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經(jīng)過多年的工作實(shí)踐和總結(jié),作者認(rèn)為此類離心通風(fēng)機(jī)廠家產(chǎn)生異常振動(dòng)的主要原因有:基礎(chǔ)因素、安裝精度不達(dá)標(biāo)、風(fēng)機(jī)葉輪不平衡、管道共振等。進(jìn)口給定質(zhì)量流量,出口給定靜壓,壁面條件為無滑移邊界,轉(zhuǎn)速為1480r/min,并將流動(dòng)區(qū)域分為靜止域與旋轉(zhuǎn)域,兩者通過Interface連接,連接模型為普通連接,坐標(biāo)變換為轉(zhuǎn)子算法,網(wǎng)格連接方式為GGI。有時(shí),振動(dòng)是多個(gè)原因共同作用的,在實(shí)際工作中,應(yīng)認(rèn)真綜合分析,才能找到解決問題的辦法。下面,作者就上文所列的振動(dòng)因素及其處理措施進(jìn)行分析和探討。
基礎(chǔ)因素及其檢查處理措施
離心通風(fēng)機(jī)廠家基礎(chǔ)因素如基礎(chǔ)設(shè)計(jì)、施工不規(guī)范等造成風(fēng)機(jī)振動(dòng)往往被忽視。其實(shí),基礎(chǔ)因素造成風(fēng)機(jī)振動(dòng)故障的事例并不少見,且其危害性很大。作為工程技術(shù)人員,首先要了解風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)的作用。風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)的作用有三個(gè)方面:
一是,根據(jù)生產(chǎn)工藝條件和設(shè)備安裝要求將風(fēng)機(jī)牢固地固定在一定位置上;
二是,承受風(fēng)機(jī)的全部重力以及工作時(shí)由于作用力產(chǎn)生的載荷,并將載荷均勻地傳布到地基;
三是,吸收和隔離因旋轉(zhuǎn)動(dòng)力作用產(chǎn)生的振動(dòng),防止發(fā)生共振。
離心通風(fēng)機(jī)廠家與4 種消聲方式風(fēng)機(jī)的A 聲級(jí)對(duì)比。其中集流器是引導(dǎo)粉塵氣體進(jìn)入離心通風(fēng)機(jī)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。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7 dB( A) ; B 型改進(jìn)風(fēng)機(jī)降噪效果也比較理想,優(yōu)于A 和D 型改進(jìn)風(fēng)機(jī); A 型改進(jìn)風(fēng)機(jī)的消聲效果最差。出現(xiàn)上述情況的原因應(yīng)該是電機(jī)噪聲通過蝸殼會(huì)被放大,而沒有被吸聲材料有效吸收。但后蓋板加裝消聲材料,恰好吸收了電機(jī)的部分噪聲,因此后蓋板加裝吸聲材料降低風(fēng)機(jī)噪聲明顯。
本文對(duì)吸聲蝸殼對(duì)風(fēng)機(jī)降噪效果進(jìn)行了研究,分別對(duì)單獨(dú)蝸板、后蓋板、蝸板與后蓋板、蝸板與前蓋板加裝消聲材料的4 種方式進(jìn)行了試驗(yàn)測(cè)量,在離心通風(fēng)機(jī)廠家全工況范圍內(nèi),風(fēng)機(jī)噪聲都有不同程度的降低,其中蝸板加后蓋板組合的降噪效果好。由于穿孔板摩擦損失較大,氣體流動(dòng)阻力增加,導(dǎo)致風(fēng)機(jī)壓力和效率都有不同程度的降低。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)行的影響集流器優(yōu)化對(duì)離心通風(fēng)機(jī)廠家金屬葉輪穩(wěn)定運(yùn)行的影響集流器的工作原理是通過將氣流均勻地送入葉輪進(jìn)口截面,以達(dá)到提高離心通風(fēng)機(jī)廠家葉輪的效率以及風(fēng)機(jī)整體性能的目的。