离心式鼓风机（共10篇）
离心式鼓风机 篇1
0 引言
某选煤厂为矿井型动力煤选煤厂,处理能力为300万t/年,采用“跳汰+浮选”联合洗选工艺,实现煤泥厂内压滤回收,洗水一级闭路循环。选煤厂拥有两台YT-16M2型空气室跳汰机,空气动力主要来源于两台C125-1.5型离心式鼓风机,空气流量靠单一的风阀进行人工调节。离心式鼓风机由于采用工频电源,因此长期处于高耗能的运行状态。从节能减排、降本增效方面综合考虑,决定采取变频调速技术对两台鼓风机实施节能改造。
1 鼓风机运行现状分析
选煤厂鼓风机正常运转的情况下,只有在矿井提煤量很大时,才需要加大洗煤生产能力,同时投入两台鼓风机,因此鼓风机的利用率很低。特别是矿井提煤量很小时,一台鼓风机提供的风量只有小部分投入生产,其余都被直接排出,造成极大的能源浪费。
选煤厂2台离心式鼓风机进口流量为125m3/min,进口压力为0.098MPa,出口压力为0.147MPa,介质进口密度为1.141kg,/m3,进口温度为25℃,主轴转速为2 950r/min,风口开度为55%。两台离心式鼓风机电机型号为YK355-2,额定功率为185kW,额定电压为380V,额定电流为345A,运行电流为320A。每台鼓风机一天的电能消耗约为:
式中,P为鼓风机一天消耗的电能,kW·h;U为电机额定电压,V;I为电机运行电流,A;t为鼓风机一天运行时间,选煤厂每天开机20h;cosφ为功率因数,此处取0.87;η为电机效率,此处取0.85。
2 变频技术节能改造应用
2.1 变频节能可行性分析
从流体力学原理可知,风机运行时,在风机压力与管网阻力的共同作用下会出现一个稳定的流量输出,称之为工作点,其中流量Q、压力p、轴功率P与转速n的关系为:
由式(2)可知,风量(Q与转速n成正比关系,而所需的轴功率P与转速n的立方成正比关系,所以当需要80%的额定风量时,通过调节电机的转速至额定转速的80%,调节频率到40Hz即可满足,此时所需功率仅为原来的51.2%。
调节所需风量从Q1到Q2 (如图1所示),若采用传统风门调节,则管网特性曲线由OA(风阀全开)变为OB(风阀关小),工作点调至B点,风机输出轴功率为OQ2Bp2所围成的面积,功率变化很小,但效率却随之降低;若采用变频调速,则可根据需要升降电机转速改变风机特性曲线来实现风量调节,当电机转速从n1(额定转速)调到n2(转速下降)时,工作点变为C点,风机输出轴功率为OQ2 CpB所围成的面积,同时风机效率曲线也随之平移,但仍工作在高效区域内,阴影部分面积pBCBp2即为变频调速实际节约的能耗。
2.2 变频改造实施方案
选煤厂生产任务繁重,长时间的停机检修会影响矿井生产。跳汰机是选煤厂的核心设备,其正常运行必须依靠鼓风机不断供应风量才能保证。出于对系统安全性考虑,在变频系统故障或变频电源短时断电时,电机应能自动切换至工频供电,以实现持续运转。
变频转工频运行的主电路如图2所示,K1～K5为开关柜,其中K4、K5为原工频系统开关柜。当K1、K2(K3)开关柜或变频装置出现故障时,系统自带的PLC将自动停运,K2、K3断开,K4、K5延时自动合闸,两台鼓风机由工频电源供电,至此变频转工频完成。
考虑到经济性,每台鼓风机配置一套变频装置的成本太高、改造费用太大,最终优化设计出如图2所示的“一拖二”系统。该系统特别适用于一台鼓风机故障或维修,而另一台依然能正常工作的情况,应用效果非常良好。
该系统原工频运行操作:运行#1(#2)鼓风机,直接操作K4(K5)即可。采用艾默生EV2000型变频器进行变频节能技改后,变频器内置的PID自动调节风量,使供风量处在一个稳定恒压状态。变频操作:K4(K5)处于常开断路状态,闭合K1,若运行#1(#2)鼓风机,则K2(K3)合闸,#1(#2)鼓风机便能变频调速运行。为了防止误操作,该系统K2与K3、K2与K4、K3与K5均具有互锁功能。
3 实施效益分析
3.1 节能效益
变频改造系统经安装、调试、空负载试车后,带负荷试车一次成功并转入正常运行。两台鼓风机变频调速运行后,运行电流大幅降低,较原工频运行时下降约60A,机体各轴瓦温度也明显降低,见表1。
选煤厂生产时间为下午3点至次日上午11点,共计20h,忽略功率因数及电机效率的改变,则每台鼓风机一天可节约的电量为:
按一年工作360天计算,一年可节约290 880kW.h,节能效益显著。
3.2 经济效益
按照国家规定,用电峰谷时段分为尖段、峰段、平段和谷段四个阶段,即规定7:00～11:00、19:00～23:00为峰,11:00～19:00为平,23:00～次日7:00为谷,尖在峰段内。根据集团公司供电处收费标准,峰Ⅱ为1.135 9元/kW·h,峰I为1.002 3元/kW·h,平段为0.668 2元/kW·h,谷段为0.334 1元/kW·h,则一台鼓风机每天节省电费为561.5元,每年可节省电费202 140元。
此外,采用变频器控制电机转速取代传统的人工操作挡板和阀门来调节风量,降低了设备故障率,节省了设备维护成本,减少了噪声,同时,变频器具有的过载、过压、过流、欠压、电源缺相等保护功能,使电机的故障切除灵敏度明显提高。
4 结束语
通过变频调速控制鼓风机的运行,实现了自动调整风量满足生产需求。实践证明,变频器使鼓风机运行在合适的输出功率值上,节约能源和生产成本的效果明显。
摘要：针对离心式鼓风机的运行现状,分析变频节能改造的可行性,并提出变频节能改造方案。实践证明,采用变频技术进行技改后,取得了明显的节能效益和经济效益。
关键词：选煤厂,变频调速,离心式鼓风机
参考文献
[1]张文斌.基于变频调速技术在选煤厂循环水泵的改造应用[J].煤矿机械,2013(2):176-177
[2]徐春华,徐建龙,倪春雷,等.高压离心风机变频节能改造技术分析与应用[J].黄金,2013(1):44-47
离心式鼓风机 篇2
离心风机是目前工业生产中使用最广的通风排气设备之一，但是受专业知识的影响，很多企业主往往一安装上之后，就不再理会。其实离心风机不同状态下，所能取得的效果也不相同。因此，如何去调试，使得离心风机能够处于最佳状态是非常重要的。下面，由保利器材详细讲解离心风机的调试方法：
1、风机允许全压起动或降压电动，但应注意，全压起动时的电流约为5-7倍的额定电流，降压起动转矩与电压平方成正比，当电网容量不足时，应采用降压起动。
2、离心风机在试车时，应认真阅读产品说明书，检查接线方法是否同接线图相符；应认真检查供给风机电源的工作电压是不是符合要求，电源是否缺相或同相位，所配电器元件的容量是否符合要求。
3、试车时人数不少于两人，一人控制电源，一人观察风机运转情况，发现异常现象立即停机检查；首先检查旋转方向是否正确；风机开始运转后，应立即检查各相运转电流是否平衡、电流是否超过额定电流；若有不正常现象，应停机检查。运转五分钟后，停机检查风机是否有异常现象，确认无异常现象再开机运转。
4、双速风机试车时，应先起动低速，检查旋转方向是否正确；起动高速时必须待风机静止后再启动，以防高速反向旋转，引起开关跳闸及电机受损。
5、风机达到正常转速时，应测量风机输入电流是否正常，离心风机的运行电流不能超过其额定电流。若运行电流超过其额定电流，应检查供给的电压是否正常。
离心式鼓风机 篇3
关键词：离心风机；故障诊断；小波变化
Abstract： Abnormal vibration is the main form of centrifugal fan failure， affecting the production when vibrating seriously. Many causes lead to vibration of the fan. Based on the analysis of vibration fault of centrifugal fan with the method of wavelet transformation，the article summarize the main causes of vibtation of centrifugal fan，making themaintenance of fault point easier.
