某车间双进风离心风机至2016年止已运行近8 年,振动一直偏大,已困扰生产多年。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。即使是更新了叶轮总成,并在联轴器对中性符合允差的情况下,运行时前后两轴承位壳振实测振动速度有效值分别达到了3.0 mm/s 和3.6 mm/s 左右,这是属于“可容忍”的范围,但不宜长期运行工作
双进风离心风机
某车间双进风离心风机至2016年止已运行近8 年,振动一直偏大,已困扰生产多年。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。即使是更新了叶轮总成,并在联轴器对中性符合允差的情况下,运行时前后两轴承位壳振实测振动速度有效值分别达到了3.0 mm/s 和3.6 mm/s 左右,这是属于“可容忍”的范围,但不宜长期运行工作。经我设备人员分析,认为振动大的原因有:一是混凝土基础过于单薄,重量不足,且运行时基础周围地板有明显的颤动;二是预埋地脚螺栓有松动迹象。经上级研究,决定趁当年大修时间充足的机会,对上述存在问题整改,破除旧基础后,按本文前述处理措施重新设计、施工新的混凝土基础和预埋地脚螺栓。
开机正常生产后,该双进风离心风机轴承位壳振实测振动速度有效值分别降到了0.45 mm/s 和0.52 mm/s,属“良好”级别。本文对吸声蜗壳对风机降噪效果进行了研究,分别对单独蜗板、后盖板、蜗板与后盖板、蜗板与前盖板加装消声材料的4种方式进行了试验测量,在双进风离心风机全工况范围内,风机噪声都有不同程度的降低,其中蜗板加后盖板组合的降噪效果好。安装精度不达标及其检查处理措施安装精度主要是指风机轴与驱动电机轴的同心度,即对中性。离心式风机联轴器的同心度要求很高。如果联轴器没有找正,或是找正达不到要求,引起双进风离心风机振动将不可避免。应注意的是,即使原来同心度已经符合要求了,但是风机运行一段时间后,由于各种原因,同心度会也会发生变化,所以应注意定期检查同心度,如发现同心度超过允许偏差了,要立即重新找正。因此,当风机发生异常的振动故障时,检查联轴器的对中情况是必不可少的。
蜗壳优化对双进风离心风机金属叶轮稳定运行的影响
蜗壳是离心风机金属叶轮的重要组成部分。风机结构复杂且叶片外形不规则,因此生成结构化网格比较困难,相反非结构化网格适应能力强,在处理复杂结构时有利于网格的自适应。它可以通过导流与扩大压力来提高离心风机的效率。蜗壳入口气流由于受到蜗壳流动不对称的影响,导致分布不均的现象发生。这种分布不均匀的现象会直接堵塞叶轮出口,从而使叶轮发生周期性的加速或减速,进而降低离心风机的工作效率,缩小了双进风离心风机工作的范围,影响了金属叶轮的平稳运行。因此在蜗壳的优化设计过程中必须将蜗壳宽度对流场的影响考虑在内,合理设计外壳的宽度,降低对流场的影响。从而保证金属叶轮的平稳运行。
电机优化对双进风离心风机金属叶轮稳定运行的影响吸油烟机、空调系统等设备空间较小,为了节省空间,一般会使用内藏电动机设备。5)与实验测试结果对比分析,结果表明采用数值模拟研究风机性能是可行的。内藏电动机的长度、头部倾角等在一定程度上影响着风机性能和噪音。对内藏电动机的形状设计不当会增加金属叶轮内部的流动损失,从而导致噪声增大,离心风机性能降低。电动机的轴向长度和气流的排挤率呈正相关的关系。叶轮进口处的流道变窄会使前盘处脱流区域变大,从而导致金属叶轮内部损失增加。因此,在设计电机形状时,应充分考虑电机形状对叶轮内部流动的影响,从而提高金属叶轮的稳定性,确保离心风机的性能。
将双进风离心风机模型导入ICEM 进行网格划分,网格划分过程中对离心风机关键部位要进行加密处理,如叶轮、集流器、蜗舌、进气箱的转角处等。使用ANSYS软件中的CFD软件进行网格划分,加米字形集流器模型网格数1072503,网格节点数184910。对风机的进口与出口适当延长,以保证计算的稳定性。考虑到离心风机结构的复杂且不规则性,本文采用非结构四面体网格进行划分,其中无进气箱的离心风机网格数量约370万,网格质量为0.3以上;带进气箱的离心风机网格数量为380万,网格质量为0.3以上。
双进风离心风机采用标准k-模型,壁面函数为Scalable,数值计算方法为高阶求解格式,求解格式为一阶格式。与原风机相比,在额定工况点A声级降低约4.5dB(A),在大流量工况下,A声级降低约3.6dB(A),在小流量工况下,A声级降低约1.9dB(A)。由于通风机转速低,马赫数小,可认为气流为不可压缩定常流动。进口给定质量流量,出口给定静压,壁面条件为无滑移边界,转速为1 480r/min,并将流动区域分为静止域与旋转域,两者通过Interface连接,连接模型为普通连接,坐标变换为转子算法,网格连接方式为GGI。本文所研究的某离心风机叶轮有均布的16 个前向的大小叶片,其内部流场较为复杂,为了揭示双进风离心风机内的流场特性,对风机进行全三维数值模拟。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。
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