山東冠熙環(huán)保設(shè)備有限公司主營：軸流風(fēng)機(jī),耐高溫高濕風(fēng)機(jī),烘干設(shè)備用風(fēng)機(jī),離心風(fēng)機(jī),除塵風(fēng)機(jī)

引風(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)會擾動管道，使管道發(fā)生共振。本文以引風(fēng)機(jī)為研究對象，對4種組合方式的消聲蝸殼進(jìn)行了試驗測量，研究了每一種組合的降噪效果及對風(fēng)機(jī)氣動性能的影響。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，管道的振動必然傳到殼體上，而殼體通常和軸承座相連，殼體振動又引起軸承座振動，最終導(dǎo)致致整臺風(fēng)機(jī)發(fā)生振動。此類振動的預(yù)防處理措施為：

（1）檢查引風(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。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。不同工況下，風(fēng)機(jī)壓力和效率損失也不相同，在設(shè)計工況及偏大流量工況下，引風(fēng)機(jī)壓力和效率損失較大，效率也同步降低。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；

（3）在條件允許下可優(yōu)化出口管道，一般來說，彎頭處更容易發(fā)生擾動管道而造成振動的現(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，它在工作時能實現(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。上文闡述的引起風(fēng)機(jī)振動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)會有其他的因素。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。在實際工作中，不能孤立、片面地把振動的原因歸結(jié)于某一項因素，也有可能是這四種因素共同作用的結(jié)果。因此，在分析引風(fēng)機(jī)振動故障時，應(yīng)該根據(jù)振動特征具體分析，事實求是地綜合考慮，只有這樣，才能準(zhǔn)確、快捷地找出振動原因，消除振動故障。

幾何模型建立與網(wǎng)格劃分

計算模型采用掘進(jìn)工作面4-72-5.6A 防爆防腐蝕的離心式通風(fēng)機(jī)，其主要參數(shù)：電機(jī)功率22 kW,轉(zhuǎn)速2 930 r/min,流量10 122~25 736 m3/h,全壓4 152~2 330 Pa。其主要由進(jìn)風(fēng)口、集流器、葉輪和蝸殼組成。

引風(fēng)機(jī)集流器中添加了米字形結(jié)構(gòu)與環(huán)形擋環(huán)。風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜且葉片外形不規(guī)則，因此生成結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格比較困難，相反非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格適應(yīng)能力強(qiáng)，在處理復(fù)雜結(jié)構(gòu)時有利于網(wǎng)格的自適應(yīng)。

因此引風(fēng)機(jī)采用四面體非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格。使用ANSYS 軟件中的CFD 軟件進(jìn)行網(wǎng)格劃分，加米字形集流器模型網(wǎng)格數(shù)1 072 503，網(wǎng)格節(jié)點數(shù)184 910；普通圓弧形模型網(wǎng)格數(shù)1 296 832，網(wǎng)格節(jié)點數(shù)223 847。以離心風(fēng)機(jī)在掘進(jìn)工作面環(huán)境下的運行工況為依據(jù)，進(jìn)行引風(fēng)機(jī)參數(shù)設(shè)置：流量取22 806.54 m3/h，流速取6.335 15 m/s, 質(zhì)量流量取7.491 3 kg/s。把Pro/E 建立的幾何模型導(dǎo)入Fluent 中并對幾何模型的邊界條件計算參數(shù)進(jìn)行設(shè)定。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離心風(fēng)機(jī)進(jìn)行降噪試驗研究，使改進(jìn)后的風(fēng)機(jī)A聲級降低了9～12dB(A)。其中入口類型采用速度進(jìn)口，出口設(shè)為壓力邊界條件，本計算采用的樣機(jī)是礦用式離心風(fēng)機(jī)， 出口靜壓可以近似為0，蝸殼內(nèi)壁及葉輪壁面粗糙度均取0.5，集流器、葉輪、蝸殼等各流體區(qū)域結(jié)合處的公共面采用interface邊界類型面， 將葉片的壓力面和吸力面以及葉輪前盤、后盤和轉(zhuǎn)軸的內(nèi)外表面一起定義為旋轉(zhuǎn)壁面。環(huán)境壓力為101 325 Pa，取粉塵流體密度ρ=1.225 kg/m3。計算時采用SIMPLE 壓力速度耦合方法進(jìn)行。

整機(jī)壓力云圖分布

通過Fluent 軟件對掘進(jìn)工作面離心風(fēng)機(jī)進(jìn)行流場數(shù)值模擬，模擬得出在同流量下，加米字集流器和普通集流器離心風(fēng)機(jī)壓力云圖可以看出，風(fēng)機(jī)靜壓從進(jìn)口至出口逐漸增大，在蝸殼外達(dá)到較大。加米字集流器風(fēng)機(jī)進(jìn)口靜壓明顯高于普通集流器離心風(fēng)機(jī)， 其較大靜壓達(dá)到2 510 Pa，普通集流器達(dá)到1 440 Pa；加米字風(fēng)機(jī)的全壓較大可達(dá)5 860 Pa，而普通集流器較大達(dá)到4 260 Pa。由于有梯度擴(kuò)散項，模型k-ε方程為橢圓形方程，故其特性同其他橢圓形方程，需要邊界條件：引風(fēng)機(jī)出口或?qū)ΨQ軸處k/n0和/n0。

引風(fēng)機(jī)集流器的壓力用Tecplot 軟件對模擬結(jié)果進(jìn)行后處理，可以對離心風(fēng)機(jī)集流器的受壓進(jìn)行對比分析。加米字形集流器和普通圓弧形集流器內(nèi)部流場受壓分布所示， 引風(fēng)機(jī)米字形集流器入口壓力為-8 000 Pa，到集流器出口達(dá)到-18 000 Pa，壓差10 000 Pa；普通圓弧形集流器入口壓力為-8 000 Pa，到集流器出口達(dá)到-16 000 Pa，壓差8 000 Pa，小于米字形集流器。在實際工作中，常用的打表工具———磁性表座雖然使用簡便，但卻存在著剛性不足和適用條件受限的不良情況。同時也可以看出，加米字形集流器壓力梯度變化趨勢比普通圓弧形集流器平緩，對穩(wěn)定進(jìn)口氣流，保證氣流的均勻及穩(wěn)定有更明顯的作用。