Key words ： Centrifugal fan， fault diagnosis，wavelet transform
0.前言
现代大型机组的安全运营越来越受到业内的重视，而故障特征的提取和分类又是振动故障诊断技术中的关键问题。离心风机非正常振动是风机隐患的最显著表现，也是事故发生的先兆。本文通过小波变化的诊断方法对非平稳信号分析，分解出时间与尺度平台，使其时间、频率局部化信息充分表现出来，探索出振动故障解决的方法，取得显著效果。
1.小波分析方法介绍
1.1小波分析方法
小波分析方法是在时域、频域内对信号进行分析处理，更好的反应信号的本质特征。时域和频率构成了观察信号的两种方法，基于Fourier变换的信号频域表示及其能力的频域分布揭示了信号在频域的特征，它在传统的信号分析与处理中发挥了极其重要的作用。为了分析和处理非平稳信号，通过Fourier的变化推广，对信号实现时间-频率的联合描述，接下来简单介绍小波变换分析方法。
2.2故障原因分析
小波变换既保持了傅里叶变换的优点，又加入时频分析过程。通过对上述信号频率采用逐步精细的时域或频域取样步骤，从而聚焦到信号的细节，进行多分辨率的时频分析，小波分解后，相对频率可以看出系统异常点的出现频率，重构细节的信息及近似信号，反应出故障振动信号的特征，通过时频图分析出振动的故障发生点：
（1）轴承运时，内圈、外圈滚道表面及滚动体表面的损伤引起振动和噪声；
（2）滚动体在这些凹凸面上转动，产生交变的激振力引起设备的振动；
（3）滚动体的尺寸大小不一造成轴承振动；
（4）轴的弯曲导致轴承偏移，转动时产生的振动；
（5）安装过程中轴承游隙过大或滚道偏心时引起轴承的振动；
3.振动故障处理
3.1更换轴承，紧固轴承座，保证轴与孔的定位
拆卸轴承后，轴承内外圈有鱼鳞状的点蚀小坑，滚动体脱出保持架。对损坏的轴承进行更换并调整轴承座，重新组装在原来的位置，以免产生新的不平衡。另外，如果导致的振动与机器或结构的某些部件产生共振，可能造成更严重的振动，为了防止这类误差，从平衡轴拆下转子时在孔与轴接触点做标记，安装时在水平放置的轴上滑动转子，直到标记处相对时，在这个位置卡紧。
3.2叶轮安装
安装叶轮前使用磁粉探伤检查叶片裂纹及伤痕，更换破损的叶片与原叶片材料一致。装配叶片时将叶片逐个过称，将质量最小的叶片，放在叶轮圆盘的对称位置上，减少叶轮的不平衡度。
3.3联轴器装配
连轴器安装不对中相当于对该转子施加了一个不平衡的负荷。因此，半连轴器与轴头的配合紧密，高速转子的轴头配合接触面需保证大于80%，并保证其端面与中心线的垂直度。
4.结论
按照上述方案維修后对同一点A进行振动测试，并对数据进行小波分析，处理后故障特征频率消失如图6所示。
本文通过运用小波变换对离心风机的振动故障进行分析，实现风机转子组件的平衡及对中，在安装过程中严格执行作业标准，减少了停机时间，优化维修资源，使之达到技术要求。今后的维修过程中，我们将结合小波变换诊断技术对离心风机振动轴心进行准确、有效的诊断。
参考文献：
[1]张博，王凯，马高杰，吉利.小波变换及Hilbert-Huang变换在转子系统故障诊断中的应用[J].机床与液压，2009，37（06）：234-237
[2]于芙蓉，王淑芳.小波变换在振动故障信号仿真研究中的应用[J].机床与液压，2008，36（7）：252-255
[3]张正松等编著.旋转机械振动监测及故障诊断[M].机械工业出版社，1991.
[4]张建刚，秦红义，王冬云，陈爽，张文志.基于谐波小波包的旋转机械故障诊断新方法[J].振动与冲击，2012，31（05）：55-59
离心式鼓风机 篇4
天津石化分公司水务部水净化一车间的多级离心式鼓风机是水务部的重点维护设备, 通过多年对其进行维护检修与设备巡检, 总结了一套比较完善的检修方法和维护制度, 确保其能保证水净化一车间生产系统正常运转。
多级离心式鼓风机的故障种类有很多, 比较常见的有振动超标、轴承过热。
1 多级离心式鼓风机振动超标
造成鼓风机振动超标的原因比较繁杂, 需通过分析找出产生故障的具体原因, 对症下药, 才能起到理想的效果。
1.1 鼓风机长期运行使叶片非工作面上积聚灰尘导致振动超标
虽然在鼓风机入口处通常会安装过滤装置对进入的气体进行过滤, 但长期运行不可避免地会使空气中的灰尘通过入口进入鼓风机, 在叶片非工作面上慢慢积聚, 当灰尘积聚到一定量的时候, 叶轮旋转产生的离心力就会将积聚的灰尘甩出, 但由于各叶片上积聚灰尘的重量不等, 甩出的灰尘重量也各不相同, 这就会导致叶轮的平衡遭到破坏, 引起鼓风机振动超标。图1为解体鼓风机后在鼓风机内部发现的杂物。
通常遇到这种情况时只需定期将叶片上积聚的灰尘清理干净, 同时注意保证入口处过滤装置完好并定期清扫即可。
1.2 机组对中不良导致振动超标
在确定是由于对中不良导致振动超标的情况时, 应利用单表找正法或双表找正法对机组进行重新找正, 找正的结果应符合机组对中允许值标准的要求。机组对中允许值标准如表1所示。
单位:mm
1.3 转子与定子同心度不达标造成转子与定子相互间产生摩擦导致振动超标
通常在遇到这种情况时应当先解体鼓风机检查转子是否发生了弯曲, 如果产生弯曲需要先调整转子, 然后再检测转子与定子的同心度, 确保其达到使用标准。图2为鼓风机的转子与定子发生相互摩擦导致叶片受到损伤。
1.4 轴承顶隙偏大导致轴承运行不稳定引起振动超标
遇到这种情况我们需要用塞尺检查轴承顶隙的数值是否在标准允许的范围之内, 如果间隙过大, 可能会导致轴承外圈在轴承座内产生相对运动, 引起轴承座磨损和机组振动超标, 需要将轴承顶隙的数值控制在标准允许的范围内, 才能保证风机平稳运行。轴承顶隙允许值如表2所示。
单位:mm
2 多级离心式鼓风机轴承过热
造成鼓风机轴承过热的原因一般有轴承润滑脂质量下降、轴承润滑脂少、轴承加油过多。
在实际工作中通过测温仪检测到轴承过热后, 我们应当先用听针检查轴承运行的声音是否异常, 如果声音异常应立即更换轴承;如果运行声音没有异常, 我们应在风机停止运行的状态下打开轴承座检查轴承的润滑情况, 如果润滑脂很脏或过少应当立即更换新的润滑脂, 在添加润滑脂的过程中应适量, 不宜过多, 润滑脂过多会导致机组在运行过程中出现短暂的轴承温度升高现象, 约几个钟头后轴承温度才会慢慢下降到正常温度值范围。图3为鼓风机轴承添加润滑脂的理想情况。
3 实例分析
天津石化分公司水务部水净化一车间D120-61型多级离心式鼓风机转轴抱死。通过检查地脚螺栓后发现地脚螺栓并无松动, 排除了地脚螺栓松动引起鼓风机振动导致转轴抱死的可能性。解开联轴器单独对鼓风机端转轴和电机端转轴分别进行手动盘车, 发现电机端盘车顺畅, 鼓风机端盘车困难, 从而确定问题来自鼓风机端。通过测量轴承外圈与轴承座的间隙发现测量的数值超出了标准规定的范围, 解体鼓风机主体发现风机每级的叶片上均出现了不同程度的积灰, 转轴上出现了与迷宫密封发生接触摩擦产生的痕迹, 总结以上检查出的问题进行分析, 可以推断出导致鼓风机转轴抱死的主要原因是鼓风机长期运转后叶片非工作面上的积灰没有得到及时处理, 导致叶轮动平衡失衡, 使得鼓风机开始产生偏心运动, 长期的偏心运动使轴承振动, 从而导致鼓风机的偏心运动越来越厉害, 转轴与迷宫密封产生摩擦, 摩擦力越来越强, 最终导致转轴抱死。确定转轴抱死的主要原因后, 首先检查并整改鼓风机进口的过滤装置, 然后对每级叶片的积灰进行清理, 清理后对鼓风机的转子重新进行动平衡调试, 回装鼓风机的过程中对轴承顶隙进行重新测量, 确保数值在标准允许的范围内, 机组对中利用单表找正法确认满足使用要求, 从而完成了对鼓风机的故障检修。
