4-72風(fēng)機(jī)管道共振和檢查處理措施

風(fēng)機(jī)的進(jìn)出口管段風(fēng)速很高，高速穿行的風(fēng)會(huì)擾動(dòng)管道，使管道發(fā)生共振。一般情況下，風(fēng)機(jī)進(jìn)出口管是靠法蘭和葉輪殼體剛性連接的，管道的振動(dòng)必然傳到殼體上，而殼體通常和軸承座相連，殼體振動(dòng)又引起軸承座振動(dòng)，終導(dǎo)致致整臺(tái)風(fēng)機(jī)發(fā)生振動(dòng)。憑多年經(jīng)驗(yàn)并仔細(xì)觀察后發(fā)現(xiàn)，當(dāng)聯(lián)軸器轉(zhuǎn)到最下方時(shí)，百分表探頭已脫離半聯(lián)器近0。此類振動(dòng)的預(yù)防處理措施為：

（1）檢查4-72風(fēng)機(jī)殼體，如殼體存在裂紋的或磨損及其腐蝕嚴(yán)重的，應(yīng)加固或整體更換；

（2）在振動(dòng)比較明顯的管段上加裝管道減震器，使管道與風(fēng)機(jī)殼體呈柔性連接，減小或緩沖振動(dòng)。常用的管道減震器，如KTX 可曲繞橡膠接頭，即管道減震器，一般安裝于靠近風(fēng)機(jī)出口端，減震效果比較明顯。另外，有些管道補(bǔ)償器如填料式補(bǔ)償器、波形補(bǔ)償器也可以起到減震作用；根據(jù)GB/T2888-2008《風(fēng)機(jī)和羅茨鼓風(fēng)機(jī)噪聲測(cè)量方法標(biāo)準(zhǔn)》對(duì)有無(wú)進(jìn)氣箱離心風(fēng)機(jī)的噪聲進(jìn)行測(cè)試。

（3）在條件允許下可優(yōu)化出口管道，一般來(lái)說(shuō)，彎頭處更容易發(fā)生擾動(dòng)管道而造成振動(dòng)的現(xiàn)象，所以風(fēng)機(jī)出口段宜有不小于5 m 的直段，以減少出口阻力損失，達(dá)到順暢輸送介質(zhì)的目的；

（4）進(jìn)口調(diào)節(jié)閥宜優(yōu)先選用葉片閥，它在工作時(shí)能實(shí)現(xiàn)管道內(nèi)輸送介質(zhì)的均勻分布，防止產(chǎn)生劇烈渦流而發(fā)生振動(dòng)。上文闡述的引起風(fēng)機(jī)振動(dòng)的因素只是本人原所在企業(yè)常見的，當(dāng)然不排除其他類型的風(fēng)機(jī)會(huì)有其他的因素。在實(shí)際工作中，不能孤立、片面地把振動(dòng)的原因歸結(jié)于某一項(xiàng)因素，也有可能是這四種因素共同作用的結(jié)果。因此，在分析4-72風(fēng)機(jī)振動(dòng)故障時(shí)，應(yīng)該根據(jù)振動(dòng)特征具體分析，事實(shí)求是地綜合考慮，只有這樣，才能準(zhǔn)確、快捷地找出振動(dòng)原因，消除振動(dòng)故障。電機(jī)優(yōu)化對(duì)4-72風(fēng)機(jī)金屬葉輪穩(wěn)定運(yùn)行的影響吸油煙機(jī)、空調(diào)系統(tǒng)等設(shè)備空間較小，為了節(jié)省空間，一般會(huì)使用內(nèi)藏電動(dòng)機(jī)設(shè)備。

