串列葉片式前向離心風(fēng)機(jī)氣動(dòng)與噪聲特性的優(yōu)化研究

本文針對(duì)風(fēng)機(jī)葉輪內(nèi)流動(dòng)損失問(wèn)題,設(shè)計(jì)加工了4種不同型式的葉片,并通過(guò)試驗(yàn)對(duì)比分析了各型式葉片對(duì)風(fēng)機(jī)氣動(dòng)性能的影響。測(cè)試結(jié)果表明:改進(jìn)葉片型式可有效改善葉輪內(nèi)流動(dòng),改進(jìn)風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu),提高運(yùn)行效率。

本文首先闡明了前向式多葉片離心風(fēng)機(jī)導(dǎo)流吸聲降噪結(jié)構(gòu)的降噪機(jī)理和設(shè)計(jì)思路,并結(jié)合該類型風(fēng)機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)設(shè)計(jì)出包括進(jìn)口導(dǎo)流吸聲錐、電機(jī)根部導(dǎo)流吸聲錐以及出口導(dǎo)流吸聲蝸舌三項(xiàng)措施聯(lián)合而成的一套獨(dú)特的風(fēng)機(jī)導(dǎo)流吸聲降噪結(jié)構(gòu);然后,在試驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上,對(duì)導(dǎo)流吸聲結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式及參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化,確定出降噪效果最佳的措施各參數(shù),最終實(shí)現(xiàn)較好的降噪效果。

23 離心風(fēng)機(jī)葉片磨損解決方案 北京固本科技有限公司胡建平 離心風(fēng)機(jī)是磚瓦生產(chǎn)的重要輔助設(shè)備，磚瓦工業(yè)使用的風(fēng)機(jī)一般為氣固兩相 流風(fēng)機(jī)，即工作介質(zhì)中常含有一定量大小不等、形狀各異的固體顆粒，如除塵系 統(tǒng)的引風(fēng)機(jī)、氣力輸送的鼓風(fēng)機(jī)。由于這些離心風(fēng)機(jī)葉片是在含塵氣流中工作， 氣流中的粉塵顆粒既要對(duì)離心風(fēng)機(jī)葉片產(chǎn)生磨損，又要在風(fēng)機(jī)葉片上附著積灰， 且這種磨損和積灰是不均勻的，因而使風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子的平衡遭到破壞，引起風(fēng)機(jī)振動(dòng)， 縮短風(fēng)機(jī)壽命，嚴(yán)重者可使風(fēng)機(jī)不能正常工作。尤其是離心風(fēng)機(jī)葉片的磨損最為 嚴(yán)重，它不僅破壞了風(fēng)機(jī)內(nèi)的流動(dòng)特性，而且容易引發(fā)葉片斷裂及飛車等重大事 故。因此，研究風(fēng)機(jī)的磨損機(jī)理，采取相應(yīng)的防磨措施，對(duì)提高磚瓦企業(yè)設(shè)備壽 命，安全生產(chǎn)是十分必要的。 1離心風(fēng)機(jī)葉片的磨損機(jī)理 1.1離心風(fēng)機(jī)磨損的原因 離心風(fēng)機(jī)葉片磨損，實(shí)際上是一種噴砂型的固體粒子對(duì)靶材表面的

針對(duì)電廠風(fēng)機(jī)管道系統(tǒng)需要擴(kuò)容改造的工程實(shí)際需要,以g4-73№8d型風(fēng)機(jī)為研究對(duì)象,提出了葉輪內(nèi)加裝短葉片的優(yōu)化方案。在此基礎(chǔ)上,進(jìn)行了葉輪加裝短葉片前后的對(duì)比實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果表明:葉輪加裝短葉片后,其內(nèi)部流場(chǎng)趨于均勻、射流—尾流得到改善;風(fēng)機(jī)在48%負(fù)荷以上時(shí),全壓平均提高約5.9%,而噪聲幾乎保持不變。

結(jié)合多翼離心風(fēng)機(jī)各個(gè)組成部件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),回顧了近年來(lái)國(guó)內(nèi)外有關(guān)多翼離心風(fēng)機(jī)的內(nèi)流特性及其噪聲的研究現(xiàn)狀。氣流分布不均勻,風(fēng)機(jī)前盤渦流區(qū)域、葉道的邊界層分離以及從蝸殼逆行回到葉輪進(jìn)口的回流是影響多翼離心風(fēng)機(jī)性能的主要因素。在試驗(yàn)研究的同時(shí),采用cfd手段進(jìn)一步深入研究多翼離心風(fēng)機(jī)內(nèi)流場(chǎng)特征,并在風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)反映上述影響因素,從而有效地提高風(fēng)機(jī)效率、降低風(fēng)機(jī)噪聲,應(yīng)是今后研究的一個(gè)主要方向