4 总结与建议
设备的正常运转离不开操作人员对设备的精心维护, 在日常检查中应注意记录电动机与各轴承的状态、风量、风压、声音、振动等变化。发生异常应立即停止运转, 解体检查。在定期检查方面应做到至少一年进行一次拆机检查、内部清扫;定期检查润滑油脂的状况, 必要时进行更换。油脂一到一个半月应按时补充一次。只有及时发现设备存在的问题, 并快速准确地对问题进行处理, 才能保证设备长期平稳有效运行。
摘要：简要介绍了多级离心式鼓风机的一些常见故障, 结合D120-61型鼓风机讲解了如何通过分析找出风机出现故障的原因和处理办法, 并对风机的日常维护与定期检查提出了基本的建议。
关键词：多级离心式鼓风机,常见故障,处理办法,日常维护
参考文献
离心式鼓风机 篇5
简介：阐述了电厂离心通风机的应用现状，并根据流量调节用的几种调速装置的特点，对它们进行了经济性分析，进一步指出了其节能的措施和最佳节能方法。
引言
我国能源 发展的战略方针是：开发与节能并重。而近期则要把节能放在首位。这就要求发电厂在生产二次能源的过程中，要积极采取一切有效的措施，以降低自身的电力消 耗。风机是电厂运行的主要设备，其耗电量约占电厂用电量的30%.随着用电量的不断增长和能源问题的出现，电厂风机运行的经济性越来越为人们所重视。因 此，世界各国都在研究降低风机电耗的方法。
降低风机电耗，主要是研究设计高效率的风机和采用最佳的流量调节方式。根据我国风机产品的实际情况和电厂风机的运行特点，风机节能应重点放在采用最佳的流量调节方式上。电厂离心通风机应用现状
目前我国电厂所使用的风机，特别是近年来新投产的大机组中的风机，大多数采用了高效离心通风机，其最高效率均在 80%以上。但实际运行效率并不高，原因有二：首先，我国现行火力设计规程SDJ-79规定，燃煤锅炉送、引风机的风量富裕度分别为5%和5%～10%，风压富裕度为10%和10%～15%.由于在设计过程中很难准确地计算出管网阻力，并考虑到长期运行过程中可能发生的各种问题，通常把系统的最大风量和风 压附加一部分作为风机选型的设计值。但可供选择的风机型号和系列是有限的，如果选不到合适的风机，也只好往大机号上靠。实际上，电厂锅炉送、引风机风量的 富裕度达20%～30%是比较常见的，甚至更大。例如，闵行电厂8号炉，其送、引风机的风量富裕度分别为31%和7.3%，风压富裕度分别为67.8%和 48.4%；华东电网（苏、皖、沪）10家电厂12.5万kW以上机组共用离心通风机76台（进行了叶轮切割和改型的有36台），设计点的效率都在81% ～85%之间（带进气室），其中已测试了41台，效率大于70%的只有15台，低于70%的有26台，占被测风机的60%以上。这些风机的导向挡板开度大 都在35%～60%；其次，随着电网容量的不断增大，大机组面临参加调峰的问题，对于参加调峰的机组来说，与锅炉配套的送、引风机还需周期性地在较长时间 内处于更低的负荷下运行，造成大量节流损失。例如：北京石景山发电总厂京西电厂20万kW机组有近1/3的时间带10万kW的负荷。
电厂锅炉用风机风量与风压的富裕量以及机组调峰运行导致风机的运行工况点与设计工况点相偏离，致使电厂锅炉用风机的使用效率低于其最高效率。即使采用了 高效风机，运行状况调查表明，风机运行效率低于 70%的占50%，即高效风机低效运行。通常情况下，风机采用自带调节门调节，但采用调节门调节时，风机的效率会下降。为了降低电厂风机的电耗，主要应提 高风机在低负荷时的运行效率，采用最佳的风机调节方式，以达到节能的目的。
3、经济性分析
鉴于我国电厂风机的应用现状，研究设计高效率的风机，再大幅度地提高风机本身的效率已不大可能。目前，研究和应用最佳的风机调节方式才是降低风机电耗的最有效途径。
风机的耗电量与转速的立方成正比。一旦风机的转速降低，其耗电量将以其立方的比例降低。例如：根据工艺要求，风机的风量下降到 80% 则风机的转速也下降到80%，其风机轴功率则下降到额定功率的51% ；若风机的风量下降到50%，则风机的转速也下降到50%，其风机轴功率则下降到额定功率的l3%，节电87% ；从节能角度看，以风机调速最为有利，调节范围最大，其经济性能也最佳。同时，采用变转速调节后，可以降低风机的噪声，减轻引风机叶轮的磨损，延长叶轮的 使用寿命。所以，电厂风机的节能重点应放在风机的变转速调节上。风机变转速调节，需要通过变速装置来实现。这里简单介绍离心通风机的变速调节方式并粗略的 进行技术经济分析与比较。
3.1 经济性评价方法
采用“将来费用折算现值”的方法，对电厂离心通风机调节方案进行 经济性评价。所谓“将来费用折算现值”是指购买附加设备费、安装费以及维持风机和附加设备在全部使用寿命期间运行所需的运行费、维修费的折算现值。总现值 最低的方案为最优方案。“将来费用折算现值”法，能比较全面而准确地反映各方案经济性的优劣，在电厂风机改造时可作为主要的参考依据。将来费用折算现值的 计算公式为 F = T · T E + T ·（H D × D F + W X）· Y式中 F ——将来费用现值，万元T ——风机台数T E ——风机和附加装置的总投资，万元H D ——系统年耗电量，万kW·h/a D F ——电费，元/kW·h W X ——风机和附加设备的年维修费，万元/a Y ——使用寿命，a
3.2 离心通风机几种调速装置的特点
离心通风机调速装置有：液力耦合器、电磁滑差调速电机、双速电机、晶闸管串级调速装置及变频调速装置。
液力耦合器是利用液体的动能来传递功率的一种动力式传动设备。安装在电动机和风机之间，可以在电动机转速不变的情况下，实现无级变速来改变风机的特性曲 线和电动机的空载启动。但液力耦合器在调速的过程中，存在着固有的滑差功率损失，所以传动效率较低。液力耦合器装置技术上比较成熟，在电厂风机中应用也较 多，并取得了一定的节电效果，但不能盲目使用。经过调查得出，若风机的富裕量不是太大，那么节电效果就不明显；若在锅炉带额定负荷时采用液力耦合器，不但 不能省电，甚至还多耗电。
电磁滑差调速电机能实现无级变速，速度调节平滑，无失控区能空载调速，转速变化率小；其控制设备也简单，初投资低，维护方便，节电效果明显。但在调速时其转差功率会以发热形式损耗掉，所以经济效益较低。
双速电机是采用单绕组变极方法实现速度变换的，初投资低，使用时能使整机结构紧凑，可降低噪声和节约能源，维护也简单。但低速时的启动力矩小，往往需先在高速下启动，然后再切换到低速运行。运行人员不敢在运行中进行变速操作，开关的可靠性也差。
晶闸管串级调速就是在转子绕组回路中串接一个反电势，通过改变转差率来调节绕线式异步电动机转速的一种调节方法，该装置不仅可以对电机进行无级变速，而且 在调速时还可将转差功率转化为机械能加到负载，或转化为电能返回电网，因而系统效率较高。该装置的初投资较高，调速装置需进行维护，还得采用绕线式电机，增加了维修工作量。
变频调速是交流电动机调速的最新技术，是通过改变定子的供电电源频率来改变旋转磁场的同步转速，从而改变转子的转速。对于交流电动机，转速n与频率f成 正比，所以，连续调节电动机的频率能改变电动机的转速，鼠笼式三相异步电动机采用变频方法可以实现无级变速。调节效率高、调速范围大（电机可在0% ～100%频率转速下运行），与其他调节装置相比，性能最佳。当调速范围在同步转速的30%以上时，装置本身的效率不低于90%.变频调速不存在励磁滑差 损耗和挡板、阀门节流功率损耗，不存在转差损耗，因此节能效果良好。
3.3几种变速调节的经济性分析比较
