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小型离心风机管道共振和检查处理措施

风机的进出口管段风速很高，高速穿行的风会扰动管道，使管道发生共振。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。一般情况下，风机进出口管是靠法兰和叶轮壳体刚性连接的，管道的振动必然传到壳体上，而壳体通常和轴承座相连，壳体振动又引起轴承座振动，终导致致整台风机发生振动。此类振动的预防处理措施为：

（1）检查小型离心风机壳体，如壳体存在裂纹的或磨损及其腐蚀严重的，应加固或整体更换；

（2）在振动比较明显的管段上加装管道减震器，使管道与风机壳体呈柔性连接，减小或缓冲振动。由于穿孔板摩擦损失较大，气体流动阻力增加，导致风机压力和效率都有不同程度的降低。常用的管道减震器，如KTX 可曲绕橡胶接头，即管道减震器，一般安装于靠近风机出口端，减震效果比较明显。另外，有些管道补偿器如填料式补偿器、波形补偿器也可以起到减震作用；

（3）在条件允许下可优化出口管道，一般来说，弯头处更容易发生扰动管道而造成振动的现象，所以风机出口段宜有不小于5 m 的直段，以减少出口阻力损失，达到顺畅输送介质的目的；

（4）进口调节阀宜优先选用叶片阀，它在工作时能实现管道内输送介质的均匀分布，防止产生剧烈涡流而发生振动。采用消声蜗壳后，被吸收的声能多，被反射的声能少，其声场的声压级就会降低。上文阐述的引起风机振动的因素只是本人原所在企业常见的，当然不排除其他类型的风机会有其他的因素。在实际工作中，不能孤立、片面地把振动的原因归结于某一项因素，也有可能是这四种因素共同作用的结果。因此，在分析小型离心风机振动故障时，应该根据振动特征具体分析，事实求是地综合考虑，只有这样，才能准确、快捷地找出振动原因，消除振动故障。

针对小型离心风机有无进气箱两种结构形式，建立了两种计算模型，利用CFX 软件对两种模型进行数值模拟，研究其内部三维流场特性，基于数值模拟结果分析了进气箱对离心风机的性能影响。中小型的中低速风机轴承采用滚动轴承，常采用润滑脂润滑或润滑油浸泡飞溅润滑，正常工况时振动稍大。数值模拟结果表明：加进气箱后，离心风机的全开流量与压力有所降低，缩短了有效工作区域；在小型离心风机内部叶轮进口处产生涡旋现象，堵塞了叶轮流道，使风机的效率和压力降低。数值模拟结果与实验测试值对比是比较吻合。进气箱是离心风机重要的组成部分，主要应用于大型离心风机与双吸离心风机。进气箱在其出口处气体发生近90°转弯，内部流场十分复杂，并造成很大的流动损失。其出口速度的不均匀性对小型离心风机性能影响明显，有必要对其特性进行研究。A.G.Sheard通过研究加进气箱的通风机，在小型离心风机叶轮进口加导流板控制叶轮进口的非均匀气流，结果表明在叶轮进口加导流板能够提高风机的全压，并得出了叶片根部断裂的原因。使用三维粒子动态分析仪（3D-PDA）对大型风机进气箱内部三维气体流场进行测量，揭示了其内部流动的基本特征，为了解进气箱流场结构和流动机理提供了依据。

将小型离心风机模型导入ICEM 进行网格划分，网格划分过程中对离心风***键部位要进行加密处理，如叶轮、集流器、蜗舌、进气箱的转角处等。风机结构复杂且叶片外形不规则，因此生成结构化网格比较困难，相反非结构化网格适应能力强，在处理复杂结构时有利于网格的自适应。对风机的进口与出口适当延长，以保证计算的稳定性。考虑到离心风机结构的复杂且不规则性，本文采用非结构四面体网格进行划分，其中无进气箱的离心风机网格数量约370万，网格质量为0.3以上；带进气箱的离心风机网格数量为380万，网格质量为0.3以上。

小型离心风机采用标准k-?模型，壁面函数为Scalable，数值计算方法为高阶求解格式，求解格式为一阶格式。在实际工作中，不能孤立、片面地把振动的原因归结于某一项因素，也有可能是这四种因素共同作用的结果。由于通风机转速低，马赫数小，可认为气流为不可压缩定常流动。进口给定质量流量，出口给定静压,壁面条件为无滑移边界，转速为1 480r/min，并将流动区域分为静止域与旋转域，两者通过Interface连接，连接模型为普通连接，坐标变换为转子算法，网格连接方式为GGI。本文所研究的某离心风机叶轮有均布的16 个前向的大小叶片，其内部流场较为复杂，为了揭示小型离心风机内的流场特性，对风机进行全三维数值模拟。先单独分析了进气箱内部流场特性，然后对进气箱与风机进行一体化分析，研究进气箱对离心风机性能的影响。