對(duì)離心式風(fēng)機(jī)的齒形葉片降噪機(jī)理進(jìn)行了研究,結(jié)果表明:齒形葉片的降噪效果與葉道內(nèi)氣流的渦流狀態(tài)有關(guān),雷諾數(shù)re在4×105～6×105范圍內(nèi)的降噪效果較為明顯,降噪量達(dá)到4～5db,其他范圍降噪作用不明顯。齒節(jié)距t=b/5、齒高h(yuǎn)=b/10的降噪量為2.5db,下降2.3%左右,平均全壓基本不變,平均效率僅下降1.5%。

葉片加長(zhǎng)是工程中提高風(fēng)機(jī)出力的常用方法之一。為研究風(fēng)機(jī)葉片加長(zhǎng)后的內(nèi)流特征,以g4–73型離心風(fēng)機(jī)為研究對(duì)象,采用fluent軟件分別對(duì)葉片加長(zhǎng)前、后的離心風(fēng)機(jī)進(jìn)行三維定常數(shù)值模擬,分析流動(dòng)變化對(duì)風(fēng)機(jī)性能參數(shù)的影響規(guī)律。在此基礎(chǔ)上,對(duì)葉輪葉片加長(zhǎng)前、后的g4–73№.8d離心通風(fēng)機(jī)進(jìn)行性能和噪聲實(shí)驗(yàn),得到實(shí)驗(yàn)風(fēng)機(jī)在葉輪葉片加長(zhǎng)后運(yùn)行工況點(diǎn)的變化規(guī)律及無(wú)因次性能曲線。性能實(shí)驗(yàn)結(jié)果與切割定律計(jì)算結(jié)果的比較表明,當(dāng)風(fēng)機(jī)葉輪葉片加長(zhǎng)后且葉輪出口寬度不變時(shí),按拋物線形切割定律計(jì)算的結(jié)果在大流量區(qū)誤差較小。噪聲實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,葉輪葉片加長(zhǎng)后,葉輪與蝸舌間距離減少,導(dǎo)致旋轉(zhuǎn)噪聲升高,同時(shí)蝸殼內(nèi)流動(dòng)惡化,也使渦流噪聲加大。文中所得研究結(jié)果可為工程實(shí)際中風(fēng)機(jī)的葉片加長(zhǎng)改造提供參考依據(jù)。

1離心風(fēng)機(jī)氣動(dòng)噪聲的產(chǎn)生原因 離心風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的噪聲，主要包括空氣動(dòng)力性噪聲和機(jī)械性噪聲兩部分，其中前者強(qiáng)度大，是離 心（離心泵）風(fēng)機(jī)的主要噪聲。 空氣動(dòng)力性噪聲產(chǎn)生的原因主要以下幾方面： （1）風(fēng)機(jī)入口氣流的不穩(wěn)定流動(dòng)與葉輪之間的相互作用； （2）流道內(nèi)氣流在葉片界面上分離產(chǎn)生渦流，渦流分離產(chǎn)生渦流脫落噪聲； （3）葉輪流道出口氣流突然擴(kuò)散引起氣體稀疏而產(chǎn)生噪聲； （4）高速氣流與蝸舌之間的相互作用。 2離心風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)與改造中的降噪方法 從離心風(fēng)機(jī)氣動(dòng)噪聲產(chǎn)生原因可知，合理的氣動(dòng)設(shè)計(jì)是獲得低氣動(dòng)噪聲最根本的方法，通流部件結(jié)構(gòu) 參數(shù)的合理選擇和匹配不但可獲得高的效率，而且相應(yīng)的噪聲水平也低。具體地說(shuō)，在離心風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)階段 和已定型的離心風(fēng)機(jī)改造中可從以下幾個(gè)方面來(lái)考慮降低噪聲。 211增加葉柵的氣動(dòng)力載荷，降低圓周速度對(duì)離心風(fēng)機(jī)采用強(qiáng)前向葉片，且多葉片葉輪有利于增大葉 柵的氣動(dòng)力載荷，

