除塵風(fēng)機(jī)生產(chǎn)廠家管道共振和檢查處理措施

風(fēng)機(jī)的進(jìn)出口管段風(fēng)速很高，高速穿行的風(fēng)會(huì)擾動(dòng)管道，使管道發(fā)生共振。本文通過結(jié)構(gòu)優(yōu)化對(duì)離心風(fēng)機(jī)金屬葉輪穩(wěn)定運(yùn)行影響進(jìn)行研究，主要通過各部件結(jié)構(gòu)優(yōu)化對(duì)離心風(fēng)機(jī)金屬葉輪穩(wěn)定運(yùn)行的作用作簡(jiǎn)要分析，以達(dá)到為保證金屬風(fēng)機(jī)的平穩(wěn)運(yùn)行提供理論支持的目的。一般情況下，風(fēng)機(jī)進(jìn)出口管是靠法蘭和葉輪殼體剛性連接的，管道的振動(dòng)必然傳到殼體上，而殼體通常和軸承座相連，殼體振動(dòng)又引起軸承座振動(dòng)，終導(dǎo)致致整臺(tái)風(fēng)機(jī)發(fā)生振動(dòng)。此類振動(dòng)的預(yù)防處理措施為：

（1）檢查除塵風(fēng)機(jī)生產(chǎn)廠家殼體，如殼體存在裂紋的或磨損及其腐蝕嚴(yán)重的，應(yīng)加固或整體更換；

（2）在振動(dòng)比較明顯的管段上加裝管道減震器，使管道與風(fēng)機(jī)殼體呈柔性連接，減小或緩沖振動(dòng)。常用的管道減震器，如KTX 可曲繞橡膠接頭，即管道減震器，一般安裝于靠近風(fēng)機(jī)出口端，減震效果比較明顯。綜合考慮動(dòng)靜耦合區(qū)域?qū)?shù)值模擬預(yù)測(cè)結(jié)果的影響，在進(jìn)行網(wǎng)格劃分時(shí)，對(duì)邊界層進(jìn)行加密處理，其較低網(wǎng)格質(zhì)量雅克比[14]在0。另外，有些管道補(bǔ)償器如填料式補(bǔ)償器、波形補(bǔ)償器也可以起到減震作用；

（3）在條件允許下可優(yōu)化出口管道，一般來說，彎頭處更容易發(fā)生擾動(dòng)管道而造成振動(dòng)的現(xiàn)象，所以風(fēng)機(jī)出口段宜有不小于5 m 的直段，以減少出口阻力損失，達(dá)到順暢輸送介質(zhì)的目的；

（4）進(jìn)口調(diào)節(jié)閥宜優(yōu)先選用葉片閥，它在工作時(shí)能實(shí)現(xiàn)管道內(nèi)輸送介質(zhì)的均勻分布，防止產(chǎn)生劇烈渦流而發(fā)生振動(dòng)。上文闡述的引起風(fēng)機(jī)振動(dòng)的因素只是本人原所在企業(yè)常見的，當(dāng)然不排除其他類型的風(fēng)機(jī)會(huì)有其他的因素。集流器的類型有很多種，常用的集流器是錐弧形集流器，錐弧形集流器的氣流運(yùn)行一般比較平穩(wěn)，但是集流器喉部到葉輪進(jìn)口階段容易發(fā)生邊界層分離現(xiàn)象，增加除塵風(fēng)機(jī)生產(chǎn)廠家的損失，導(dǎo)致離心風(fēng)機(jī)效率降低。在實(shí)際工作中，不能孤立、片面地把振動(dòng)的原因歸結(jié)于某一項(xiàng)因素，也有可能是這四種因素共同作用的結(jié)果。因此，在分析除塵風(fēng)機(jī)生產(chǎn)廠家振動(dòng)故障時(shí)，應(yīng)該根據(jù)振動(dòng)特征具體分析，事實(shí)求是地綜合考慮，只有這樣，才能準(zhǔn)確、快捷地找出振動(dòng)原因，消除振動(dòng)故障。

1）除塵風(fēng)機(jī)生產(chǎn)廠家在進(jìn)氣箱出口與葉輪進(jìn)口處有渦旋產(chǎn)生，其位置與流量大小相關(guān)，渦旋的存在導(dǎo)致葉輪流道發(fā)生了堵塞，是離心風(fēng)機(jī)效率降低的原因之一。