葉片形狀優(yōu)化對(duì)4-72風(fēng)機(jī)金屬葉輪穩(wěn)定運(yùn)行的影響

葉片的結(jié)構(gòu)優(yōu)化對(duì)離心風(fēng)機(jī)金屬葉輪平穩(wěn)運(yùn)行有著重要的影響。目前很多學(xué)者研究了葉片出口安裝角的結(jié)構(gòu)優(yōu)化以及葉片高度的結(jié)構(gòu)優(yōu)化，但是對(duì)于葉片形狀的結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究得較少。氣流在葉片的不同區(qū)域的流動(dòng)有很大的不同。在葉輪前盤，氣流的流動(dòng)方式主要是軸向流動(dòng)。在葉輪的中后盤，氣流的流動(dòng)方式主要是徑向流動(dòng)。通過(guò)這種方式，達(dá)到葉輪前盤向中后盤送風(fēng)，使葉輪中后盤出風(fēng)的目的。由此可見，通過(guò)對(duì)葉片形狀進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，可以在一定程度上增加葉片的送風(fēng)量以及有效通道的寬度，使得離心風(fēng)機(jī)的效率得到提高，從而保證金屬葉輪的平穩(wěn)運(yùn)行。為改善4-72風(fēng)機(jī)受氣體粘性影響導(dǎo)致流動(dòng)分離加劇的現(xiàn)象，在傳統(tǒng)蝸殼型線設(shè)計(jì)理論的基礎(chǔ)上，研究氣體粘性力矩對(duì)蝸殼壁線分布的影響，并采用動(dòng)量矩修正方法對(duì)其進(jìn)行改型設(shè)計(jì)。

4-72風(fēng)機(jī)具有體積小、壓力系數(shù)高等一系列優(yōu)點(diǎn)，在工業(yè)、農(nóng)業(yè)等各個(gè)領(lǐng)域都得到廣泛應(yīng)用，是人們生產(chǎn)生活中必不可少的一種機(jī)器設(shè)備。離心風(fēng)機(jī)主要由集流器、蝸殼、電機(jī)以及葉片四個(gè)部件組成。各部件的結(jié)構(gòu)優(yōu)化對(duì)離心風(fēng)機(jī)金屬葉輪穩(wěn)定運(yùn)行起著重要的作用。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展以及生活水平的提高，對(duì)4-72風(fēng)機(jī)進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化越來(lái)越受到人們的關(guān)注。因此本文通過(guò)對(duì)集流器優(yōu)化、蝸殼優(yōu)化、電機(jī)優(yōu)化以及葉片形狀進(jìn)行優(yōu)化，來(lái)觀察結(jié)構(gòu)優(yōu)化之后的離心風(fēng)機(jī)對(duì)金屬葉輪穩(wěn)定運(yùn)行的影響，以促進(jìn)離心風(fēng)機(jī)的生產(chǎn)工作朝著更完善、更健康的方向發(fā)展。進(jìn)口給定質(zhì)量流量，出口給定靜壓,壁面條件為無(wú)滑移邊界，轉(zhuǎn)速為1480r/min，并將流動(dòng)區(qū)域分為靜止域與旋轉(zhuǎn)域，兩者通過(guò)Interface連接，連接模型為普通連接，坐標(biāo)變換為轉(zhuǎn)子算法，網(wǎng)格連接方式為GGI。

在標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)氣風(fēng)管測(cè)試裝置上，對(duì)4-72風(fēng)機(jī)及在風(fēng)機(jī)蝸殼周向板、前蓋板、后蓋板等部位分別加裝吸聲材料后，測(cè)試了不同結(jié)構(gòu)形式下風(fēng)機(jī)性能和噪聲特性。試驗(yàn)結(jié)果表明:相比原風(fēng)機(jī)，蝸殼周向板與后蓋板同時(shí)加裝吸聲材料效果較好，設(shè)計(jì)工況下A聲級(jí)能夠降低7．2dB(A)，在小流量工況下，吸聲蝸殼的降噪效果變差;根據(jù)風(fēng)機(jī)噪聲頻譜，穿孔板加玻璃棉吸聲蝸殼的吸聲性能中高頻好于低頻，風(fēng)機(jī)基頻噪聲在設(shè)計(jì)點(diǎn)能夠降低12．5dB(A);4-72風(fēng)機(jī)加裝吸聲材料后風(fēng)機(jī)氣動(dòng)性能會(huì)略有下滑，壓力和效率都有不同程度的降低。離心式風(fēng)機(jī)是工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛的通用輔助設(shè)備，而風(fēng)機(jī)噪聲尤其大型風(fēng)機(jī)噪聲很大，嚴(yán)重影響人的身心健康，所以降低風(fēng)機(jī)噪聲有著重要的意義。由于蝸殼壁面是離心風(fēng)機(jī)主要的氣動(dòng)噪聲源，蝸殼不消聲時(shí)，聲波在風(fēng)機(jī)蝸殼內(nèi)連續(xù)反射，形成一個(gè)混響聲場(chǎng)，聲壓級(jí)較高。采用消聲蝸殼后，被吸收的聲能多，被反射的聲能少，其聲場(chǎng)的聲壓級(jí)就會(huì)降低。4-72風(fēng)機(jī)性能試驗(yàn)原理及其裝置為了驗(yàn)證修正后數(shù)值計(jì)算模型的準(zhǔn)確度，對(duì)原風(fēng)機(jī)的不同工況氣動(dòng)性能試驗(yàn)。

