的噪声主要来源于偶极子源。根据GB/T2888-2008《风机和罗茨鼓风机噪声测量方法标准》对有无进气箱离心风机的噪声进行测试。取点方法:在截面中心为轴心,周边均匀取了20个点,之后计算取其平均值,可以看出,同流量下,加米字形集流器的静压和全压差分别为-4389。试验地点:浙江上风高科专风实业有限公司CNAS 检测中心;采用声级计对风机出口处的噪声进行测试,测试方式及仪器。测量时,除地面外无其他的反射条件,测点位置D 距地面的高度与风机出口中心持平,水平方向上与出气口轴线成45° ,距离出气口中心L=1m。
4-68风机的噪声在小流量区,带进气箱的离心风机噪声低于不带进气箱,随着流量的增加,带进气箱的风机噪声显著提高,在大流量区,明显的高于不带进气箱的噪声。
以4-68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;BEENA等[11]通过应用层次分析法(AHP),对蜗壳的重要几何参数进行了优先排序,阐明了各参数对离心风机性能的影响;4-68风机采用3种不同流量的五孔探头,测量了风机蜗壳内流体的三维流动,得出传统一维蜗壳型线设计方法忽略了风机内部严重的泄漏情况,应根据流体实际流动进行修正的结论。研究结果表明:4-68风机加米字形集流器使集流器进出口压差增加,明显地起到对粉尘流场的导流作用。本文在传统蜗壳型线设计理论基础上,以某抽油烟机用多翼离心风机为研究对象,
4-68风机采用动量矩修正方法对其进行性能优化。并考虑粘性应力的作用对原有k-ε计算模型进行修正,以期提高数值计算结果的准确度,为CFD数值模拟预测风机性能的可靠性提供参考。然后应用Fluent流体软件对其进行了数值建模分析,充分认识离心分机内部流场流体的流动规律,并得到集流器及整个风机的压力云图,截面所受阻力云图,并取点做了统计分析。多翼离心风机由进口集流器、叶轮及蜗壳组成,具体结构如图1所示。其设计转速n=1200r/min,设计流量Qv=0.15m3/s,主要尺寸参数为:4-68风机蜗壳宽度b1152mm,叶轮内径1D210mm,叶轮外径2D246mm,叶片进口安装角178A,叶片出口安装角2160A,叶片圆弧半径r14mm,叶片数z60。为了提供更好的来流条件,给定较为准确的边界条件,本研究在利用Solidworks软件对风机进行三维建模时,分别将进风区域和出风区域进行延长处理,以保证进出口气体的流动充分发展。另外,为了方便模型的建立,在尽量减小数值模拟误差的前提下对电动机结构进行一定程度的简化,
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