在对某电厂一台锅炉引风机进行改造设计时，采用“将来费用 折算现值”法，对几种调节方式的经济性进行了比较分析，结果见表 1.表 1 几种调节方式的经济性比较
注 ： 效率值即风机的系统效率=风机效率×电动机效率×变速调节装置效率。
表中的节电量是年安全运行 7000h，风机风量富裕量为10%计算的，负荷分别为100%、90%、80%和70%负荷的各为1/6时间，其余的时间为60%的负荷，电价按0.5元/kW·h计算。将来费用折算现值的计算公式： F = T · T E + T ·（H D × D F + W X）· Y.表中风机和附加设备的年维修费按投资的 1.4%来计算，使用寿命为20年。
由表1可见，3种交流变速装置均可取得显著的节电效果，其中变频调速效果最佳，但变频调速装置费用较高，其综合经济指标——将来费用折算现值不及双速电 机和串级调速的低，将来费用折算现值越低就越说明该方案比较可行。研究降低变频调速装置费用的方法，使变频调速在风机调节中得以推广使用，从而节约更多的 电力资源。
变频调速装置还可以实现交流电机的“软启动”，降低了启动电流，避免了大启动电流对电网的冲击和大启动力矩对电动机的机 械冲击。电厂锅炉引风机、一次风机长期在热态下工作，其工作介质温度200℃左右，往往在冷态下启动，这样启动时的功率要比运行时大得多。一般情况下，在 设计风机时选用电机容量大于或等于热态参数选择电机容量的1.3倍。如北京石景山电厂20万kW机组配有5台相同的一次风机，热态下的驱动功率仅需 380kW，原选用驱动电机500kW，现场启动时间30～40s，后把驱动电机改为850kW.采用 变频调速装置，利用该装置的特点，只需按风机热态参数选择驱动电机容量就可以了，体现了明显的节能效果。
结论
（1）常年带负荷具有一定出力余量的电厂锅炉离心通风机，特别是调峰机组的风机，采用变速调节经济效益是值得肯定的。以选用效率高、性能好和节电效果好的变频调 速装置最好；变频调速技术用于风机控制能获得良好的运行性能和显著的节能效果。随着电力电子技术、计算机控制技术的提高，变频调速技术将会得到广泛的应 用。
（2）采用何种变速调节方式才能最大程度的节能，这需要具体问题具体分析来解决。电厂生产的重要性和特殊性要求风机的调速装置不仅 要有良好的经济效益，而且要有足够的安全可靠性。要进一步深入开展电厂离心通风机变速调节研究，先要通过实验室的试验研究，选出适合不同负荷类型的最佳调 节方案，再通过工业性试验，考察其安全可靠性和经济性，进而完善调节系统，解决其对整体系统带来的附加问题，使之能在电厂中广泛采用，达到节电节能的目 的。
参 考 文 献
离心式鼓风机 篇6
1 离心式鼓风机的概述
离心式鼓风机的应用比较广泛, 如污水处理、隧道、建筑等, 其主要是起到鼓风曝气、通风、除尘等作用。人们常常采用机械能力模仿大自然, 改善人们的生活环境, 如离心式鼓风机则是利用机械能力提高气体压力, 从而将气体和灰尘排出。另外离心式鼓风机还具有通风、冷却、烘干、充气等作用, 在不同的领域发挥其不同的特征。在刚开始使用离心风机时, 需要注重可能出现的结露问题, 对于需要保持干燥的环境, 应当需要注重集合轴流风机使用。
离心式鼓风机具有通风效果好、降温快等优势, 在污水处理应用中具有鼓风、冲氧、曝气的作用。它的基本原理是由于风机工作时里面的风机叶轮高速旋转, 使风机壳里的空气产生离心力而被甩离风机叶轮, 经过出风口被“压送”出风机;而此时由于风机叶轮周围的空气被甩出而产生“负压, 所以”新空气“便从进风口处被源源不断地补充进来, 构成了风机的正常工作状态。由于离心式鼓风机在运行过程中会损耗较大的电能, 同时会产生较大的动能和势能, 因此如果其在设计或安装时不够规范, 则会很容导致设备出现故障, 从而对设备自身和正常生产造成较大的影响。因此通过加强离心式鼓风机的状态监测与故障诊断技术的研究, 同时预测和降低故障发生率, 从而提高离心式鼓风机的经济效益, 成为相关公司的主要考虑问题。
2 离心式鼓风机常出现的故障
离心式鼓风机主要是通过旋转的作用, 实现动能转换势能。其出现故障的主要部分有叶轮、轴承、联轴器、电动机及地脚等。其中叶轮常出现的故障类型有叶片变形、脱落或焊接处出现裂缝等, 该故障会导致叶片旋转不平衡出现异常振动问题, 另外叶片上存在质量较大的杂质, 也会导致该故障现象的发生。轴承常出现的故障有保持架、内外圈等原件出现变形和损坏, 或轴承之间不够润滑等, 均会导致离心式鼓风机出现温度升高、噪声较大等问题, 甚至还会引起脉动冲击。联轴器常出现的故障有安装问题、质量分布不均问题、磨损问题等, 该问题会导致离心式鼓风机出现径向和轴向振动问题。电动机常出现的故障为电气故障, 主要会导致机械振动、电磁振动等问题。地脚常出现的故障为联接松动、指甲不合格等, 主要会导致会出现整机振动问题。
3 离心式鼓风机的状态检测及故障诊断工艺
3.1离心式鼓风机状态检测标准
对离心式鼓风机的状态检测标准主要是依据国家相关标准, 并结合离心机鼓风机的世纪测量结果进行确定。如鼓风机振动检测参数标准包括有振动位移、振动速度和振动加速度, 振动位移是指像个方向的最大振动距离。振动速度为速度有效值, 振动加速度为偏离零位的最大幅度, 其中不同测点的振动位移应为50um到80um, 振动速度为6.3mm/s到9mm/s, 振动加速度为60m/s到80m/s。
3.2离心式鼓风机测点的选择
在选择离心式鼓风机测点的时, 需要遵循相关的原则, 如针对滚动轴承测点的选择, 要确保测点在轴承承载区, 且需要在轴承冲击波的范围内, 并保证呢个传递路径的短距离, 测点的表面避免具有光洁性, 不能够因为隔离物出现冲击波受阻。离心式鼓风机的风机和电机是通过联轴器联接, 对于测点的选择基本如图1所示。
3.3离心式鼓风机故障诊断
本文主要采用振动诊断法对离心式鼓风机进行故障的诊断, 该种方法应用比较广泛, 主要是由于一般离心式鼓风机出现故障, 会引起不同的振动反应。在继续宁离心式鼓风机状态判别时, 首先要明确鼓风机的总体状态是否存在问题, 随后在详细明确出现异常状态的设备, 最后分析故障并判断其危害程度。在进行整体状态判别时, 主要是采用对比的方法进行判断, 即将现场检测的数据与设备阀值数据进行比较。比较标准主要有三种, 如绝对标准、相对标准和类比标准。
在离心式鼓风机故障的具体判别时, 可以通过振形、参数方向特征和综合判别等方式: (1) 振形判别, 通过对振形的分析, 可以明确离心式谷鼓风机的故障类型属于机械故障还是电气故障, 振动形态主会随着激励源的变化而展现不同的形态, 其中电磁振动所展现的振形与不平衡振动、失稳等机械故障振动存在较大的区别, 电磁振动所展现的幅职V会在转速降低后, 直接降低至0, 因此变动幅度直接切换为最大值和零, 则为电气故障, 其他类型则属于机械故障。 (2) 参数方向, 该种方法主要是由于不同的故障类型, 参数方向比那话会有较大的不同, 如转子不平衡会出现水平方向振动大、地脚故障会出现垂直方向振动大等。 (3) 综合判别, 主要结合多种判别方式, 使故障诊断更加明确。
4 结语
综上所述, 离心式鼓风机在我国很多领域中得到了广泛的应用, 其主要具有通风、除尘等作用。离心式鼓风机主要是将动能转换为势能, 但其会因为使用年限过久、设计和安装问题等, 出现故障, 从而给生产带来较大的影响, 因此需要加强对设备检测状态和故障诊断技术的研究, 从而明确世纪故障位置和类型, 为维修提供可靠的信息。
参考文献
[1]高景伟.关于15 t/h燃水煤浆锅炉鼓风机喘振及失速的浅析[J].节能技术.2014 (04) .
