因此,当柜式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。但是,由于工作面粉尘极易随风四处扩散,如何将粉尘定向导入
柜式离心通风机
因此,当柜式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。但是,由于工作面粉尘极易随风四处扩散,如何将粉尘定向导入离心风机,提高除尘效率,是亟待解决的问题。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。柜式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。
蜗壳优化对柜式离心通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。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,缩小了柜式离心通风机工作的范围,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。其中进出口和叶轮区域采用结构化网格,而蜗壳部分由于其内部结构复杂,尤其是电动机周围结构并非规则模型,故采用适应性较强的非结构化四面体网格,具体网格如图3所示。从而保证金属叶轮的平稳运行。
电机优化对柜式离心通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。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。消声蜗壳对柜式离心通风机气动性能的影响原风机与不同消声组合试验所得的气动性能对比如图3所示。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。
将建立好的柜式离心通风机三维模型导入ICEM 软件进行混合网格的划分。其中进出口和叶轮区域采用结构化网格,而蜗壳部分由于其内部结构复杂,尤其是电动机周围结构并非规则模型,故采用适应性较强的非结构化四面体网格,具体网格如图3 所示。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0.3 以上。为了保证数值计算结果的准确性,避免网格误差对其模拟结果造成影响,对柜式离心通风机进行网格无关性验证,如表1 所示。综合考虑计算精度和计算效率可知,当网格数为25 万左右时预测结果较为合理,终确定整个计算域的网格数为2513558。主要原因就是选用的吸声材料超细玻璃棉在高频率下,吸声系数较大,因此多孔吸声材料其吸声效果是高频优于低频的。k-ε 模型作为为普遍有效的湍流模型,能够计算大量的各种回流和薄剪切层流动,被广泛应用于各类风机的数值求解计算中。
由于有梯度扩散项,模型k-ε 方程为椭圆形方程,故其特性同其他椭圆形方程,需要边界条件:柜式离心通风机出口或对称轴处k / n0和/ n0。但上述边界条件只针对高雷诺数而言,在固体壁面附近,流体粘性应力将取代湍流雷诺应力,并在临近固体壁面的粘性底层占主要作用。而多翼离心风机由于结构尺寸小、相对马赫数低,气体黏性力在流体流动过程中起重要作用,因此,在实际运用过程中,标准k-ε 模型由于未充分考虑粘性力的影响,导致计算模型出现偏差。运用Visual C++将上述修正函数编写为UDF代码,并导入Fluent 内置Calculation module。为符合实际运行状态,柜式离心通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]。BEENA等[11]通过应用层次分析法(AHP),对蜗壳的重要几何参数进行了优先排序,阐明了各参数对离心风机性能的影响。以CFD 计算的定常结果作为初始条件,进行非定常数值计算。
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