對(duì)于4-72風(fēng)機(jī)消聲蝸殼降噪效果的研究，國(guó)內(nèi)外很多學(xué)者都做了不少的研究工作。Bartenwerfer等將蝸板外側(cè)消聲部分的外殼做成方形，里面填充消聲材料對(duì)離心風(fēng)機(jī)進(jìn)行降噪試驗(yàn)研究，使改進(jìn)后的風(fēng)機(jī)A聲級(jí)降低了9～12dB(A)。劉曉良等研究了消聲蝸殼消聲材料厚度、空腔厚度等對(duì)風(fēng)機(jī)降噪效果的影響，結(jié)果表明:適當(dāng)增加消聲材料厚度或空腔厚度可以提高消聲蝸殼的降噪效果。到目前為止，對(duì)消聲蝸殼的研究基本都集中在周向蝸板上加裝消聲材料，對(duì)風(fēng)機(jī)側(cè)板加消聲材料的消聲蝸殼降噪效果研究得還比較少。為了保證數(shù)值計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性，避免網(wǎng)格誤差對(duì)其模擬結(jié)果造成影響，對(duì)4-72風(fēng)機(jī)進(jìn)行網(wǎng)格無(wú)關(guān)性驗(yàn)證，如表1所示。

4-72風(fēng)機(jī)與4 種消聲方式風(fēng)機(jī)的A 聲級(jí)對(duì)比。從圖中可以看出，每一種方式都有著不錯(cuò)的降噪效果，其中C 型改進(jìn)風(fēng)機(jī)降噪效果好，在額定工況點(diǎn)附近總A聲級(jí)能降低約7 dB( A) ; B 型改進(jìn)風(fēng)機(jī)降噪效果也比較理想，優(yōu)于A 和D 型改進(jìn)風(fēng)機(jī); A 型改進(jìn)風(fēng)機(jī)的消聲效果差。出現(xiàn)上述情況的原因應(yīng)該是電機(jī)噪聲通過(guò)蝸殼會(huì)被放大，而沒(méi)有被吸聲材料有效吸收。但后蓋板加裝消聲材料，恰好吸收了電機(jī)的部分噪聲，因此后蓋板加裝吸聲材料降低風(fēng)機(jī)噪聲明顯。因此提高蝸殼型線設(shè)計(jì)水平，不僅能改善風(fēng)機(jī)氣動(dòng)性能，還能達(dá)到降低噪聲的效果。

本文對(duì)吸聲蝸殼對(duì)風(fēng)機(jī)降噪效果進(jìn)行了研究，分別對(duì)單獨(dú)蝸板、后蓋板、蝸板與后蓋板、蝸板與前蓋板加裝消聲材料的4 種方式進(jìn)行了試驗(yàn)測(cè)量，在4-72風(fēng)機(jī)全工況范圍內(nèi)，風(fēng)機(jī)噪聲都有不同程度的降低，其中蝸板加后蓋板組合的降噪效果好。由于穿孔板摩擦損失較大，氣體流動(dòng)阻力增加，導(dǎo)致風(fēng)機(jī)壓力和效率都有不同程度的降低。通過(guò)試驗(yàn)證明相對(duì)于周向蝸板加裝消聲材料，風(fēng)機(jī)后蓋板加裝消聲材料消聲效果明顯，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便風(fēng)機(jī)壓力損失小。也證明了消聲蝸殼有很好的降噪效果，并且4-72風(fēng)機(jī)蝸殼尺寸雖然有一定的增大，但相對(duì)于消聲器等其他降噪方法優(yōu)勢(shì)還是很明顯的。對(duì)風(fēng)機(jī)進(jìn)出口安裝條件有限制并且對(duì)噪聲有一定要求的離心風(fēng)機(jī)，吸聲蝸殼是較好的選擇。本文將對(duì)加米字支撐架的集流器和普通圓弧形集流器進(jìn)行整機(jī)數(shù)值模擬，重點(diǎn)分析這2種結(jié)構(gòu)形式對(duì)掘進(jìn)工作面的粉塵的導(dǎo)流效果，并對(duì)比其對(duì)風(fēng)機(jī)性能的影響，為掘進(jìn)工作面降塵效率的提高提供理論依據(jù)。