通過試驗(yàn)證明相對(duì)于周向蝸板加裝消聲材料,風(fēng)機(jī)后蓋板加裝消聲材料消聲效果明顯,且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便風(fēng)機(jī)壓力損失小。也證明了消聲蝸殼有很好的降噪效果,并且離心通風(fēng)機(jī)廠家蝸殼尺寸雖然有一定的增大,但相對(duì)于消聲器等其他降噪方法優(yōu)勢(shì)還是很明顯的。對(duì)風(fēng)機(jī)進(jìn)出口安裝條件有限制并且對(duì)噪聲有一定要求的離心風(fēng)機(jī),吸聲蝸殼是較好的選擇。
離心通風(fēng)機(jī)廠家性能試驗(yàn)原理及其裝置為了驗(yàn)證修正后數(shù)值計(jì)算模型的準(zhǔn)確度,對(duì)原風(fēng)機(jī)的不同工況氣動(dòng)性能試驗(yàn)。6A防爆防腐蝕的離心式通風(fēng)機(jī),其主要參數(shù):電機(jī)功率22kW,轉(zhuǎn)速2930r/min,流量10122~25736m3/h,全壓4152~2330Pa。將修正前后數(shù)值計(jì)算模型預(yù)測(cè)原型機(jī)性能結(jié)果與試驗(yàn)值作對(duì)比分析,由數(shù)據(jù)可知,采用標(biāo)準(zhǔn)k-ε 模型預(yù)測(cè)的風(fēng)機(jī)性能曲線較試驗(yàn)值存在一定誤差,其較大誤差值達(dá)9.5%,修正的k-ε 模型,各流量工況下離心通風(fēng)機(jī)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)為下文離心通風(fēng)機(jī)廠家性能的準(zhǔn)確度和可靠性預(yù)測(cè)提供支撐。設(shè)計(jì)原理分析原風(fēng)機(jī)蝸殼內(nèi)壁型線采用的是傳統(tǒng)蝸殼型線設(shè)計(jì)方法,即不考慮壁面粘性摩擦的影響,氣流動(dòng)量矩保持不變,運(yùn)用不等邊基圓法繪制的近似阿基米德螺旋線。而實(shí)際流動(dòng)過程中,氣體粘性作用常導(dǎo)致其速度在過流斷面上呈現(xiàn)的分布不均勻現(xiàn)象。
對(duì)于低速小型多翼離心風(fēng)機(jī)而言,由于氣體流道狹窄,受粘性作用的影響,風(fēng)機(jī)內(nèi)壁面邊界層分離加劇,經(jīng)過葉輪加速的氣體流速沿蝸殼徑向方向逐漸減小,而在離心通風(fēng)機(jī)廠家蝸殼出口處,由于同時(shí)受到蝸舌結(jié)構(gòu)和蝸殼壁面的影響,其流速為管道流速度分布,受粘性作用的影響,蝸殼內(nèi)流體于整個(gè)流道空間內(nèi)呈現(xiàn)速度分布不均勻的現(xiàn)象,因此在實(shí)際流動(dòng)過程中,流體動(dòng)量矩并不是不變的,而是隨流動(dòng)的進(jìn)行不斷減小,故基于動(dòng)量矩守恒定律設(shè)計(jì)的傳統(tǒng)蝸殼型線存在動(dòng)量修正的必要。測(cè)量時(shí),除地面外無其他的反射條件,測(cè)點(diǎn)位置D距地面的高度與風(fēng)機(jī)出口中心持平,水平方向上與出氣口軸線成45°,距離出氣口中心L=1m。改型設(shè)計(jì)方法由于氣體粘性力無法通過簡(jiǎn)單的公式運(yùn)算獲得,且其大小受氣體速度的影響,因此本文采用一種簡(jiǎn)單化的求解方法,即基于傳統(tǒng)不等邊基圓法,離心通風(fēng)機(jī)廠家運(yùn)用改進(jìn)后的k-ε 模型對(duì)原風(fēng)機(jī)進(jìn)行數(shù)值模擬,設(shè)置如圖8 所示的4 個(gè)監(jiān)測(cè)截面,其方位角φ 分別為90°、180°、270°、360°。通過Fluent 后處理計(jì)算得出蝸殼壁面區(qū)域于以上4 個(gè)截面處所受粘性力大小Fν ,測(cè)量力矩中心至力原點(diǎn)距離R,由額定工況下風(fēng)機(jī)總質(zhì)量流量q 計(jì)算得單位質(zhì)量流體所受黏性力矩平均值m FR / q。