离心式鼓风机 篇7
钢铁冶炼过程中, 煤气发生炉产出的煤气自身压力很低, 往往不能满足企业其它用户的用气压力要求, 这就需要借助煤气加压机对煤气进行适当增压。根据大多数用户对煤气压力要恒定、流量要可变的要求, 大多煤气回收、输送部门都采用离心式鼓风机进行煤气的加压与输送, 它可以在保证煤气恒压的前提下, 通过阀门调节煤气加压机进出口阀门开度或调节进出口旁通阀门的开度大小来实现煤气流量的调节。
1 离心式鼓风机的工作原理
煤气加压机多选用单级高速离心鼓风机, 其工作原理是:原动机通过轴驱动叶轮高速旋转, 气流由进口轴向进入高速旋转的叶轮后变成径向流动被加速, 然后进入扩压腔, 改变流动方向而减速, 这种减速作用将高速旋转的气流中具有的动能转化为压能 (势能) , 使风机出口保持稳定压力。
2 离心式鼓风机主要结构
离心式鼓风机主要由机壳、转子组件、密封组件、轴承、润滑装置以及其它辅助零、部件等部分组成。其作用分别简述如下:
转子组件:是鼓风机的主要部件, 它是由叶轮、主轴密封套、联轴器等部件组成。其中叶轮是鼓风机中最主要的部件, 其全部零件均由优质钢制成, 叶轮由轮盘, 轮盖和叶片铆接或焊接而成。其主要作用是使通过叶轮后的气体压力增大、速度提高;
主轴:主轴上安装所有旋转的零部件。其作用是支撑所有旋转件并传递扭矩;
密封组件:为防止鼓风机在运行时煤气泄漏, 润滑油泄漏及灰尘、水分等进入轴承;
轴承:轴承是支持转子, 保证转子能平稳旋转的部件, 并能随转子所产生的径向、轴向推力。滑动与滚动两类轴承在鼓风机中均有应用。
3 离心式鼓风机常见故障及处理方法
(见右表)
4 煤气离心式鼓风机转子的动平衡分析
不平衡是一个旋转体的质量轴线 (惯量轴线) 与实际的旋转轴线不重合。通俗地讲, 转子的不平衡是指转子的重量分布不均匀。造成转子不平衡的因素很多, 例如:转子材质的不均匀性, 联轴器的不平衡、键槽不对称, 转子加工误差, 转子在运动过程中产生的腐蚀、磨损及热变形等。这些因素造成的不平衡量一般都是随机的, 无法进行计算, 需要通过重力试验 (静平衡) 和旋转试验 (动平衡) 来测定和校正, 使它降低到允许的范围内。
4.1 不平衡的表现形式
1) 静力不平衡:表现在一个旋转体的质量轴线与旋转轴线不
重合, 但平行于旋转轴线, 因此不平衡将发生在单平面上。不平衡所产生的离心力作用于两端支承上是相等的、同向的。
2) 偶力不平衡:表现在一个旋转体的质量轴线与旋转轴线不重合, 但相交于旋转体重心, 不平衡所产生的离心力作用于两端支承是相等、反向的。
3) 动力不平衡:表现在一个旋转体的质量轴线与旋转轴线不重合, 而且既不平行也不相交, 因此不平衡将发生在两个平面上, 可以认为动力不平衡是静力不平衡和偶力不平衡的组合, 不平衡所产生的离心力作用于两端支承, 既不相等且向量角度也不相同。
4.2 转子的动平衡校正方法
动平衡:在转子两个校正面上同时进行校正平衡, 校正后的剩余不平衡量, 以保证转子在动态时在许用不平衡量的规定范围内, 为此动平衡又称双面平衡。应用最广的动平衡方法是工艺平衡法和整机现场动平衡法。
1) 工艺平衡法:这种方法的测试系统所受干扰小, 平衡精度高, 效率高, 特别适于对生产过程中的旋转机械零件作单体平衡, 目前在动平衡领域中发挥着相当重要的作用。
2) 整机现场动平衡法:这种方法是机器作为动平衡机座, 通过传感器测转子有关部位的振动信息, 进行数据处理, 以确定在转子各平衡校正面上的不平衡及其方位, 并通过去重或加重来消除不平衡量。由于转子在实际工况条件下进行平衡, 不需要再装配等工序, 因此整机在工作状态下就可获得高于工艺平衡法的平衡精度。
4.3 动平衡的原理及方法
对于煤气离心式鼓风机的刚性转子来说, 最适合做低速动平衡试验。所谓低速动平衡是指平衡转速较低的动平衡过程。
转子经过低速动平衡原理:从动力学上应满足下列两个平衡方程
力平衡方程
力偶平衡方程
式中u (z) ——不平衡量分布函数;
Wj——第个校正量;
Zj——所在的轴向坐标;
N——校正量个数, 即校正平面数。
根据这两个方程的相容性, 可得知低速动平衡必要和充分的校正量个数N为2, 这是低速动平衡的一大特点。
浅谈离心式风机安装技术 篇8
离心式风机是一种比较精密的高速旋转设备, 在冶金行业广泛应用, 常用于对生产场所进行除尘处理。离心式风机的安装是一项比较复杂和细致的工作, 必须按照正确的安装工艺处理好安装细节, 以保证安装质量, 从而使风机可靠地投入运行。风机机组主要由机壳、轴承座、转子、电机、润滑油站和消声器等组成。广东韶钢一钢厂脱硫除尘风机工作转速980 r/min, 流量900 000 m3/h, 全压6 000 Pa, 总重量达到45 t, 单体最大起重量为15 t。该风机采用上、下剖分式滑动轴承, 稀油循环润滑。经周密计划、准备, 认真处理每一道安装工序, 严格执行技术规范要求, 优质完成该风机安装工作, 投运后运行状况良好。
1 基础处理与垫铁设置
风机基础是大型混凝土基础, 基础验收时主要检查混凝土外观和外形尺寸, 基础不得有裂纹、空洞等缺陷, 一般基础预留孔偏差可深不可浅, 基础面标高可低不可高, 允许偏差数据参照设备安装规范, 不符合设计要求的需处理完成后再进行设备安装工作。根据设计图画定基础中心线, 参考风机各部件的定位及外形尺寸确定垫铁位置。垫铁设置采用辅助垫法, 即每个地脚螺栓旁放置2组垫铁, 并根据螺栓孔的距离, 超过1 000 mm的增设1组垫铁。为保证作用力可靠传到基础上, 减少风机运行时可能产生的位移和振动, 垫铁与垫铁以及底座之间要求接触紧密, 接触面积不少于70%, 局部间隙不大于0.05 mm。
垫铁放置处基础先用扁铲凿平, 使垫铁与基础承压面贴实。采用着色法检查, 垫铁与基础的接触斑点应分布均匀, 接触面积达到65%以上, 用水平仪检查, 控制垫铁纵横水平度在0.06 mm/m以内。对敷设完的垫铁组标高进行复测, 根据复测的数据和斜垫板调整量确定平垫板的二次加工量, 保证垫铁组不超过5块, 垫铁组调整完成后露出设备底座30～50 mm。风机机壳因不与风机的旋转部位相连接, 该处的垫板设置质量要求可根据实际情况适当放宽。
2 轴承座安装
对上、下剖分式轴承座先进行解体、清洗, 解体前先检查部件有无标志或在非工作面打出标志, 以便回装。清洗工作采用专用清洗剂进行, 清洗时必须将轴承座及轴瓦上的铁屑、锈斑、油污等清洗干净, 尤其要注意对轴承座内油槽的清洗, 必须保证油槽洁净畅通。将轴承座吊装就位后, 以轴承座中分面为基准调整轴承座, 通过调整垫板组, 使轴承座中分面纵向水平度偏差不大于0.04/1 000, 横向水平度偏差不大于0.08/1 000, 2个轴承座标高偏差在0.5 mm以内。水平和标高调整完成后, 再用吊线的方法调整轴承座的轴线精度。吊线时钢线直径以不大于0.5 mm为宜, 并在钢线两端悬挂钢线破断力约50%的重物。在钢线上挂线锤以方便调整设备中线, 线锤下坠方向必须在钢线同一侧。调整使轴承座纵向、横向轴线偏差不大于±1 mm, 且偏差方向必须一致。轴承座的调整一般先调整其水平与标高, 再调整轴承座轴线, 这种顺序能提高工作效率。
3 风机就位与精平
设备就位按照轴承座—下机壳—转子—上机壳—电机—其他附属设备的顺序进行。设备吊装时必须做好机壳等部件的防变形措施, 转子吊装时钢丝绳不得直接捆绑在轴颈工作面处, 吊装过程由专人指挥, 轻起轻放, 防止碰撞损坏设备。设备就位完成后, 将风机下机壳与上机壳连接成为一个整体, 进行粗平, 测量安装数据, 无误后进行预留孔一次灌浆, 浆料养护7天左右, 待强度达到设计强度的75%以上时可进行设备精平。工期较紧时, 可采用专用灌浆料, 浆料养护时间只需2～3天。
设备标高与水平度采用水准仪和水平仪测量, 同时利用几个千斤顶将设备顶起, 测量水平与标高合格后, 将垫板放好, 轻轻敲击斜垫板, 使其接触紧密。标高调整可适当预高, 以补偿螺栓锁紧后轴承座的下降量。轴线的调整可采用千斤顶、撬棍等工具实施。精平后的数据必须在螺栓紧固后进行测量, 如不符合要求则松开螺栓重新调整。
