三葉羅茨風機的内洩漏流量分析_羅茨風機

三葉羅茨風機的内洩漏流量分析_羅茨風機

三葉羅茨風機的内洩漏流量分析：三葉羅茨風機的内洩漏流量分析

　　通過對漸開線型三葉羅茨風機的内洩漏流量進行瞭理論分析,結合實例說明瞭影

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　　通過對(duì)漸開線型三葉羅茨風(fēng)機的轉子設計間隙、實際裝配間隙和内洩漏進行的分析表明,風(fēng)機工作溫...

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　　由於(yú)工藝線的改造,我公司二台155kW羅茨風機由原來1000t/d生産(chǎn)線入窯生料供料改爲1500t/d生産(chǎn)線生料...

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　　原來半水煤氣脫硫工段使用的羅茨風機台數多、型号雜。有L94型4台,單(dān)機輸氣量346m3/min,轉速730r/min,電(diàn)機功率38...

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　　1存在的問題公司羅茨風機共有9台,其中R60×48型羅茨風機4台。風機在長(zhǎng)期運行中,由於(yú)葉輪、機殼的鏽蝕及氣...

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　　煤粉制備(bèi)供分解爐用羅茨風機牆闆軸承室有多處徑向裂紋,如果更換牆闆,則風機的外殼和兩側(cè)的牆闆難以達到圖紙所要求的同心度;若...

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　　羅茨風(fēng)機是容積式壓縮機的一種,屬於(yú)旋轉式機械。羅茨風(fēng)機在現實的工作環境中...

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三葉羅茨風機的内洩漏流量分析：三葉羅茨風機的進氣流量脈動分析

　　收稿日期 :2006 - 03 - 29 　作者簡介 :熊安然(1954 —) ,男 ,河南鄭州人 ,實驗師. 第 17 卷第 3 期 2006 年 6 月 　　 　　　　　　 中原工學院學報 JOURNAL OF ZHONGYUAN INSTITUTE OF TECHNOLOGY 　　 　　　　Vol. 17 　No. 3 Jun. ,2006 　　文章編号 :1671 - 6906(2006) 03 - 0038 - 04 三葉羅茨風機的進氣流量脈動分析 熊安然1 ,熊濱生2 ,王留運2 ,楊國良3 (1. 中原工學院 ,鄭州 　 ; 2.鄭州大學 　機械工程學院 ,鄭州 　 ;3. 世林冶金設備有限公司 ,河南 　漯河 　 ) 摘 　要 : 　對漸開線葉型三葉羅茨風機的進氣流量脈動進行瞭分析. 給出理論流量、實際流量的計算方法 ,計算的生産實例表明 ,三葉羅茨風機比兩葉羅茨風機的進氣流量脈動小 ;合理選擇羅茨風機的設計參數 ,提高容積效率 ,減小内洩漏 , 可以減小進氣流量脈動 ,增加實際流量平均值. 關 　鍵 　詞 : 　進氣流量脈動 ;容積效率 ;理論流量 ;實際流量中圖分類号 : 　TH48 文獻标識碼 : 　A 　　近年來 ,随著對三葉羅茨風機需求的增長 ,羅茨風機的減振降噪成爲迫切解決的問題 ,國内外對三葉羅茨風機的設計、降噪、減振展開研究[1 ,2] . 漸開線葉型三葉羅茨風機是一種新型羅茨風機 ,具有運轉平穩 , 氣流脈動小、噪聲低等特點[3] ,進一步研究三葉羅茨風機的流體特性[4 ,5] ,提高風機性能 ,是目前亟待解決的問題. Chyang C. S. 等對羅茨風機的壓力脈動進行瞭研究[6] ,根據試驗作出壓力脈動随轉子轉速的變化曲線. 三葉羅茨風機的進氣氣流脈動對壓力脈動有很大影響 ,進氣氣流脈動也是風機重要的流體性能指标[7] , 這方面的研究國内相關文獻介紹很少 ,本文對此進行分析. 1 　三葉羅茨風機的容積效率 三葉羅茨風機的容積效率[5] η v=Qs Qth=1 - K ΔP n (1) 式中 Qs ———風機的實際流量 , (m3/ min) ; 　　Qth ———風機的理論流量(有效值) , (m3/ min) ; 　　ΔP ———升壓 , (Pa) ; 　　n ———葉輪轉速 , (r/ min) ; 　　K ———系數. 有 K=120α·f i πλD2 L 2 ρ s (2) 式中α———洩漏系數; 　　f i ———轉子間隙通流面積 , (m2) ; 　　λ———面積利用系數; 　　D ———葉輪直徑 , (m) ; 　　L ———葉輪長度 , (m) ; 　　ρ s ———風機的進氣密度 ,m3 / kg. 三葉風機工作時 ,在轉速 n和升壓ΔP一定的情況 下 ,容積效率η v 爲 K 值的遞減函數 ,η v 随徑距比的變 化如圖 1 所示. 圖 1 　Rm/α- ην關系 圖 1 中 , Rm ———葉輪半徑 , (m) ; a ———風機半中心矩 , (m)1式(2) 中的面積利用系數λ是 R m 、a 的函數.2 　三葉羅茨風機的理論流量脈動 羅茨風機的理論流量(有效值) [6]爲 Qth=п 2 λ·D2 ·L ·n (m3 / min) (3) 三葉羅茨風機的進氣容積變化如圖 1 所示. r0 爲 葉輪基圓半徑 ,節點 P與齧合點 N 之間的距離爲 S=PN ,由漸開線葉輪的齧合原理知道 ,一對漸開線型葉輪齧合時 ,齧合點

