因此,当高压离心通风机产生振动故障现象时,首先必须从基础查找原因。基础因素主要是:
(1)混凝土基座结构设计有缺陷,基座强度和刚度不够;
(2)基础地质差,风机运行一段时间后,造成基础沉降或松动;
(3)混凝土基座材料不合格,浇筑不符合规范要求;
(4)地脚螺栓及垫铁的安装不当。实际中,常采用二次灌浆的方法将地脚螺栓进行固定定位,其施
高压离心通风机
因此,当高压离心通风机产生振动故障现象时,首先必须从基础查找原因。基础因素主要是:
(1)混凝土基座结构设计有缺陷,基座强度和刚度不够;
(2)基础地质差,风机运行一段时间后,造成基础沉降或松动;
(3)混凝土基座材料不合格,浇筑不符合规范要求;
(4)地脚螺栓及垫铁的安装不当。实际中,常采用二次灌浆的方法将地脚螺栓进行固定定位,其施工、安装应严格执行规范要求,以确保质量。根据上述分析,基础因素引起风机振动的表征主要有:基础周围地坪有明显振动;基础与地坪或二次灌浆产生的结合面存在明显裂缝,垫铁或地脚螺栓松动,应注意,此类振动往往比较剧烈,严重时发生螺栓断裂,轴承座螺栓孔崩裂,直接造成轴承座报废;基础产生不均匀沉降,产生基座倾斜。高压离心通风机处理措施:一是验算基础的质量是否符合要求,对于风机等旋转式设备,由于回转而产生的惯性力作用在基础上,为确保安全运行,则基础质量应等于10 倍的风机机组质量,不符合要求应采用加固加重措施;二是有松动的二次灌浆地脚螺栓应破除拔出,孔壁凿毛后重新浇筑混凝土固定地脚螺栓。二次灌浆应保湿养护7 天以上,混凝土强度达到设计强度后才能进行下一步的安装。二次灌浆的混凝土强度可提高一级,固定效果更佳。针对高压离心通风机有无进气箱两种结构形式,建立了两种计算模型,利用CFX软件对两种模型进行数值模拟,研究其内部三维流场特性,基于数值模拟结果分析了进气箱对离心风机的性能影响。
几何模型建立与网格划分
计算模型采用掘进工作面4-72-5.6A 防爆防腐蚀的离心式通风机,其主要参数:电机功率22 kW,转速2 930 r/min,流量10 122~25 736 m3/h,全压4 152~2 330 Pa。其主要由进风口、集流器、叶轮和蜗壳组成。
高压离心通风机集流器中添加了米字形结构与环形挡环。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。
因此高压离心通风机采用四面体非结构化网格。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1 072 503,网格节点数184 910;进气箱在其出口处气体发生近90°转弯,内部流场十分复杂,并造成很大的流动损失。普通圆弧形模型网格数1 296 832,网格节点数223 847。以离心风机在掘进工作面环境下的运行工况为依据,进行高压离心通风机参数设置:流量取22 806.54 m3/h,流速取6.335 15 m/s, 质量流量取7.491 3 kg/s。把Pro/E 建立的几何模型导入Fluent 中并对几何模型的边界条件计算参数进行设定。其中入口类型采用速度进口,出口设为压力边界条件,本计算采用的样机是矿用式离心风机, 出口静压可以近似为0,蜗壳内壁及叶轮壁面粗糙度均取0.5,集流器、叶轮、蜗壳等各流体区域结合处的公共面采用interface边界类型面, 将叶片的压力面和吸力面以及叶轮前盘、后盘和转轴的内外表面一起定义为旋转壁面。环境压力为101 325 Pa,取粉尘流体密度ρ=1.225 kg/m3。计算时采用SIMPLE 压力速度耦合方法进行。
在标准进气风管测试装置上,对高压离心通风机及在风机蜗壳周向板、前盖板、后盖板等部位分别加装吸声材料后,测试了不同结构形式下风机性能和噪声特性。试验结果表明:相比原风机,蜗壳周向板与后盖板同时加装吸声材料效果较好,设计工况下A声级能够降低7.2dB(A),在小流量工况下,吸声蜗壳的降噪效果变差;根据风机噪声频谱,穿孔板加玻璃棉吸声蜗壳的吸声性能中高频好于低频,风机基频噪声在设计点能够降低12.5dB(A);高压离心通风机加装吸声材料后风机气动性能会略有下滑,压力和效率都有不同程度的降低。离心式风机是工业生产中应用广泛的通用辅助设备,而风机噪声尤其大型风机噪声很大,严重影响人的身心健康,所以降低风机噪声有着重要的意义。由于蜗壳壁面是离心风机主要的气动噪声源,蜗壳不消声时,声波在风机蜗壳内连续反射,形成一个混响声场,声压级较高。采用消声蜗壳后,被吸收的声能多,被反射的声能少,其声场的声压级就会降低。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。
对于高压离心通风机消声蜗壳降噪效果的研究,国内外很多学者都做了不少的研究工作。Bartenwerfer等将蜗板外侧消声部分的外壳做成方形,里面填充消声材料对离心风机进行降噪试验研究,使改进后的风机A声级降低了9~12dB(A)。刘晓良等研究了消声蜗壳消声材料厚度、空腔厚度等对风机降噪效果的影响,结果表明:适当增加消声材料厚度或空腔厚度可以提高消声蜗壳的降噪效果。到目前为止,对消声蜗壳的研究基本都集中在周向蜗板上加装消声材料,对风机侧板加消声材料的消声蜗壳降噪效果研究得还比较少。综合考虑动静耦合区域对数值模拟预测结果的影响,在进行网格划分时,对边界层进行加密处理,其较低网格质量雅克比[14]在0。
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