針對(duì)多翼離心風(fēng)機(jī)氣動(dòng)噪聲的主要噪聲源提出降噪方案。首先,對(duì)于多翼離心風(fēng)機(jī)渦流噪聲的降噪,主要通過(guò)優(yōu)化葉輪、蝸殼的結(jié)構(gòu)幾何參數(shù)和在葉輪出口加裝旋轉(zhuǎn)擴(kuò)壓器等方式進(jìn)行。其次,對(duì)于多翼離心風(fēng)機(jī)旋轉(zhuǎn)噪聲的降噪,主要通過(guò)改變蝸舌形式進(jìn)行。最后對(duì)優(yōu)化進(jìn)出口安裝角的葉輪和在葉輪出口加裝旋轉(zhuǎn)擴(kuò)壓器這兩種降噪措施進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證。結(jié)果表明,改進(jìn)后的風(fēng)機(jī)與原型相比達(dá)到顯著的降噪效果。

介紹了一種開口薄殼體邊界元方法,該方法的系數(shù)矩陣小于以前的方法,能夠降低計(jì)算成本.將該方法應(yīng)用在離心風(fēng)機(jī)的噪聲預(yù)測(cè)中并考慮了蝸殼對(duì)聲波反射和散射的影響.首先利用rans方程和標(biāo)準(zhǔn)k-ε模型求解離心風(fēng)機(jī)內(nèi)部的非定常流動(dòng),獲得聲源項(xiàng)信息,然后采用快速傅里葉變換將源項(xiàng)的時(shí)域信息轉(zhuǎn)換為頻域信息,最后采用開口薄殼體邊界元方法預(yù)測(cè)風(fēng)機(jī)的氣動(dòng)噪聲.數(shù)值計(jì)算和實(shí)驗(yàn)測(cè)量結(jié)果表明,由于該方法考慮了蝸殼反射和散射的影響,對(duì)風(fēng)機(jī)基頻及其2次諧波的聲壓級(jí)具有較好的預(yù)測(cè)精度,但對(duì)高頻聲的預(yù)測(cè)結(jié)果仍不是很滿意.

針對(duì)目前不同型號(hào)的多翼離心風(fēng)機(jī)采用降噪方法的不確定性,提出了一種基于非定常流場(chǎng)的多翼離心風(fēng)機(jī)氣動(dòng)噪聲分析方法,不需要直接求解聲場(chǎng)卻能為多翼離心風(fēng)機(jī)降噪提供有用信息。對(duì)風(fēng)機(jī)內(nèi)部非定常流場(chǎng)進(jìn)行計(jì)算,結(jié)合時(shí)域和頻域方法對(duì)流場(chǎng)內(nèi)靜壓脈動(dòng)的強(qiáng)度和頻率進(jìn)行分析,根據(jù)聲學(xué)基本理論,判定主要?dú)鈩?dòng)噪聲源的位置及噪聲類型。用該方法對(duì)某多翼離心風(fēng)機(jī)進(jìn)行計(jì)算,實(shí)驗(yàn)與理論分析的結(jié)果吻合良好。

本文提出了離心風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)口設(shè)計(jì)的優(yōu)化數(shù)值方法以確保葉輪進(jìn)口速度盡量均勻,以及進(jìn)風(fēng)口、葉輪和蝸殼統(tǒng)一優(yōu)化設(shè)計(jì)方法以減少葉輪、蝸殼中的分離流動(dòng)。按此方法研制的6—41系列風(fēng)機(jī)的三個(gè)樣機(jī)比現(xiàn)有同類風(fēng)機(jī)噪聲下降3～7db,效率提高3～7%。

對(duì)目前離心風(fēng)機(jī)氣動(dòng)噪聲的研究方法進(jìn)行了分析,總結(jié)出數(shù)值模擬及其計(jì)算方法還不完善。提出了離心風(fēng)機(jī)蝸殼簡(jiǎn)化成一個(gè)具有硬邊界的理想殼體模型的思路來(lái)研究風(fēng)機(jī)氣動(dòng)噪聲

自離心機(jī)有史以來(lái)，工作人員就一直在針對(duì)其氣動(dòng)噪聲進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，并且通過(guò)努力終于找到了降低噪聲的簡(jiǎn)便方法，

根據(jù)離心風(fēng)機(jī)氣動(dòng)噪聲較高的特點(diǎn),總結(jié)了近十余年一些典型的控制氣動(dòng)噪聲的方法,并按照聲源和傳遞路徑兩類降噪方法進(jìn)行分類,包括非常規(guī)蝸舌、改變?nèi)~輪形式、吸聲蝸殼以及進(jìn)出口加消聲器等幾種,最后根據(jù)其降噪效果進(jìn)行了分析,得出了一些對(duì)比結(jié)論。

