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因此,當(dāng)高壓離心通風(fēng)機(jī)產(chǎn)生振動(dòng)故障現(xiàn)象時(shí),首先必須從基礎(chǔ)查找原因?;A(chǔ)因素主要是:
(1)混凝土基座結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有缺陷,基座強(qiáng)度和剛度不夠;
(2)基礎(chǔ)地質(zhì)差,風(fēng)機(jī)運(yùn)行一段時(shí)間后,造成基礎(chǔ)沉降或松動(dòng);
(3)混凝土基座材料不合格,澆筑不符合規(guī)范要求;
(4)地腳螺栓及墊鐵的安裝不當(dāng)。實(shí)際中,常采用二次灌漿的方法將地腳螺栓進(jìn)行固定定位,其施工、安裝應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行規(guī)范要求,以確保質(zhì)量。根據(jù)上述分析,基礎(chǔ)因素引起風(fēng)機(jī)振動(dòng)的表征主要有:基礎(chǔ)周圍地坪有明顯振動(dòng);基礎(chǔ)與地坪或二次灌漿產(chǎn)生的結(jié)合面存在明顯裂縫,墊鐵或地腳螺栓松動(dòng),應(yīng)注意,此類振動(dòng)往往比較劇烈,嚴(yán)重時(shí)發(fā)生螺栓斷裂,軸承座螺栓孔崩裂,直接造成軸承座報(bào)廢;BEENA等[11]通過應(yīng)用層次分析法(AHP),對蝸殼的重要幾何參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)先排序,闡明了各參數(shù)對離心風(fēng)機(jī)性能的影響?;A(chǔ)產(chǎn)生不均勻沉降,產(chǎn)生基座傾斜。高壓離心通風(fēng)機(jī)處理措施:一是驗(yàn)算基礎(chǔ)的質(zhì)量是否符合要求,對于風(fēng)機(jī)等旋轉(zhuǎn)式設(shè)備,由于回轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的慣性力作用在基礎(chǔ)上,為確保安全運(yùn)行,則基礎(chǔ)質(zhì)量應(yīng)等于10 倍的風(fēng)機(jī)機(jī)組質(zhì)量,不符合要求應(yīng)采用加固加重措施;二是有松動(dòng)的二次灌漿地腳螺栓應(yīng)破除拔出,孔壁鑿毛后重新澆筑混凝土固定地腳螺栓。二次灌漿應(yīng)保濕養(yǎng)護(hù)7 天以上,混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后才能進(jìn)行下一步的安裝。二次灌漿的混凝土強(qiáng)度可提高一級(jí),固定效果更佳。
高壓離心通風(fēng)機(jī)進(jìn)氣箱出口處(葉輪進(jìn)口處)水平橫向截面速度的矢量圖及云圖,從圖中可以看出,雖然其出口幾何結(jié)構(gòu)是對稱的,然而在出口處其流速為不均勻分布,靠進(jìn)氣方向處流速較高,被進(jìn)氣方向速度較低,氣流經(jīng)彎頭轉(zhuǎn)彎后,流速分布比較紊亂,從而使得進(jìn)入風(fēng)機(jī)葉輪的流速不均勻,與文獻(xiàn)的研究結(jié)果一致,這是導(dǎo)致離心風(fēng)機(jī)效率低的原因之一。因此,必須優(yōu)化集流器結(jié)構(gòu),通過減小集流器的錐度、增加喉部半徑的方式,提高離心風(fēng)機(jī)的效率,保證金屬葉輪的平穩(wěn)運(yùn)行。
進(jìn)氣箱內(nèi)的流動(dòng)損失
進(jìn)氣箱的流動(dòng)損失可以通過數(shù)值模擬計(jì)算分析,為理論研究提供參考,其大小為進(jìn)氣箱出口截面的動(dòng)壓乘以損失系數(shù)。由于進(jìn)氣箱出口速度大致與葉輪的進(jìn)口速度一樣。
進(jìn)氣箱對離心風(fēng)機(jī)性能的影響可知在進(jìn)氣箱出口與高壓離心通風(fēng)機(jī)葉輪進(jìn)口處存在渦旋現(xiàn)象,研究中發(fā)現(xiàn)該渦旋與流量大小有關(guān),在大流量區(qū)渦旋不明顯,且位于進(jìn)氣箱側(cè)的葉輪葉套的進(jìn)口處,隨著流量的減小,渦旋形狀更加的明顯,并向進(jìn)氣箱出口方向B側(cè)偏移??梢钥闯觯硷L(fēng)機(jī)葉輪流道內(nèi)靠近出口處形成渦旋,主要原因是葉片出口附近存在較為嚴(yán)重的邊界層分離現(xiàn)象。高壓離心通風(fēng)機(jī)葉片表面存在附面層,隨著葉輪旋轉(zhuǎn),吸力面和壓力面附面層的結(jié)構(gòu)和形態(tài)是不同的。進(jìn)氣箱是離心風(fēng)機(jī)重要的組成部分,主要應(yīng)用于大型離心風(fēng)機(jī)與雙吸離心風(fēng)機(jī)。
