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經過多年的工作實踐和總結,作者認為此類4-68離心風機產生異常振動的主要原因有:基礎因素、安裝精度不達標、風機葉輪不平衡、管道共振等。有時,振動是多個原因共同作用的,在實際工作中,應認真綜合分析,才能找到解決問題的辦法。下面,作者就上文所列的振動因素及其處理措施進行分析和探討。4-68離心風機集流器的壓力用Tecplot軟件對模擬結果進行后處理,可以對離心風機集流器的受壓進行對比分析。
基礎因素及其檢查處理措施
4-68離心風機基礎因素如基礎設計、施工不規(guī)范等造成風機振動往往被忽視。其實,基礎因素造成風機振動故障的事例并不少見,且其危害性很大。作為工程技術人員,首先要了解風機基礎的作用。風機基礎的作用有三個方面:
一是,根據生產工藝條件和設備安裝要求將風機牢固地固定在一定位置上;
二是,承受風機的全部重力以及工作時由于作用力產生的載荷,并將載荷均勻地傳布到地基;
三是,吸收和隔離因旋轉動力作用產生的振動,防止發(fā)生共振。
針對4-68離心風機有無進氣箱兩種結構形式,建立了兩種計算模型,利用CFX 軟件對兩種模型進行數值模擬,研究其內部三維流場特性,基于數值模擬結果分析了進氣箱對離心風機的性能影響。數值模擬結果表明:加進氣箱后,離心風機的全開流量與壓力有所降低,縮短了有效工作區(qū)域;在4-68離心風機內部葉輪進口處產生渦旋現(xiàn)象,堵塞了葉輪流道,使風機的效率和壓力降低。數值模擬結果與實驗測試值對比是比較吻合。進氣箱是離心風機重要的組成部分,主要應用于大型離心風機與雙吸離心風機。進氣箱在其出口處氣體發(fā)生近90°轉彎,內部流場十分復雜,并造成很大的流動損失。其出口速度的不均勻性對4-68離心風機性能影響明顯,有必要對其特性進行研究。A.G.Sheard通過研究加進氣箱的通風機,在4-68離心風機葉輪進口加導流板控制葉輪進口的非均勻氣流,結果表明在葉輪進口加導流板能夠提高風機的全壓,并得出了葉片根部斷裂的原因。使用三維粒子動態(tài)分析儀(3D-PDA)對大型風機進氣箱內部三維氣體流場進行測量,揭示了其內部流動的基本特征,為了解進氣箱流場結構和流動機理提供了依據。8D離心風機為研究對象,對比了適配進氣箱的兩種不同導流器,并測試了噪聲。
4-68離心風機在大流量區(qū)計算值比實測值偏高,小流量區(qū)計算值比實測值偏低,但是整體上計算結果與實測結果基本吻合。由效率曲線圖可知,大流量區(qū)計算結果比實測結果偏高,小流量區(qū)計算結果比實測結果偏低,說明計算結果與實測結果吻合。通過實驗值與計算值的對比,CFX 軟件的數值模擬結果與實測結果一致,由此驗證了采用CFX 軟件對帶進氣箱的離心風機的數值模擬是可靠的。在標準進氣風管測試裝置上,對4-68離心風機及在風機蝸殼周向板、前蓋板、后蓋板等部位分別加裝吸聲材料后,測試了不同結構形式下風機性能和噪聲特性。
試驗噪聲分析
離心風機的噪聲按照流體動力聲源的發(fā)聲機制,分為三類:1)單極子,2)偶極子,3)四極子,風機正常工作狀態(tài)下產生的噪聲主要來源于偶極子源。根據GB/T2888-2008《風機和羅茨鼓風機噪聲測量方法標準》對有無進氣箱離心風機的噪聲進行測試。試驗地點:浙江上風高科專風實業(yè)有限公司CNAS 檢測中心;4-68離心風機管道共振和檢查處理措施風機的進出口管段風速很高,高速穿行的風會擾動管道,使管道發(fā)生共振。采用聲級計對風機出口處的噪聲進行測試,測試方式及儀器。測量時,除地面外無其他的反射條件,測點位置D 距地面的高度與風機出口中心持平,水平方向上與出氣口軸線成45° ,距離出氣口中心L=1m。
4-68離心風機的噪聲在小流量區(qū),帶進氣箱的離心風機噪聲低于不帶進氣箱,隨著流量的增加,帶進氣箱的風機噪聲顯著提高,在大流量區(qū),明顯的高于不帶進氣箱的噪聲。
原4-68離心風機和A 型改進風機在點的噪聲頻譜圖。根據風機參數,風機旋轉噪聲基頻為760 Hz,由頻譜圖可看出在500 ~ 800
Hz 之間的低頻噪聲并沒有降低,而1 250-2 000 Hz 之間吸聲材料的降噪效果非常好,噪聲下降明顯。主要原因就是選用的吸聲材料超細玻璃棉在高頻率下,吸聲系數較大,因此多孔吸聲材料其吸聲效果是高頻優(yōu)于低頻的。消聲蝸殼為B 組合形式時與原風機的出口A聲級隨流量變化的對比圖。與原風機相比,在額定工況點A 聲級降低約7 dB( A) ,在大流量工況,A 聲級降低約5.0dB( A) ,在小流量工況下,A 聲級降低約2.4 dB( A) 。4)相比于無進氣箱的情況下,加進氣箱后,風機隨流量的增加,噪聲提升的更快,且在大流量區(qū)明顯高于不帶進氣箱的噪聲。
在125~ 500Hz 頻段之間,風機A 聲級有所增大,原因是后蓋板加上消聲材料后,葉輪軸向安裝長度加長引起低頻電機振動,噪聲增加。在中高頻段后蓋板加消聲材料的降噪效果很好,這種方式對于氣動噪聲及高頻振動等起到很好的吸收作用,尤其是4-68離心風機包括電機的高頻振動噪聲過濾程度明顯。消聲蝸殼為C 組合形式時與原風機的出口A聲級隨流量變化的對比圖。與原風機相比,在額定工況點總A 聲級降低約7.2 dB( A) ,在大流量工況,A 聲級降低約5.5 dB( A) ,在小流量工況,A 聲級降低約3.5 dB( A) 。是消聲蝸殼為D 組合形式時與原風機的出口A聲級隨流量變化的對比圖。與原風機相比,在額定工況點,A 聲級降低約5.14 dB( A) ,4-68離心風機在大流量工況,總A 聲級降低約5.0 dB( A) ,在小流量工況,A 聲級降低約2.0 dB( A) 。降噪效果稍微好于A 型改進風機,但不明顯。其次,使兩聯(lián)軸器軸線同高,即先調整左右徑向偏差,最后調整上下高差,直至符合本文的允許值。可見前蓋板加裝消聲材料降噪效果并不好,主要原因由于進口處有集流器,導致安裝消聲材料的面積相對于后蓋板小很多,吸聲效果不明顯。