三葉羅茨風機的内洩漏流量分析：大流量三葉羅茨風機的流量特性及噪聲分析.docx

　　文章編号 :1671 - 6906 2006 02 - 0035 - 05大流量三葉羅茨風機的流量特性及噪聲分析熊安然1 ,熊濱生2 ,楊國良3 ,馮力3(1 . 中原工學院 ,河南 鄭州 ; 2 . 鄭州大學 機械工程學院 ,河南 鄭州 ;3 . 世林 (漯河) 冶金設備有限公司 ,河南 漯河 )摘 要 : 介紹大流量三葉羅茨風機的流量特性 ,内洩漏 、外洩露 、壓力比對容積效率的影響 . 根據回流壓力的變化規律 ,採取異型排氣口 、預進氣結構等措施減小回流沖擊 . 實例說錦工機的氣體動力性噪聲 、機械噪聲 ,比較三葉與兩葉羅茨風 機的進氣流量脈動 ,分析噪聲産生原因及採取的降噪措施 .關 鍵 詞 : 流量特性 ;容積效率 ;回流壓力 ;氣體動力性噪聲中圖分類号 : T H48文獻标識碼 : A三葉羅茨風機是我國從國外引進開發的一種新型羅茨風機 ,運行穩定 ,氣流脈動小 ,特别是大流量三葉 羅茨風機 ,容積效率高 、機械功率損失小 ,已經成爲企 業的關鍵設備. 例如國内的二級生物污水處理廠曝氣 工藝使用羅茨風機[ 1 ] 送氣 ; 氯堿化工企業氫氣處理工 序使用大容量三葉羅茨風機[ 2 ] 輸送氫氣等 . 大容量三 葉羅茨風機由於自身結構特點 ,工作時産生強烈噪聲 . 噪聲控 制 在 國 内 外 的 相 關 研 究 中 是 通 過 試 驗 進 行 的[ 3 ,4 ] . 例如 ,Chya ng C S 根據試驗做出壓力脈動随轉 子轉速的變化曲線 ,讨論瞭脈動頻率與空氣流速的關 系 . 因此 ,改進風機流量特性 ,減小噪聲是制造高質量 的大流量三葉羅茨風機亟待解決的問題.精度硬齒面斜齒圓柱齒輪 ,整體淬火後磨齒. 同步齒輪轉速 975 r/ mi n ,採用浸油潤滑 .風機運行時 , 排氣腔壓力 Pd 遠大於進氣腔壓力 Ps , 排氣腔氣體通過葉輪與葉輪 、葉輪與機殼以及葉輪 與牆闆之間的間隙向進氣腔洩露[ 6 ] . 葉輪與葉輪之間的間隙δbL 、葉輪與機殼之間的間隙 br 對内洩漏流量δQ bi 影響較大 , 是決定三葉羅茨風機内洩漏流量 Qbi 的主要因素 , 筆者對 80 m3 / mi n 三葉羅茨風機内洩漏流 量計算的結果如圖 1 所示.1 實例流量特性分析1 . 1内洩漏國内生産的三葉羅茨風機以銷齒圓弧 ( 漸開線葉 型爲主. 風機的容積效率 ηv [ 5 ] 受内洩漏流量 Qbi 、外洩漏流量 Qbj 、實際流量 Qs 等參數影響 .以鄭州某公司 生産 的 80 m3 / mi n 三葉 羅茨 風機 爲例進行分析. 風機用 J S116 - 6 電動機驅動 ,電動機 額定功率 95 k W. 主 、從動軸的固定端安裝雙列調心滾 子軸承 、遊動端安裝圓柱滾子軸承. 同步齒輪採用 6 級圖 1 間隙值對内洩漏影響收稿日期 :2006 - 02 - 20作者簡介 :熊安然 (1954 - ) ,男 ,河南鄭州人 ,實驗師 .中原工學院學報2006 年第 17 卷·36 ·風機的壓力比ε、氣體絕熱指數 k 、内洩漏流量 Qbi都影響溫 升 Δt[ 7 ] . 風 機運 行 時 , 較 高 的 溫 升 Δt 引 起 主 、從動軸的熱脹冷縮. 主 、從動軸的固定端軸承安裝在前牆闆内 , 葉輪與前牆闆之間的間隙δb1 取一般較小 的值 ; 主 、從動軸的遊動端軸承安裝在後牆闆内 , 葉輪與後牆闆之間的間隙δb2 取較大的值 , 以适應風機溫升 引起的主 、從動軸的熱脹冷縮. 葉輪與前 、後牆闆之間的間隙δb1 、δb2 對流量參數影響較小 . 漸開線葉型曲面 、 三葉葉輪外徑及機殼镗孔的加工精度影響内洩漏流量Qbi 和容積效率 .1 . 2外洩漏外洩漏流量 Qbj 與風機的工作壓力比ε、排氣壓力Pd 有關 .ε、Pd 增大 , 外洩漏流量 Qbj 随之增大 . 大流量 三葉羅茨風機常採用組合密封結構 , 減小 Qbj .風機的實際流量圖 3 面積利用系數與徑距比關系( Qbi + Qbj )( 1)Qs=Qth-式中 Qth —風機的理論流量 , m3 / mi n1 . 3容積效率三葉羅茨風機的容積效率ηv( 2)=Qs / Qth三葉羅茨風機的徑距比 R m /α對容積效率ηv 影響很大[ 3 ] , 筆者對 80 m3 / mi n 三葉羅茨風機容積效率計 算的結果如圖 2 所示 .圖 4 容積效率随壓力比變化2回流壓力羅茨風機的回流壓 力 變化 影響 風機 的 振動 與噪聲. 羅茨風機運行時 , 風機的基圓容 積與 排 氣口 接通 後 , 排氣端的高壓氣體向基圓容積内回流 , 引起回流沖 擊 ,