4 轴瓦刮研
设备精平完成后, 对风机的滑动轴承进行刮研工作。轴承刮研分轴瓦与轴承座接触面的刮研和轴瓦与轴颈的接触面刮研2部分内容。只有通过精细的刮研保证轴瓦与轴承座、轴颈与轴瓦之间的接触角度与接触面并均匀接触, 才能使风机运行时受力均匀, 运行正常。
轴颈与轴瓦的接触面刮研:首先在轴颈上涂上一层薄薄的红铅油, 使轴在轴瓦内作正、反转各1次, 观察轴颈与轴瓦的接触情况, 用刮刀刮去轴瓦上的黑色斑点。刮研时, 每刮1次改变1次方向, 使刮痕间成60°～90°的交错角。轴瓦与轴颈之间的接触角一般取60°～90°, 高速轻载取小的接触角, 低速重载取大的接触角。无特殊要求, 轴瓦与轴颈之间的接触斑点遵守表1要求。
轴瓦与轴承座同样需接触良好, 进行刮研。可采用涂红铅油的方法检查接触情况, 轴瓦与轴承座的接触情况严格按照表2的要求进行调整和修配。修配时既可用刮刀刮研轴瓦背面, 也可通过刮研轴承座的上盖与下盖达到目的。
注:D为轴的公称直径。
5 联轴器调整
电机就位后, 联轴器的调整工作非常关键, 直接关系到风机运行的振动、噪音与使用寿命。联轴器调整采用激光对中仪或百分表测量其倾斜度 (开口) , 电机作为调整端, 联轴器的端面间隙用块规测量, 间隙量按风机技术文件或规范选取。调整前, 在电机与电机底座之间连接螺栓处先垫上2 mm厚钢板, 然后锁紧螺栓再进行联轴器的调整, 这种做法可以在轴承磨损、转子下沉或新电机转子偏高时, 通过减少该钢板的厚度来调整电机高低。
联轴器开口分为上下开口和水平开口, 调整时一般先调整上下开口, 然后调整水平开口和联轴器端面间隙。由于风机转子存在一个静挠度f, 即转子在静止时呈弯曲状态, 导致联轴器端面非垂直状态。工作状态时, 高速旋转会使这个挠度变小而使转子趋向水平状态, 联轴器端面趋向垂直状态 (图1) 。
因此在联轴器调整时, 必须考虑这个变化过程, 使联轴器上下开口的偏差调整在上开口状态, 即端面间隙上大下小, 开口幅度在规范允许偏差范围内, 以补偿风机在正常运转时联轴器处的微小变化。联轴器倾斜度偏差控制在0.2/1 000以内。
6 润滑系统安装
按照图纸将润滑油站和高温油箱就位, 就位前先打开检查孔, 用面团将油箱内部全部沾一遍, 清理干净所有粉尘垃圾。然后安装中间连接管道、管件和阀门, 管道定位前先将内部用压缩空气吹扫干净, 所有管口在施工过程中必须包扎, 防止异物进入, 阀门安装时必须看清安装方向。管道焊接采用氩弧焊打底, 焊条盖面。安装完成后按设计要求进行试压、酸洗工作。
7 结语
风机安装质量的优劣直接决定了风机的使用寿命及运行的可靠性。安装精度高, 可以使风机运行的振动、噪音、温升等处于一个较为理想的状态。因此, 垫板设置、轴承刮研、联轴器调整等关键工序必须严格按照规范要求施工, 并综合考虑风机在运行状态下及长期使用后的零件磨损等, 合理预留补偿空间, 这对于延长风机的使用寿命以及方便后续的检修工作具有积极意义。韶钢一钢厂脱硫除尘风机在精心组织与施工下, 保证了安装精度, 质量优良, 一次性试车成功, 投入生产后运行良好。该风机的施工工艺与安装技术, 给设备安装同行提供了宝贵的参考经验。
摘要：主要介绍了离心式风机的安装工艺, 并就安装过程中轴瓦刮研及联轴器调整等关键技术进行了分析探讨。
关键词：离心式风机,安装,刮研,技术
参考文献
[1]GB50275—98压缩机、风机、泵安装工程施工及验收规范[S]
[2]秦付良.实用机电工程安装技术手册[M].北京:中国电力出版社, 2006
离心式鼓风机 篇9
随着新兴经济体国家向工业化迈进的步伐加快, 发展中国家城镇化突飞猛进[1]。从建材行业的水泥窑外分解、回转窑尾排气, 到火力发电系统中锅炉的送风、引风, 再到冶金行业的高炉炼铁、转炉炼钢, 石油化工行业的三大合成以及煤炭工业的矿井通风和大型建筑物的空调等[2], 各行各业对离心式风机的应用日渐广泛。目前, 由于环境污染和能源紧缺所引发的一系列自然灾害, 向人类敲响了警钟。因此, 设计高效率、低成本的风机具有十分重要的意义。
1风机结构及工作原理
风机主要由流通部件 (集风器、叶轮、蜗壳和出风口) 、传动部件 (主轴、联轴器和轴承) 和支撑部件 (轴承座和底座) 组成[3]。工作原理为:叶轮高速旋转, 将经过集流器的气体沿轴向吸入叶轮, 折转90°后经叶道排出叶轮, 最后由蜗壳将叶轮排出的气体集中, 并导流后从出风口排出。由于叶片的作用, 气体的压力和动能均增加。本文主要对集流器、叶轮及蜗壳主要部件进行分析。
1.1集流器
集流器俗称进风口, 是将气体均匀导入叶轮的装置。为保证气体的流动损失小和叶轮效率高, 集流器的形状通常被精心地设计为筒形、弧形、筒锥形、弧锥形等。
集流器的设计原则如下[2]:
(1) 为提高离心式风机的叶轮效率, 入口处应避免出现涡流区, 要保证均匀的进口速度;
(2) 在叶轮入口处, 尽量保证均匀的进口速度, 即气体速度的大小和方向均保持不变;
(3) 集流器装置本身对气体流动性的影响越小越好。
1.2叶轮
叶轮作为风机的核心部件, 通常由前盘、后盘、叶片和轮毂等部分组成[4]。其中, 叶轮的型线、尺寸、叶片数及制造精度均对风机的性能和效率有很大影响。
风机的叶轮根据叶片出口角的不同, 可分为前向叶轮、径向叶轮和后向叶轮。在目前的风机设计中, 这三种叶片形式的叶轮均有应用。当取流量和转速均相同时, 选用前向叶轮可使叶轮的直径最小, 但效率较低;采用后向叶轮可使风机获得最大效率, 但叶轮直径最大;径向叶轮的应用效果介于以上两者之间。
平板形、圆弧形和机翼形是风机叶片的三种常见形状。平板形叶片的制造工艺简单, 但空气动力特性较差。机翼形叶片因其模仿了鸟翼的形状, 具有优良的空气动力特性, 且叶片强度高, 气动效率高, 只是工艺性较为复杂。圆弧形叶片的性能介于机翼形叶片和平板型叶片之间。其中, 圆弧形叶片根据叶片径向和轴向尺寸的大小, 又可分为圆弧宽叶片和圆弧窄叶片。因此, 在高效风机的设计中, 多选用圆弧形叶片。
1.3蜗壳
风机结构中, 能够将气体的动压有效转化为静压的装置称为蜗壳[5]。气体则在蜗壳的引导下被输送到风机出口处。蜗壳主要由蜗板和左右两块侧板焊接或铆接而成, 其中蜗板是一条对数螺旋线。
2风机的数值模拟
首先应用PRO/E软件对离心式风机的集流器、叶轮和蜗壳建立三维几何模型, 然后完成其网格的划分和边界条件的设定, 继而应用ANSYS软件对离心式风机的内部流道进行动力学模拟仿真, 最后对计算结果进行研究分析。
2.1数学模型
文章所模拟的风机采用标准的数学模型模拟湍流。它是基于湍动动能k和耗散率两输运方程的半经验公式[2]:
式中, ρ为气体的密度, kg/m3;μ为气体的动力粘度系数, N·s/m2;Gk是由于平均速度梯度引起的动能k的产生项;YM为可压湍流中脉动扩张的贡献;、、为经验常数;Sk和为用户定义的源项。
2.2几何模型
将所绘制的风机进气箱、叶轮和蜗壳装配在一起, 就可以得到完整的离心式风机的三维实体模型。
2.3网格划分
文章所建立的风机集流器结构简单, 形状规则, 可以采用能够节省内存的六面体结构化网格来划分。而叶轮和蜗壳形状复杂, 可采用适应性强的非结构化四面体网格来划分。
2.4边界条件
离心式风机内部流动压力较小, 可以把气体假设成不可压缩流体, 同时忽略重力的影响。根据离心式风机的运动特性, 将整个风机分为静止区域和旋转区域。这里, 蜗壳和集流器被定义为静止区域, 叶轮被定义为旋转区域, 给定转速为580r/min。
边界条件设定如下:
(1) 模型底面和侧面定义为“WALL”边界条件;
(2) 流体区域类型为“FLUID”, 其他部分类型均为“SOLID”;
(3) 对称面采用“SYMMERY”边界条件, 此面上各参数梯度均为零;