高壓離心通風(fēng)機(jī)在大流量區(qū)計(jì)算值比實(shí)測值偏高,小流量區(qū)計(jì)算值比實(shí)測值偏低,但是整體上計(jì)算結(jié)果與實(shí)測結(jié)果基本吻合。由效率曲線圖可知,大流量區(qū)計(jì)算結(jié)果比實(shí)測結(jié)果偏高,小流量區(qū)計(jì)算結(jié)果比實(shí)測結(jié)果偏低,說明計(jì)算結(jié)果與實(shí)測結(jié)果吻合。通過實(shí)驗(yàn)值與計(jì)算值的對比,CFX 軟件的數(shù)值模擬結(jié)果與實(shí)測結(jié)果一致,由此驗(yàn)證了采用CFX 軟件對帶進(jìn)氣箱的離心風(fēng)機(jī)的數(shù)值模擬是可靠的。也證明了消聲蝸殼有很好的降噪效果,并且高壓離心通風(fēng)機(jī)蝸殼尺寸雖然有一定的增大,但相對于消聲器等其他降噪方法優(yōu)勢還是很明顯的。
試驗(yàn)噪聲分析
離心風(fēng)機(jī)的噪聲按照流體動(dòng)力聲源的發(fā)聲機(jī)制,分為三類:1)單極子,2)偶極子,3)四極子,風(fēng)機(jī)正常工作狀態(tài)下產(chǎn)生的噪聲主要來源于偶極子源。根據(jù)GB/T2888-2008《風(fēng)機(jī)和羅茨鼓風(fēng)機(jī)噪聲測量方法標(biāo)準(zhǔn)》對有無進(jìn)氣箱離心風(fēng)機(jī)的噪聲進(jìn)行測試。試驗(yàn)地點(diǎn):浙江上風(fēng)高科專風(fēng)實(shí)業(yè)有限公司CNAS 檢測中心;此類振動(dòng)的預(yù)防處理措施為:(1)檢查高壓離心通風(fēng)機(jī)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。采用聲級(jí)計(jì)對風(fēng)機(jī)出口處的噪聲進(jìn)行測試,測試方式及儀器。測量時(shí),除地面外無其他的反射條件,測點(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。
高壓離心通風(fēng)機(jī)的噪聲在小流量區(qū),帶進(jìn)氣箱的離心風(fēng)機(jī)噪聲低于不帶進(jìn)氣箱,隨著流量的增加,帶進(jìn)氣箱的風(fēng)機(jī)噪聲顯著提高,在大流量區(qū),明顯的高于不帶進(jìn)氣箱的噪聲。
為改善高壓離心通風(fēng)機(jī)受氣體粘性影響導(dǎo)致流動(dòng)分離加劇的現(xiàn)象,在傳統(tǒng)蝸殼型線設(shè)計(jì)理論的基礎(chǔ)上,研究氣體粘性力矩對蝸殼壁線分布的影響,并采用動(dòng)量矩修正方法對其進(jìn)行改型設(shè)計(jì)。另外,為真實(shí)反映風(fēng)機(jī)內(nèi)流場分布情況,在標(biāo)準(zhǔn)k-ε 計(jì)算模型的擴(kuò)散項(xiàng)中加入粘性應(yīng)力作用,使其高計(jì)算誤差降低至3%。對比分析改型前后風(fēng)機(jī)數(shù)值模擬計(jì)算和試驗(yàn)測量結(jié)果可知,采用修改的k-ε 模型進(jìn)行計(jì)算發(fā)現(xiàn)改型后風(fēng)機(jī)內(nèi)旋渦強(qiáng)度減小,蝸殼出口靠近蝸舌處流動(dòng)分離得到改善。試驗(yàn)結(jié)果表明:改型高壓離心通風(fēng)機(jī)出口靜壓提升約25Pa,較大全壓效率較原型機(jī)提升約10%。對電站鍋爐高壓離心通風(fēng)機(jī)進(jìn)氣箱三維粘性流場進(jìn)行了數(shù)值模擬,分析了進(jìn)氣箱內(nèi)氣體流動(dòng)特性的影響,并對進(jìn)氣箱的設(shè)計(jì)和改造提出了建議。
同時(shí),由于蝸殼張開度擴(kuò)大能夠抑制流動(dòng)分離,使蝸舌附近區(qū)域的旋渦強(qiáng)度及其影響區(qū)域減小,從而有效地降低了多翼離心風(fēng)機(jī)噪聲2.5dB。多翼離心風(fēng)機(jī)廣泛應(yīng)用于國民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域,是工業(yè)生產(chǎn)中主要耗能設(shè)備之一,蝸殼作為離心風(fēng)機(jī)中不可或缺的基本元件,其結(jié)構(gòu)的不對稱性及內(nèi)部流動(dòng)的復(fù)雜性會(huì)對葉輪出口氣流角造成較大影響,使其沿圓周方向呈現(xiàn)出明顯的不對稱性。以離心風(fēng)機(jī)在掘進(jìn)工作面環(huán)境下的運(yùn)行工況為依據(jù),進(jìn)行高壓離心通風(fēng)機(jī)參數(shù)設(shè)置:流量取22806。而在風(fēng)機(jī)實(shí)際運(yùn)行過程中,高壓離心通風(fēng)機(jī)葉輪出口氣流與蝸殼壁面間存在強(qiáng)烈的非定常干涉,使得蝸殼壁面成為風(fēng)機(jī)的主要噪聲源。因此提高蝸殼型線設(shè)計(jì)水平,不僅能改善風(fēng)機(jī)氣動(dòng)性能,還能達(dá)到降低噪聲的效果。目前國內(nèi)外學(xué)者對離心風(fēng)機(jī)蝸殼型線的研究,主要集中在尋找能真實(shí)反映蝸殼內(nèi)流體流動(dòng)狀態(tài)的設(shè)計(jì)方法。