【干货】Moudi Fans丨风机喘振产生的基本原因、危害及预防

文摘   科技   2024-03-18 11:22   上海  

风机是国内对气体压缩和气体输送机械的习惯简称。它是通过动力(如电机)引起风轮(俗称风叶)的转动,带动并引导空气以一定的形式流动。其中常见的有:空调通风、风能发电、气体运输、物料输送、冷却降温、废气处理、工业加工等等。

一、 通风系统喘振的先决条件有两个 :

1. 当通风机流量很小时, 进口气流角 β1 与叶片进口安装角 β1A差值越大。

也就是说冲角 τ=β1A-β1 值明显增加了 ,效率就越迅速下降 ,甚至无法把气流输出。

2. 若管网的阻力系数很大, 管网的性能曲线就很容易与通风机性能曲线在左下部相交 , 进入喘振区发生喘振。阻力小, 或管路比较短就不易产生喘振。

一般来说, 高压小流量风机比低压大流量风机更容易产生喘振

若用试验方法来测量 ,产品可按类比法确定其喘振界限 。压升为 500~ 1000 Pa 的通风机 ,喘振流量一般取设计流量的 50 %。

喘振对通风机的危害十分严重。喘振发生时由于气流强烈的脉动和周期性振荡, 使噪声加剧 ,它不仅使叶轮的叶片应力大大增加 , 而且对叶轮焊缝、连接铆钉也会带来很大的冲击 ,而且还会使主轴与轴承 , 轴承与轴承座的轴向力大大增加, 这就直接危害到叶轮 、主轴 、轴承 、轴承座和地基。

二、 通风机喘振的判断方法

1. 听

通风机在稳定运转的正常工况下, 其噪声较低 ,而且是连续性的。当接近喘振工况时, 由于整个系统产生气流周期性振荡, 因而在出气管道中气流发出的噪声也时高时低, 并产生周期性的变化 。进入喘振工况时 , 噪声立即大大增加 ,甚至有爆音出现。

2. 看

观测通风机出口的压力和流量。通风机在稳定工况下运行时 , 其出口压力和进口流量的变化不大 ,也有规律, 且所测的数据在平均值附近摆动, 变动的幅度很小 ,当接近进入喘振工况时, 二者变化都很大 。观测机体和轴承的振动情况。当接近进入喘振工况时,风机轴承座将发生强烈的振动, 出口管道也会出现强烈的振动 。

三、 防止喘振的方法

(1)风机选型时其性能要在高效区内 。

不要人为地随意增加选型系数, 而使风机在实际运行中的实际流量远远高于设计流量, 若采用大量节流 , 就很容易把风机调节到喘振区域工作。为此在风机设计和选型中 , 要避免工况范围接近进入喘振区。

例如 , 在循环流化床风机的选型中, 一般设计院给出两个参数点 TB 、BMCR。TB 是锅炉最大负荷点, BM CR 点为设计运行点 , TB 点的性能取 BM CR 点的 15 %~30 %。在选型中二者必须都要考虑, 使风机既能在 BMCR 点进入稳定工况区运行, 又可达到2004 年 2 月 11 日收到 江阴市 214426— 58 —风机技术 2004 年第 3 期 / 使用维护TB 点。掌握了这些,就可以使 BMCR 点在高效区运行 ,要把 TB 点定位到低效区内 , 因为风机一般情况下不在此点运行。所以 , 掌握和了解喘振的特性尤为重要 。

(2)风机在系统运行中一旦发生喘振 , 还可以通过改变风机转速的方法来调整工况范围 。

离心通风机可以改变叶轮直径 , 轴流通风机可以改变动叶安装角 , 这些方法都可以使通风机的性能曲线向小流量区域移动 , 这时喘振临界线也就相应地向小流量区域移动, 这同样也可以扩大通风机的稳定工况范围 。

(3)由于某些工作场合均不具备上述调节条件 ,也不能停车而影响生产, 所以还有一种简单快捷的调节方法也可消除喘振, 这就是加设放气阀 。

以使 Q =Q放 +Q喘振 >Qmin , 就马上可以消除喘振。但必须得指出放入大气的气体应是无害气体 ,若是有害气体就必须得由小管道引入通风机进口管道中。

这种方法的缺点是会将经过叶轮获得的动量白白放掉一部分, 从而使风机整体效率下降。但因其方法简单且效果显著,在通风机调节中被广泛地应用 。

(4)两阀操作法。

在通风机的排气管道上设两个阀 ,把两个阀之间的容积固定为某一值 ,两个阀之间的容积相当于一个储气罐, 第一阀直接装在离风机出口较近的位置上, 相当于一个节流阀, 稍微节流 , 就可以防喘振 , 而第二个阀仅作为一个阻力 。实践证明这种装置不仅可以达到系统的稳定运行, 对减小噪声也很有利 。

(5)防喘振环。

目前在地铁或隧道用风机设备中, 在主风筒加设防振环已成为普遍趋势 ,这种导流片可在气流出现旋转脱离时, 不是经过叶道产生非稳定气流团, 而是沿着导流片逆向流回叶片。

缺点是在此情况下部分气流做了无用功, 但它可以使风机的稳定工况范围扩大 ,喘振区域缩小。这种方法目前是轴流通风机中防喘振的最佳方案, 在国外的部分风机制造厂中广为应用 。此外在主风筒叶片顶端加设防喘振叶栅 , 也可以使通风机的喘振界限向小流量区域偏离 , 从而扩大通风机的稳定工况范围。

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