2）加進(jìn)氣箱后，風(fēng)機(jī)葉輪尾緣的“尾跡-射流”現(xiàn)象更加的嚴(yán)重，且在小流量區(qū)風(fēng)機(jī)內(nèi)部流場(chǎng)存在偏心現(xiàn)象。

3）加進(jìn)氣箱后除塵風(fēng)機(jī)生產(chǎn)廠家不僅效率有所降低，其全開流量與壓力與無進(jìn)氣箱相比也有所下降，加進(jìn)氣箱后離心風(fēng)機(jī)較優(yōu)工況點(diǎn)向小流量區(qū)偏移，進(jìn)氣箱內(nèi)部流場(chǎng)的復(fù)雜性以及出口速度的不均勻性對(duì)風(fēng)機(jī)內(nèi)部的流場(chǎng)分布產(chǎn)生了影響。

4）相比于無進(jìn)氣箱的情況下，加進(jìn)氣箱后，風(fēng)機(jī)隨流量的增加，噪聲提升的更快，且在大流量區(qū)明顯高于不帶進(jìn)氣箱的噪聲。

5）與實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果對(duì)比分析，結(jié)果表明采用數(shù)值模擬研究風(fēng)機(jī)性能是可行的。

為了提高掘進(jìn)工作面離心風(fēng)機(jī)導(dǎo)流效果， 提出對(duì)除塵風(fēng)機(jī)生產(chǎn)廠家圓弧形集流器加米字支撐架改造。5%，修正的k-ε模型，各流量工況下除塵風(fēng)機(jī)生產(chǎn)廠家出口靜壓計(jì)算值與試驗(yàn)值吻合，其性能曲線趨于重合，兩者誤差值明顯減小，且較大誤差降低至3%，充分驗(yàn)證了所采用的數(shù)值計(jì)算模型修正方法的可行性，同時(shí)為下文除塵風(fēng)機(jī)生產(chǎn)廠家性能的準(zhǔn)確度和可靠性預(yù)測(cè)提供支撐。通過建立離心風(fēng)機(jī)幾何模型和數(shù)值模型,并施加邊界條件，利用Fluent 軟件對(duì)加米字圓弧集流器和普通圓弧集流器離心風(fēng)機(jī)進(jìn)行了整機(jī)內(nèi)部流場(chǎng)數(shù)值模擬， 采用Tecplot 軟件進(jìn)行后處理，顯示同流量下離心風(fēng)機(jī)的壓力云圖。

煤礦生產(chǎn)中， 掘進(jìn)工作面是主要的產(chǎn)塵環(huán)節(jié)。粉塵不僅嚴(yán)重危及采掘工作面人員的身體健康，而且容易造成重大事故隱患。采用除塵風(fēng)機(jī)對(duì)掘進(jìn)工作面進(jìn)行降塵是主要降塵方式之一。山東冠熙環(huán)保設(shè)備有限公司對(duì)集流器進(jìn)行改進(jìn)，在除塵風(fēng)機(jī)生產(chǎn)廠家集流器內(nèi)部的側(cè)壁上固定若干條肋組成的“米”字支撐架。但是，由于工作面粉塵極易隨風(fēng)四處擴(kuò)散，如何將粉塵定向?qū)腚x心風(fēng)機(jī)，提高除塵效率，是亟待解決的問題。其中集流器是引導(dǎo)粉塵氣體進(jìn)入除塵風(fēng)機(jī)生產(chǎn)廠家的重要結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)形式對(duì)風(fēng)機(jī)性能有很大的影響。有關(guān)研究表明圓弧形集流器對(duì)提高風(fēng)機(jī)性能效果好。山東冠熙環(huán)保設(shè)備有限公司對(duì)集流器進(jìn)行改進(jìn)，在除塵風(fēng)機(jī)生產(chǎn)廠家集流器內(nèi)部的側(cè)壁上固定若干條肋組成的“米”字支撐架。

本文將對(duì)加米字支撐架的集流器和普通圓弧形集流器進(jìn)行整機(jī)數(shù)值模擬，重點(diǎn)分析這2 種結(jié)構(gòu)形式對(duì)掘進(jìn)工作面的粉塵的導(dǎo)流效果，并對(duì)比其對(duì)風(fēng)機(jī)性能的影響，為掘進(jìn)工作面降塵效率的提高提供理論依據(jù)。