(4) 在集流器处, 流动现象基本是稳定的, 给定入口条件为速度入口。为了使气体充分流动, 给定出口为自由流动。
2.5模拟结果及分析
根据动力学仿真结果, 针对质量流量取60kg/s离心式风机的流线、马赫数及静压进行分析, 依据这些参数的变化了解到风机内部的流动情况, 为优化设计提供理论指导资料。
在离心式风机蜗舌处, 存在一个较小的漩涡区, 在此流线图上可以看出有流动分离现象。另外, 在风机的流道内, 其流动性较好, 流场均匀, 风机效率较高。
马赫数是指气流速度与当地声速的比值。从叶轮进口到出口的区域内, 随着马赫数的不断升高, 流体的速度也逐渐增大, 而超出此区域的流道内, 其速度缓慢降低。其中, 计算风机叶轮通道流场的时候, 假设每个叶轮通道都相同是不精确的。
离心式风机从进口到出口的流域范围内, 其静压逐渐变化。由于风机出口处的流动损失而导致扩压下降, 因此在蜗壳外壁面处其静压达到最大。另外, 由于风机集风器的拐弯和蜗舌处的形状复杂而导致了静压较高。
根据数值模拟的后处理器, 可以得出风机的一些特性参数。对数据进行处理后, 应用ORIGN画图软件绘制出质量流量与风机效率、轴功率和输出功率及全压的关系曲线, 并作简要分析。
随着风机质量流量的逐渐增大, 其全压效率和叶轮效率均不断增加。其中, 全压效率1在流量为45~55kg/s的范围内变化幅度较大, 且全压效率1均高于全压效率2。叶轮效率2在规定的质量流量变化范围内出现振荡现象。另外, 叶轮效率始终优于全压效率。
随着风机质量流量的逐渐增大, 其功率均不断增加, 且基本成线性关系。其中, 轴功率均高于输出功率。
风机全压随着质量流量的不断增大而逐渐减小。另外, 全压特性曲线2变化的幅度较大, 且在质量流量为60kg/s时, 存在最优的风机全压。
3结论
(1) 文章, 模拟的离心式风机结果表明, 质量流量45~80kg/s范围内变化时, 风机整机效率均大于85%。根据《通风机能效限定值及能效等级-GB 19761-2009》这一国家标准可判断, 此类离心式风机属于一级能效节能风机。
(2) 通过研究分析得出, 冀东日彰节能风机所模拟的此类风机结构合理, 在保证风机效率的基础上, 流场均匀, 流动性较好, 在实际风机设计与制造中可以应用。
摘要：以离心式风机为主要研究对象, 简要介绍离心式风机的结构及工作原理, 并在此基础上, 采用PRO/E软件, 对集风器、叶轮和蜗壳进行三维模型的建立, 同时应用ANYSY软件对模型进行网格划分, 确定计算流域及边界条件, 最后利用其求解器进行模拟计算, 得出其内部流动的特性。结果表明:模拟的风机效率高、气体流动性好, 为下一步离心式风机的节能改造提供了重要的理论依据。
关键词：离心式,风机,三维,数值模拟
参考文献
[1]石雪松, 邱明杰.新型工业化时期我国离心风机行业发展趋势分析[J].通用机械, 2009, (1) :15-21.
[2]董全林, 孟凡念, 王鹏飞, 王岩.高效风机的设计及CFX仿真分析[J].风机技术, 2014, (12) :54-60.
[3]张涛, 孟宪举, 李健.离心式通风机的数值模拟[J].河北理工大学学报, 2011, (1) :86-90.
[4]李俊.高效低噪声离心式通风机的数值模拟与优化设计[D].沈阳:沈阳工业大学, 2009.
离心式鼓风机 篇10
振动是离心式风机的主要故障之一，造成风机振动的原因主要有： (1) 滚动轴承间隙过大或损坏; (2) 风机轴与电动机轴同轴度偏差过大; (3) 地基损坏或地脚螺栓松动; (4) 叶轮变形，轮毂与叶轮盘的连接铆钉或螺栓松动; (5) 叶轮积灰或不均匀磨损，以及修补后焊接不平衡，等等。其中不平衡振动是引起风机振动故障的主要原因。对于风机不平衡引起的振动，可以通过找平衡来校正。找平衡的方法有静平衡法和动平衡法。静平衡方法有摩擦消除法、八点试重周移法 (简称八点法) 及四点计算法等，精密静平衡有的情况下可达到理想的效果，不必再做动平衡。动平衡的方法有多种，如周移法、双转向划标线法、标线法 (一点法) 、三点法(又分为解析法和作图法)、综合法及动平衡仪校正法等方法。平衡方法的具体选用要根据现场实际情况确定。本文以三台风机不平衡的实例，对风机不平衡振动的特征进行分析，采用了不同方法来消除其不平衡，并对这几种方法的特点进行比较分析。
1 风机不平衡振动的特征
三台风机在平衡前后的振动情况见表1。
mm/s
对风机的不平衡振动特征进行分析。由于风机转子均为刚性转子，其不平衡振动有如下特征：
1)振动幅值随速度增大而增大。
2)振动值与偏心质量及偏心距成比例关系。
3)对于双支承风机(即F型传动布置)，径向振动大于轴向振动，因为不平衡产生的离心力作用方向垂直于轴线，由于垂直方向的动刚度大于水平方向，所以，常常表现为水平方向的振动大于垂直方向的振动(如表1的W6-2×29-46№21.5F风机);对于悬臂支承风机(即D型传动布置)，可产生与基频相同的轴向力，引起轴向振动，这种轴向振动等于或大于径向振动(如表1的9-19№7.1D风机)。
4)振动稳定性好，对负荷变化不敏感。
通过手持式测振仪测量各个方向的振动值，通过比较就可初步判断是否为不平衡振动。
2 离心式风机振动的控制范围
国家标准和我国风机专业均采用振动速度的有效值(均方根值)表示振动烈度，其单位为mm/s，离心式风机振动烈度的评价，是以轴承处测量振动速度的有效值作为评定依据。对于离心式风机，其试运转的振动限值 (新机或大修后的验收值) 与正常运行时的报警值及跳停值是不同的。根据风机、压缩机、泵安装工程施工及验收规范(GB50275—2010)附录A的规定，对于刚性支承的离心式风机，试运转验收时的振动速度有效值Vrms≤4.6mm/s。而对于正常运行中的离心式风机振动速度有效值的报警值及跳停值，不同的风机，有不同的要求，这时可按设备厂家的规定执行，如本文的窑尾高温风机W6-2×29-46№21.5F，风机轴承振动的报警整定值 (电动机同步转速为1 500r/min) 为，双振幅：144μm，振速：8mm/s;轴承振动的跳停值为：双振幅：198μm，振速：11mm/s。另外，对于大修后的风机，则要求振动值≤4.6mm/s。
3 风机不平衡振动的现场校正实例
3.1 窑头风机Y4-73-3№17D的静平衡校正
风机叶轮外圆直径为Φ1 614，质量为810kg, 12片叶片，叶片为双层结构，叶片外宽395mm，内宽510mm，展开长度445mm。由于篦冷机内的物料颗粒磨蚀性大，风叶磨损严重，入风口靠近后盘的叶片磨损掉近20mm，在宽度方向上磨损区约为200mm。由于不均匀磨损及空心叶片内黏灰，风机振动较大，在转速为900r/min时，非传动端振动达18.4mm/s，只得降低转速运行。停机检修时，本想请外协专业人员修复并做平衡，但费用高达几万元，为此，我们决定自行焊修并做平衡校正。
具体方法：
1) 在进风口处风管上割一个人孔门，人进入其中并把调节门取掉两块，以便维修人员进入叶轮内部施工。
2)把磨尖的叶片修割掉一部分，清理叶片夹层中的积灰。
3)在每一块叶片的磨损区，用 (20×200×5) mm及 (40×200×5) mm的两块钢板，分别搭接在叶片的工作面及非工作面，把两层风叶磨损区的开口封闭，用普通焊条焊好后，再用ZD310耐磨焊条加焊一层耐磨层。
4)焊好后，测量叶轮外圆周长，计算出外圆直径，并在电脑上做30°圆弧样板(最小分度为1°)，然后在叶轮的前盘外圆上准确分度(先按30°分度)。
5)测量不平衡点的位置，顺工作转向(从进风口看为顺时针方向，角度标线也是按顺时针方向)手动回转叶轮，叶轮有回转现象，且叶轮最低点总是停在336°位置上，具有明显的静不平衡特点。
