经过多年的工作实践和总结,作者认为此类除尘风机设备产生异常振动的主要原因有:基础因素、安装精度不达标、风机叶轮不平衡、管道共振等。有时,振动是多个原因共同作用的,在实际工作中,应认真综合分析,才能找到解决问题的办法。对电站锅炉除尘风机设备进气箱三维粘性流场进行了数值模拟,分析了进气箱内气体流动特性的影响,并对进气箱的设计和改造提出了建议。下面,作者就上文所列的
除尘风机设备
经过多年的工作实践和总结,作者认为此类除尘风机设备产生异常振动的主要原因有:基础因素、安装精度不达标、风机叶轮不平衡、管道共振等。有时,振动是多个原因共同作用的,在实际工作中,应认真综合分析,才能找到解决问题的办法。对电站锅炉除尘风机设备进气箱三维粘性流场进行了数值模拟,分析了进气箱内气体流动特性的影响,并对进气箱的设计和改造提出了建议。下面,作者就上文所列的振动因素及其处理措施进行分析和探讨。
基础因素及其检查处理措施
除尘风机设备基础因素如基础设计、施工不规范等造成风机振动往往被忽视。其实,基础因素造成风机振动故障的事例并不少见,且其危害性很大。作为工程技术人员,首先要了解风机基础的作用。风机基础的作用有三个方面:
一是,根据生产工艺条件和设备安装要求将风机牢固地固定在一定位置上;
二是,承受风机的全部重力以及工作时由于作用力产生的载荷,并将载荷均匀地传布到地基;
三是,吸收和隔离因旋转动力作用产生的振动,防止发生共振。
某车间除尘风机设备至2016年止已运行近8 年,振动一直偏大,已困扰生产多年。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。离心风机广泛应用于锅炉引风、空调系统等多个领域,为人们的生产生活带来了极大的便利。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,该除尘风机设备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。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,引起除尘风机设备振动将不可避免。在中高频段后盖板加消声材料的降噪效果很好,这种方式对于气动噪声及高频振动等起到很好的吸收作用,尤其是除尘风机设备包括电机的高频振动噪声过滤程度明显。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。
除尘风机设备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,其除尘风机设备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,与原始除尘风机设备相比其区域比较窄,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。一般来讲,大型高速风机轴承采用轴瓦,润滑采用润滑油强制喷射润滑,高速旋转的主轴悬浮于油膜上,正常工况时振动很低。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。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。
除尘风机设备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。由效率曲线图可知,大流量区计算结果比实测结果偏高,小流量区计算结果比实测结果偏低,说明计算结果与实测结果吻合。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)。通过实验值与计算值的对比,CFX 软件的数值模拟结果与实测结果一致,由此验证了采用CFX 软件对带进气箱的离心风机的数值模拟是可靠的。
试验噪声分析
离心风机的噪声按照流体动力声源的发声机制,分为三类:1)单极子,2)偶极子,3)四极子,风机正常工作状态下产生的噪声主要来源于偶极子源。根据GB/T2888-2008《风机和罗茨鼓风机噪声测量方法标准》对有无进气箱离心风机的噪声进行测试。试验地点:浙江上风高科专风实业有限公司CNAS 检测中心;采用声级计对风机出口处的噪声进行测试,测试方式及仪器。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。测量时,除地面外无其他的反射条件,测点位置D 距地面的高度与风机出口中心持平,水平方向上与出气口轴线成45° ,距离出气口中心L=1m。
除尘风机设备的噪声在小流量区,带进气箱的离心风机噪声不带进气箱,随着流量的增