高压离心式风机管道共振和检查处理措施
风机的进出口管段风速很高,高速穿行的风会扰动管道,使管道发生共振。一般情况下,风机进出口管是靠法兰和叶轮壳体刚性连接的,管道的振动必然传到壳体上,而壳体通常和轴承座相连,壳体振动又引起轴承座振动,终导致致整台风机发生振动。另外,有些管道补偿器如填料式补偿器、波形补偿器也可以起到减震作用。此类振动的预防处理措施为:
高压离心式风机
高压离心式风机管道共振和检查处理措施
风机的进出口管段风速很高,高速穿行的风会扰动管道,使管道发生共振。一般情况下,风机进出口管是靠法兰和叶轮壳体刚性连接的,管道的振动必然传到壳体上,而壳体通常和轴承座相连,壳体振动又引起轴承座振动,终导致致整台风机发生振动。另外,有些管道补偿器如填料式补偿器、波形补偿器也可以起到减震作用。此类振动的预防处理措施为:
(1)检查高压离心式风机壳体,如壳体存在裂纹的或磨损及其腐蚀严重的,应加固或整体更换;
(2)在振动比较明显的管段上加装管道减震器,使管道与风机壳体呈柔性连接,减小或缓冲振动。常用的管道减震器,如KTX 可曲绕橡胶接头,即管道减震器,一般安装于靠近风机出口端,减震效果比较明显。另外,有些管道补偿器如填料式补偿器、波形补偿器也可以起到减震作用;高压离心式风机叶片吸力侧形成的低能流积聚的“尾迹区”,形成“射流-尾流”结构。
(3)在条件允许下可优化出口管道,一般来说,弯头处更容易发生扰动管道而造成振动的现象,所以风机出口段宜有不小于5 m 的直段,以减少出口阻力损失,达到顺畅输送介质的目的;
(4)进口调节阀宜优先选用叶片阀,它在工作时能实现管道内输送介质的均匀分布,防止产生剧烈涡流而发生振动。上文阐述的引起风机振动的因素只是本人原所在企业常见的,当然不排除其他类型的风机会有其他的因素。在实际工作中,不能孤立、片面地把振动的原因归结于某一项因素,也有可能是这四种因素共同作用的结果。因此,在分析高压离心式风机振动故障时,应该根据振动特征具体分析,事实求是地综合考虑,只有这样,才能准确、快捷地找出振动原因,消除振动故障。进气箱内的流动损失进气箱的流动损失可以通过数值模拟计算分析,为理论研究提供参考,其大小为进气箱出口截面的动压乘以损失系数。
叶片形状优化对高压离心式风机金属叶轮稳定运行的影响
叶片的结构优化对离心风机金属叶轮平稳运行有着重要的影响。目前很多学者研究了叶片出口安装角的结构优化以及叶片高度的结构优化,但是对于叶片形状的结构优化研究得较少。气流在叶片的不同区域的流动有很大的不同。在叶轮前盘,气流的流动方式主要是轴向流动。在叶轮的中后盘,气流的流动方式主要是径向流动。通过这种方式,达到叶轮前盘向中后盘送风,使叶轮中后盘出风的目的。高压离心式风机在大流量区计算值比实测值偏高,小流量区计算值比实测值偏低,但是整体上计算结果与实测结果基本吻合。由此可见,通过对叶片形状进行优化设计,可以在一定程度上增加叶片的送风量以及有效通道的宽度,使得离心风机的效率得到提高,从而保证金属叶轮的平稳运行。
高压离心式风机具有体积小、压力系数高等一系列优点,在工业、农业等各个领域都得到广泛应用,是人们生产生活中必不可少的一种机器设备。离心风机主要由集流器、蜗壳、电机以及叶片四个部件组成。各部件的结构优化对离心风机金属叶轮稳定运行起着重要的作用。随着科学技术的发展以及生活水平的提高,对高压离心式风机进行结构优化越来越受到人们的关注。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,缩小了高压离心式风机工作的范围,影响了金属叶轮的平稳运行。因此本文通过对集流器优化、蜗壳优化、电机优化以及叶片形状进行优化,来观察结构优化之后的离心风机对金属叶轮稳定运行的影响,以促进离心风机的生产工作朝着更完善、更健康的方向发展。
高压离心式风机叶片吸力侧形成的低能流积聚的“尾迹区”,形成“射流-尾流”结构。加进气箱后,风机叶轮尾缘处的“尾迹-射流”更加的严重,风机模型尾迹区占了比较大的空间,减少了风机流道有效面积。在小流量区,风机内部的流场分布发生偏心现象(C 处),叶轮流道E 侧,气体比较充实,叶轮流道F 侧气体分布较差,与原始风机内部流场分布相比,其高压离心式风机叶轮流道的充盈性差。离心风机的效率曲线如图6,无进气箱情况下在流量为2.82kg/s,压力为3 106.23Pa 时,达到较率68.64%;加进气箱后在流量为1.68kg/s,压力为2 775.54Pa,达到较率59.45%,通过与原始风机对比可知,加进气箱后其较率降低8.19%。同样由图6 效率曲线对比图可知,加进气箱后风机整体效率降低,与原始高压离心式风机相比其区域比较窄,缩短了工作区域,且加进气箱后较优工况点向小流量区偏移。加进气箱后,离心风机的全开流量降低,与无进气箱相比,流量降低了16.9%。由图7 可知,加进气箱不仅降低了风机的全开流量,其全压也有所减少。集流器的结构形式对气流的流动损失以及金属叶轮的平稳运行都有很大影响,因此对集流器的结构优化是非常重要的。风机性能测试采用C 型试验装置对带进气箱的离心风机进行了性能测试,测试标准按GB/T 1236-2017《工业通风机用标准化风道进行性能实验》执行。
本文以高压离心式风机为研究对象,对4 种组合方式的消声蜗壳进行了试验测量,研究了每一种组合的降噪效果及对风机气动性能的影响。试验在符合ISO3745 标准的半消声室中进行,其四周墙壁及屋顶均装有消声尖劈,消声室截止频率100 Hz,本底噪声为26 dB( A) 。试验装置和测试系统按照GB/T1236-2000《工业通风机用标准化风道进行性能试验》和GB/T2888-91《高压离心式风机和罗茨鼓风机噪声测量方法》的要求设计、制造、测试。高压离心式风机进气口端连接符合GB/T 1236 规定的风机性能试验进气试验装置。为符合实际运行状态,高压离心式风机进出口边界条件设置为压力入口和压力出口,出口压降与动能成正比,从而避免在进口和出口定义一致的速度分布[15]。使用智能压力风速风量仪测出PL3 位置的静压和PL5 处的流量压差