6)配重位置应在336°的对应位置156°(336°-180°=156°)上。在配重位置焊一块(60×60×10) mm约283g的钢板。顺工作转向转动配重后的叶轮，叶轮最低点停在0°(也即360°)位置上。这说明，所加的配重位置与实际位置有差别，应偏向0°位置的对应位置180°上，同时，所加配重偏小。为此，取掉加在156°的钢板，在180°位置上加两块(60×60×10) mm钢板(钢板并排放)，此时，叶轮最低点还是停在0°位置上。再加一块(60×60×10) mm钢板时，转动叶轮，叶轮停的位置不固定。把加配重位置停在水平位置，也未见叶轮转动，静平衡完成。
7)试机时，从低速慢慢加速，振动很小，在950r/min时，最大振动为3.8mm/s, 振动降幅达(18.4-3.8)/18.4=79%，达到大修后的振动幅值要求，平衡工作完成。
这次静平衡校正工作，三次试加重就达到要求，取得了较好的工程效果，叶片修补用时2人3天，静平衡校正用时3人4小时，节省了不少费用，经济效益也不错。
3.2 篦冷机1号风机9-19№7.1D的动平衡校正
风机叶轮外圆直径为Φ780，质量为37kg, 12片叶片，因为此风机长期在2 900r/min的高速下运行，不平衡振动大，地脚螺栓振断。停机检修时，未见静不平衡，只得通过动平衡来消除振动。首先是用标线法找动平衡，效果不理想，又采用更精确的三点解析法进行精找正。
3.2.1 用标线法找动平衡
1)启动风机到工作转速2 900r/min，用磨尖的焊条芯在机壳与轴承座之间的轴段位置缓慢伸入，当焊条尖接触到轴表面时，停止前伸。焊条尖在轴段上留下几条线，同时用手持式测振仪测量风机轴承座的各方向的振动速度(见表1)。
2)停机，测量所画弧线的弧长l=70mm，及弧线所在轴的直径d=75mm。在轴上找出所画弧线的中心点，其对面即为配重位置。
3)计算l/d=70/75=0.93，根据文献[1]的经验，由图1查出加试重的K值，K=283，然后用经验公式近似地求出试加配重W。
式中:
W———试加重质量，g;
D———试加重在叶轮的圆直径，m;
n———风机的公称转速，r/min;
K———系数，根据l/d的比值，由图1查得。
取配重圆直径为0.71m，代入数值得W=137g，取(60×60×4) mm钢板，重约113 g。
4)在配重位置焊一块(60×60×4) mm的钢板，然后开机到工作转速2 900r/min，再次测得最大振动值为6.5mm/s。因该值还是有点大，考虑试加重质量小于计算值，因此，把所加钢板的四周满焊，开机后测得划线弧长170mm，此弧线中心与原弧线中心相差82mm，相当于角度相差125°，而振动值增加到8.2mm/s，比加满焊前的6.5mm/s要大。因角度相差较大及振动值增大，我们决定用更精确的三点解析法[2]进行精找。
3.2.2 用三点解析法精确找正
考虑用标线法找动平衡时，振动幅值下降较多，为此，我们决定保留所配质量，以此时的振动最大值为原始振动值，即V0=8.2，以任意点为试加重的0°，逆时针把配重圆等分为三点，取试验铁块质量M=70.7g，钢板为(60×30×5) mm，把试配块分别加在0°、120°、240°后，得振动值见表1，分别为16.0mm/s、5.9mm/s、11.9mm/s，代入相应公式，求得不平衡点位置θ=-28°，不平衡质量m=60.9，配重质量Mp= (0.70～0.85) m约42.6～51.8g，配重角度θp=180+θ=152°。最后，把(50×30×5) mm约59g的钢板焊在152°上，开机后测得最大振动值为5.3mm/s，基本达到平衡要求。
3.3 高温风机W6-2×29-46№21.5F动平衡仪的校正
采用动平衡仪校正是因为修复磨损叶片后振动量较大，非传动端振动达8.6mm/s，采用单转子单校正面动平衡仪(或称笔记本风机现场动平衡仪)做平衡。
具体方法：
1)把振动传感器安装在非传动端的轴承座上，在非传动端的轴承座与机壳之间的轴上安装反光纸，并安装光电传感器，把光电传感器对准反光纸。
2)用石笔在叶轮上逆风机转向分度并标记0°～360°。
3)打开动平衡仪，看显示是否正常，开启风机到1 100r/min，进行风机原始振动测量，测出振动速度的大小和相位等，如振动速度8.6mm/s，相位角66°，主频18Hz等。
4)停机，在叶轮的外圆上，在任意角度试加重，如试加重120g，相位角30°，同时把试加重向量输入电脑中。
5)开机，按下试重后振动测量按钮，得到试重振动测量数据，如振动速度5.88mm/s，相位178°等。
6)停机，选择粗平衡按钮，电脑显示不平衡量的大小和相位，如35g，相位角45°。
7)取下试加重，在原加重半径及相位角45°上，加试重35g，然后选择平衡后振动测量按钮，得平衡后振动为2.4mm/s，已达到要求。此时，测得传动端水平振动为4.2mm/s，未达到要求。
8)重新把仪器放到传动端，按上述步骤校正传动端。
最后，在转速为1 198r/min时，得传动端水平振动3.1mm/s，非传动端的水平振动为2.6mm/s，前后两端达到修复要求。
4 总结
1) 在做风机平衡校正时，因为需要在叶轮上施工，所以，施工前一定要断掉电源，确保安全。
2) 根据经验，当风机转速小于1 000r/min时，通过静平衡方法校正，一般可达到要求。如静平衡后，振动还大，则采用动平衡方法再校正。而当风机转速大于1 000r/min时，即使存在静不平衡，但如果振动不是特别大，则可直接采用动平衡方法校正;如果振动特别大，则说明失重较严重，存在静不平衡，此时，如果直接采用动平衡方法校正，则在加试验铁块时，可能会因加的试验铁块位置不合适而引起更大的振动，所以，应先进行静平衡校正，但此时的静平衡校正，不必做得过细，当振动变小后，即可固定所加的铁块，然后再做动平衡校正。
3) 风机的平衡校正，最重要的工作是找出不平衡质量的位置及大小。而不平衡点的位置尤其重要，找准了位置，不论是静平衡或是动平衡，校正起来效果都相当明显。
4) 采用静平衡校正时，为消除摩擦力的影响，需把风机与电动机的联轴器连接柱销取掉，并把轴承座内的润滑油放掉一部分，让滚动轴承不受润滑油的影响。
5)采用动平衡校正时，还需要注意以下几点：
(1) 在测量振动值时，要注意风机的转速要前后一致，特别是对于带调速装置的风机来说，这点尤其重要，以免产生误差;
(2) 采用动平衡仪校正时，要注意一个事项，就是仪器不能断电，一旦断电，虽然数据可以保留，但由于重新开启仪器后的参照系不同，以前作的数据没有可比性，所以，必须以重新开机后的振动值及相位角为原始振动值重新配重;
(3) 动平衡校正时，试加重质量及位置对平衡影响较大，所以，加试配重量的大小要合适，加重轻，加重前后的振动变化小，会造成计算不准确;加重大，有可能造成振动过大，损坏设备。而试配重角度不对，也会影响配重的作图或计算结果，所以，一般要求，在做风机动平衡校正时，加重前后的振动幅值变化要达到20%以上，如达不到，则说明试加重质量不合适或试加重位置不合适，要重新调整试加重位置及试加重质量;
(4) 动平衡校正的方法较多，采用动平衡仪校正时，需要专业的人员及检测仪器，费用较高，但可达到较小的振动幅值，效果更好一点;而采用其他现场动平衡方法时，方法简单，费用较少，只需要一个可以测量振动速度或位移的手持式测振仪就可以，工厂的技术人员就可自行完成平衡工作。平衡后，也可把振动降低到控制范围之内，当然，平衡精度比动平衡仪校正时，要稍差一些，尤其是做精度要求高的平衡校正时，越到后面，越难以找到平衡点及配重，所以，平衡校正方法的选用要根据实际生产要求来确定。
6)做风机平衡校正时，不管是静平衡或是动平衡，不管是简单作图方法或是仪器自动计算方法，现场经验丰富，做起来就会减少开停机次数，效果也越好;所以，平衡校正后，要做好总结工作，注意经验的积累。
7)风机的振动不全是不平衡量引起的，因此，当通过平衡校正后，做到一定程度时，平衡精度就难再做下来;所以，在控制风机振动速度的有效值在允用值范围之内的前提下，平衡校正工作就可以结束，而不必达到很高的精度。
参考文献
[1]邵泽波, 王海波.风机维修手册[M].化学工业出版社, 2010, 第一版:248-250.