除塵風(fēng)機(jī)生產(chǎn)廠家流體的數(shù)學(xué)模型

粉塵流體在風(fēng)機(jī)中流動(dòng)的物理?xiàng)l件較為復(fù)雜，影響因素較多，因此在離心風(fēng)機(jī)的數(shù)值計(jì)算中，假設(shè)流體為連續(xù)等溫不可壓縮的牛頓流體穩(wěn)態(tài)運(yùn)動(dòng)而且各組分之間沒有化學(xué)反應(yīng)。對(duì)內(nèi)藏電動(dòng)機(jī)的形狀設(shè)計(jì)不當(dāng)會(huì)增加金屬葉輪內(nèi)部的流動(dòng)損失，從而導(dǎo)致噪聲增大，離心風(fēng)機(jī)性能降低。其在風(fēng)機(jī)中的流動(dòng)要遵循質(zhì)量守恒定律、動(dòng)量定理和能量守恒定律3 個(gè)基本物理守恒定律的支配。

消聲蝸殼對(duì)除塵風(fēng)機(jī)生產(chǎn)廠家氣動(dòng)性能的影響原風(fēng)機(jī)與不同消聲組合試驗(yàn)所得的氣動(dòng)性能對(duì)比如圖3 所示。試驗(yàn)結(jié)果表明: 由于穿孔板相對(duì)于光滑的鋁板有著較高的壁面摩擦阻力，導(dǎo)致加裝穿孔板后的風(fēng)機(jī)壓力和效率在整個(gè)測(cè)試工況范圍內(nèi)都有不同程度的降低。4種消聲組合方式的壓力損失并不相同，當(dāng)額定轉(zhuǎn)速為3 800 r /min，在設(shè)計(jì)工況下，A 組合改進(jìn)風(fēng)機(jī)全壓降低了約16．0 Pa，效率下降了約1．28%; B 組合改進(jìn)風(fēng)機(jī)全壓降低了約5．0 Pa，除塵風(fēng)機(jī)生產(chǎn)廠家效率下降了約0．9%; C 組合改進(jìn)風(fēng)機(jī)全壓降低了約36．8 Pa，效率下降了約3．18%; D 組合改進(jìn)風(fēng)機(jī)全壓降低了約45．8 Pa，效率下降了約3．28%。從圖中可以看出，每一種方式都有著不錯(cuò)的降噪效果，其中C型改進(jìn)風(fēng)機(jī)降噪效果好，在額定工況點(diǎn)附近總A聲級(jí)能降低約7dB(A)。

主要由于安裝穿孔板的面積不同，導(dǎo)致不同消聲組合方式的摩擦損失不同。B 組合即只在風(fēng)機(jī)后蓋板上安裝穿孔板，風(fēng)機(jī)壓力損失小。不同工況下，風(fēng)機(jī)壓力和效率損失也不相同，在設(shè)計(jì)工況及偏大流量工況下，除塵風(fēng)機(jī)生產(chǎn)廠家壓力和效率損失較大，效率也同步降低。主要原因是大流量工況下，蝸殼內(nèi)部氣流速度較高，氣流與穿孔板之間的摩擦損失增加。消聲蝸殼為A 組合形式時(shí)與原風(fēng)機(jī)的出口A聲級(jí)隨流量變化的對(duì)比圖。整機(jī)壓力云圖分布通過Fluent軟件對(duì)掘進(jìn)工作面離心風(fēng)機(jī)進(jìn)行流場(chǎng)數(shù)值模擬，模擬得出在同流量下，加米字集流器和普通集流器離心風(fēng)機(jī)壓力云圖可以看出，風(fēng)機(jī)靜壓從進(jìn)口至出口逐漸增大，在蝸殼外達(dá)到較大?？梢钥闯觯煌r下，A 型消聲蝸殼的降噪效果不同，除塵風(fēng)機(jī)生產(chǎn)廠家在額定工況點(diǎn)附近，降噪效果好; 在大流量工況下，降噪效果變差，這主要因?yàn)榇罅髁壳闆r下，蝸殼內(nèi)氣體流速較大，而氣體流速對(duì)吸聲材料的吸聲效果影響很大; 在小流量工況下，風(fēng)機(jī)流動(dòng)惡化，風(fēng)機(jī)振動(dòng)較大，導(dǎo)致振動(dòng)噪聲很大以致降噪效果反而變差。與原風(fēng)機(jī)相比，在額定工況點(diǎn)A 聲級(jí)降低約4．5 dB( A) ，在大流量工況下，A 聲級(jí)降低約3．6 dB( A) ，在小流量工況下，A 聲級(jí)降低約1．9 dB( A) 。