三葉羅茨風機的内洩漏流量分析：大流量三葉羅茨風機的流量特性及噪音

　　原标題：大流量三葉羅茨風機的流量特性及噪音

　　三葉羅茨風機是我國從國外引進開發的一種新型羅茨風機，運行穩定，氣流脈動小，特别是大流量三葉羅茨風機，容積效率高、機械功率損失小，已經成爲企業的關鍵設備(bèi)。例如國内的二級生物污水處理廠曝氣工藝使用羅茨風機送氣；氯堿化工企業氫氣處理工序使用大容量三葉羅茨風機輸送氫氣等。大容量三葉羅茨風機由於(yú)自身結構特點，工作時産生強烈噪聲。改進風機流量特性，減小噪聲是制造高質量的大流量三葉羅茨風機亟待解決的問題。

　　1 流量特性

　　1. 1内洩漏

　　國内生産(chǎn)的三葉羅茨風機以銷齒圓弧(漸開線葉型）爲主。風機的容積效率U受内洩漏流量、外洩漏流量、實際流量g,等參(cān)數影響。

　　風機運行時，排氣腔壓力遠大於(yú)進氣腔壓力排氣腔氣體通過葉輪與葉輪、葉輪與機殼以及葉輪與牆闆之間的間隙向進氣腔洩露。葉輪與葉輪之間的間隙、葉輪與機殼之間的間隙對(duì)内洩漏流量。影響較大，是決定三葉羅茨風機内洩漏流量込的主要因素。

　　1. 2外洩漏

　　外洩漏流量與風(fēng)機的工作壓力比e、排氣壓力 ^有關。增大外洩漏流量仏随之增大。大流量三葉羅茨風(fēng)機常採(cǎi)用組合密封結構，減小風(fēng)機的實際流量。

　　Qs=Qtk - (Qbi + Qbj) (1)

　　式中^ 一風(fēng)機(jī)的理論流量，m3 /min 1. 3容積效率

　　三葉羅茨風(fēng)機(jī)的容積效率

　　^=Qs/Qth (2)

　　2 回流壓力

　　羅茨風機的回流壓力變(biàn)化影響風機的振動與噪聲。羅茨風機運行時，風機的基圓容積與排氣口接通後，排氣端的高壓氣體向基圓容積内回流，引起回流沖擊，産(chǎn)生強烈噪聲。回流縫隙的面積變(biàn)化，在一定程度上反映回流沖擊的強弱。

