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[综合讨论] 通风机喘振发生的原因和处理方法

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发表于 2019-7-11 13:03 | 显示全部楼层 |阅读模式

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  一、概述
  通风系统喘振的先决条件有两个:

    · 首先是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;

    · 其次是管道的影响,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。管网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500~1000Pa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,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,BMCR点为设计运行点,TB点的性能取BMCR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(见下图)。
1.png
  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。

  来源:山东罗泰风机有限公司微信公众号(ID:blower666),作者:冯承戈等。

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