風(fēng)機(jī)的優(yōu)化改造,對(duì)我國(guó)工礦企業(yè)的節(jié)能減排有重大的意義。文章基于通風(fēng)機(jī)氣動(dòng)計(jì)算基本理論,針對(duì)原多級(jí)離心風(fēng)機(jī)吸力不足,效率較差的特點(diǎn),對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。在制造成本,風(fēng)機(jī)體積等改進(jìn)限制條件下,通過(guò)研究單級(jí)的結(jié)構(gòu)和氣動(dòng)性能,分析了葉輪進(jìn)口氣流損失、當(dāng)量擴(kuò)張角、預(yù)旋、頻率共振等因素的影響。經(jīng)氣動(dòng)復(fù)算,結(jié)果表明,對(duì)葉輪和回流器各增加一片葉片并改變回流器尺寸后,整機(jī)壓力提高15.3%。

運(yùn)用計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)技術(shù)及聲比擬理論研究了離心風(fēng)機(jī)3個(gè)不同流量下蝸殼及葉片表面偶極子聲源產(chǎn)生的基頻噪聲.風(fēng)機(jī)內(nèi)部三維瞬態(tài)流場(chǎng)由計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)模擬得到.根據(jù)氣動(dòng)聲學(xué)的fw-h方程對(duì)蝸殼內(nèi)表面提取偶極子聲源,對(duì)于葉片噪聲利用lowson公式進(jìn)行建模.為了使計(jì)算模型更符合實(shí)際,建立了以蝸殼為界的內(nèi)外聲學(xué)直接邊界元模型,使用多區(qū)域聲學(xué)邊界元模型,考慮蝸殼對(duì)聲傳播的散射作用,內(nèi)部噪聲通過(guò)蝸殼的進(jìn)出口傳播到風(fēng)機(jī)外部.結(jié)果表明:在非定常流場(chǎng)中,蝸殼表面的壓力波動(dòng)以基頻為主,而葉片上的壓力波動(dòng)并沒(méi)有明顯的基頻分量;蝸舌是基頻噪聲的最主要聲源;隨著流量變大,蝸殼輻射的噪聲急劇增加;由葉片產(chǎn)生的偶極子基頻噪聲比蝸殼小,特別是在大流量工況下.

通過(guò)對(duì)高壓離心風(fēng)機(jī)葉輪常用的幾種設(shè)計(jì)方法所設(shè)計(jì)的葉輪進(jìn)行噪聲測(cè)試,進(jìn)而分析葉輪葉片以不同的組合方式和參數(shù)構(gòu)成的離心風(fēng)機(jī)的噪聲頻譜特性。

本文初步探討了引風(fēng)機(jī)磨損機(jī)理，并通過(guò)比較幾種離心式引風(fēng)機(jī)機(jī)翼型葉片的防磨方法，得出“ｆ”型葉輪很有使用和推廣的價(jià)值。

對(duì)一高速離心風(fēng)機(jī)低稠度擴(kuò)壓器的氣動(dòng)與噪聲特性進(jìn)行了試驗(yàn)研究。結(jié)果表明,在很寬的運(yùn)行工況范圍內(nèi),設(shè)計(jì)良好的低稠度擴(kuò)壓器靜壓恢復(fù)系數(shù)是無(wú)葉擴(kuò)壓器的5~7倍。設(shè)計(jì)低稠度擴(kuò)壓器時(shí),應(yīng)避免過(guò)大正沖角或負(fù)沖角,在0°~1.5°范圍內(nèi)比較合適,大的負(fù)沖角有利于降低風(fēng)機(jī)的氣動(dòng)噪聲。合適的葉柵稠度有利于提高擴(kuò)壓器性能,稠度為0.7時(shí)的氣動(dòng)性能最好,小的葉柵稠度有利于降低風(fēng)機(jī)氣動(dòng)噪聲。

對(duì)一個(gè)實(shí)用離心風(fēng)機(jī)用實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)地研究了在不同風(fēng)舌間隙條件下，聲學(xué)共振器的空穴長(zhǎng)度、穿孔率和孔徑對(duì)風(fēng)機(jī)噪聲及氣動(dòng)力性能的影響，得到了良好的隆噪效果。還提出一種解析模型來(lái)建立共振頻率與共振器幾何參數(shù)的關(guān)系式，該式己為現(xiàn)有的一些實(shí)驗(yàn)結(jié)果所證實(shí)。

離心風(fēng)機(jī)的噪聲與控制