　　3 風機的減噪

　　羅茨風機産(chǎn)生的噪聲，主要是氣體動(dòng)力性噪聲和機械噪聲。

　　3. 1氣(qì)體動(dòng)力性噪聲

　　大流量三葉羅茨風機的氣體動(dòng)力性噪聲，包括旋轉噪聲、潤流噪聲和共鳴聲，噪聲的強弱反映瞭(le)風機的流體特性。

　　旋轉噪聲與氣流脈動。葉輪旋轉時，風機的進排氣腔容積不斷發生由大變(biàn)小、由小變(biàn)大的周期性變(biàn)化，進、排氣流動具有脈動性。氣流脈動作用於(yú)周圍介質，引起壓力脈動.葉輪 逐個掃過進、排氣口，對氣流産生幹擾，也引起壓力脈動。當基圓容積與排氣口接通時，回流沖擊造成劇烈的壓力脈動。這些周期性壓力脈氣流脈動作用於(yú)周圍介質，引起壓力脈動。葉輪逐個掃過進、排氣口，對氣流産生幹擾，也引起壓力脈動。當基圓容積與排氣口接通時，回流沖擊造成劇烈的壓力脈動。三葉羅茨風機的氣流脈動小於(yú)兩葉羅茨風機，所以其振動、噪聲小於(yú)兩葉羅茨風機。

　　（1）渦(wō)流噪聲(shēng)（紊流噪聲(shēng)）

　　在葉輪及機殼流道表面，使氣流突然減速或方向發生突變(biàn)的地方，形成漩渦漩渦在流動(dòng)過程中進一步分裂成一系列更小的潤流.渦流變(biàn)化頻率很高，具有随機性。渦流噪聲具有中高頻性質，表現出連續寬頻特性。

　　（2）共鳴聲

　　由於(yú)葉輪旋轉和氣體渦流運動等因素的影響，氣體壓力在很寬的頻率範圍内脈動。這種脈動與進、排氣腔發生聲學共振，産(chǎn)生共鳴聲。

　　3.2機械噪聲控制

　　大流量三葉羅茨風機的機械噪聲包括齒(chǐ)輪齧合噪聲、軸承噪聲和電(diàn)動機噪聲。

　　同步齒輪工作於(yú)高速重載條件下，可以採(cǎi)用硬齒面、磨齒加工，提高同步齒輪精度，減小齧合噪聲;适當提高轉子的動平衡精度，減小轉子的慣性力、慣性力矩引起的振動、噪聲;選擇合适的軸承類型，裝在前牆闆内的固定端軸承選擇雙列調心滾子軸承，增加葉輪部 件剛度，減小振動。

　　（1）根據以上對(duì)大流量三葉羅茨風(fēng)機的流量特性及噪聲分析可知：

　　在不發生齒(chǐ)形幹涉的前提下，採(cǎi)用較大的徑距比/a和面積利用系數X，能夠有效提高羅茨風機的容積效率适當提高葉輪與機殼的加工精度，減小轉子間隙通流面積,也可以減小内洩漏、提高容積效率U。

　　（2）常規三葉羅茨風機的排氣口爲矩形，可以釆用異型排氣口減小回流沖擊、噪聲。風機的開啓角在最初開啓的10°範圍内，回流面積變化比較平緩，回流壓力變化也比較平緩。回流沖擊主要發生在開啓角的10-25°之間。在開啓角轉過30°後，基元容積内的壓力等於(yú)排氣壓力對於(yú)回流沖擊噪聲，風機的減噪設計 (如預進氣結構、漸擴縫隙結構等)應從排氣口邊(biān)緣算起的30°範圍内考慮。

　　（3）根據對國内風機試驗、運行情況調(diào)查，大容量風機採(cǎi)取綜合措施降噪，效果較好。高質量的大容量三葉羅茨風機必有較好的的流量特性、溫度特性、較高的全絕熱效率和低噪聲。提高風機的熱力學性能，已經成爲促進風機行業發展的研究新内容。

　　根據以上對(duì)大流量三葉羅茨風(fēng)機的流量特性及噪聲分析可知：

　　(1)在不發生齒(chǐ)形幹涉的前提下，採(cǎi)用較大的徑距和面積利用系數，能夠有效提高羅茨風機的容積效率适當提高葉輪與機殼的加工精度，減小轉子間隙通流面積也可以減小内洩漏、提高容積效率U。

　　(2)常規三葉羅茨風機的排氣口爲矩形，可以釆用異型排氣口減小回流沖擊、噪聲。風機的開啓角在最初開啓的10°範圍内，回流面積變化比較平緩，回流壓力 變化也比較平緩。回流沖擊主要發生在開啓角的10-25°之間。在開啓角轉過30°後，基元容積内的壓力等於(yú)排氣壓力對於(yú)回流沖擊噪聲，風機的減噪設計 (如預進氣結構、漸擴縫隙結構等)應從排氣口邊(biān)緣算起的30°範圍内考慮。

　　(3)根據對國内風機試驗、運行情況調(diào)查，大容量風機採(cǎi)取綜合措施降噪，效果較好。高質量的大容量三葉羅茨風機必有較好的的流量特性、溫度特性、較高的全絕熱效率和低噪聲。提高風機的熱力學性能，已經成爲促進風機行業發展的研究新内容。

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