高壓離心式風(fēng)機(jī)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)會擾動管道，使管道發(fā)生共振。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，管道的振動必然傳到殼體上，而殼體通常和軸承座相連，殼體振動又引起軸承座振動，終導(dǎo)致致整臺風(fēng)機(jī)發(fā)生振動。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3800r/min，在設(shè)計工況下，A組合改進(jìn)風(fēng)機(jī)全壓降低了約16．0Pa，效率下降了約1．28%。此類振動的預(yù)防處理措施為：

（1）檢查高壓離心式風(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；

（2）在振動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。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。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；多翼離心風(fēng)機(jī)由進(jìn)口集流器、葉輪及蝸殼組成，具體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

（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)生擾動管道而造成振動的現(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，它在工作時能實現(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。上文闡述的引起風(fēng)機(jī)振動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)會有其他的因素。在實際工作中，不能孤立、片面地把振動的原因歸結(jié)于某一項因素，也有可能是這四種因素共同作用的結(jié)果。因此，在分析高壓離心式風(fēng)機(jī)振動故障時，應(yīng)該根據(jù)振動特征具體分析，事實求是地綜合考慮，只有這樣，才能準(zhǔn)確、快捷地找出振動原因，消除振動故障。以離心風(fēng)機(jī)在掘進(jìn)工作面環(huán)境下的運行工況為依據(jù)，進(jìn)行高壓離心式風(fēng)機(jī)參數(shù)設(shè)置：流量取22806。

高壓離心式風(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。因此在蝸殼的優(yōu)化設(shè)計過程中必須將蝸殼寬度對流場的影響考慮在內(nèi)，合理設(shè)計外殼的寬度，降低對流場的影響。

進(jìn)氣箱內(nèi)的流動損失

進(jìn)氣箱的流動損失可以通過數(shù)值模擬計算分析，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式風(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。高壓離心式風(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。山東冠熙環(huán)保設(shè)備有限公司對集流器進(jìn)行改進(jìn)，在高壓離心式風(fēng)機(jī)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。

以高壓離心式風(fēng)機(jī)蝸殼與葉輪出口在半徑方向上的間距隨方位角線性遞增來優(yōu)化蝸殼型線，并用試驗證明了良好的蝸殼型線不僅能提高風(fēng)機(jī)效率及全壓，還能改變流量-壓力曲線的變化趨勢；不同工況下，風(fēng)機(jī)壓力和效率損失也不相同，在設(shè)計工況及偏大流量工況下，高壓離心式風(fēng)機(jī)壓力和效率損失較大，效率也同步降低。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;高壓離心式風(fēng)機(jī)采用3種不同流量的五孔探頭，測量了風(fēng)機(jī)蝸殼內(nèi)流體的三維流動，得出傳統(tǒng)一維蝸殼型線設(shè)計方法忽略了風(fēng)機(jī)內(nèi)部嚴(yán)重的泄漏情況，應(yīng)根據(jù)流體實際流動進(jìn)行修正的結(jié)論。本文在傳統(tǒng)蝸殼型線設(shè)計理論基礎(chǔ)上，以某抽油煙機(jī)用多翼離心風(fēng)機(jī)為研究對象，

高壓離心式風(fēng)機(jī)采用動量矩修正方法對其進(jìn)行性能優(yōu)化。并考慮粘性應(yīng)力的作用對原有k-ε計算模型進(jìn)行修正，以期提高數(shù)值計算結(jié)果的準(zhǔn)確度，為CFD數(shù)值模擬預(yù)測風(fēng)機(jī)性能的可靠性提供參考。多翼離心風(fēng)機(jī)由進(jìn)口集流器、葉輪及蝸殼組成，具體結(jié)構(gòu)如圖1所示。其設(shè)計轉(zhuǎn)速n=1200r/min，設(shè)計流量Qv=0.15m3/s，主要尺寸參數(shù)為：高壓離心式風(fēng)機(jī)蝸殼寬度b1152mm，葉輪內(nèi)徑1D210mm,葉輪外徑2D246mm，葉片進(jìn)口安裝角178A，葉片出口安裝角2160A，葉片圓弧半徑r14mm，葉片數(shù)z60。為了提供更好的來流條件，給定較為準(zhǔn)確的邊界條件，本研究在利用Solidworks軟件對風(fēng)機(jī)進(jìn)行三維建模時，分別將進(jìn)風(fēng)區(qū)域和出風(fēng)區(qū)域進(jìn)行延長處理，以保證進(jìn)出口氣體的流動充分發(fā)展。同時也可以看出，加米字形集流器壓力梯度變化趨勢比普通圓弧形集流器平緩，對穩(wěn)定進(jìn)口氣流，保證氣流的均勻及穩(wěn)定有更明顯的作用。另外，為了方便模型的建立，在盡量減小數(shù)值模擬誤差的前提下對電動機(jī)結(jié)構(gòu)進(jìn)行一定程度的簡化，