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大流量三叶罗茨风机的流量特性及噪音

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人气:-发表时间:2018-03-09 09:02【

三叶罗茨风机是我国从国外引进开发的一种新型罗茨风机,运行稳定,气流脉动小,特别是大流量三叶罗茨风机,容积效率高、机械功率损失小,已经成为企业的关键设备。例如国内的二级生物污水处理厂曝气工艺使用罗茨风机送气;氯碱化工企业氢气处理工序使用大容量三叶罗茨风机输送氢气等。大容量三叶罗茨风机由于自身结构特点,工作时产生强烈噪声。改进风机流量特性,减小噪声是制造高质量的大流量三叶罗茨风机亟待解决的问题。

三叶罗茨风机真空型流量特性

1 流量特性

1. 1内泄漏

国内生产的三叶罗茨风机以销齿圆弧(渐开线叶型)为主。风机的容积效率U受内泄漏流量、外泄漏流量、实际流量g,等参数影响。

风机运行时,排气腔压力远大于进气腔压力排气腔气体通过叶轮与叶轮、叶轮与机壳以及叶轮与墙板之间的间隙向进气腔泄露。叶轮与叶轮之间的间隙、叶轮与机壳之间的间隙对内泄漏流量 。影响较大,是决定三叶罗茨风机内泄漏流量込的主要因素。

1. 2外泄漏

外泄漏流量与风机的工作压力比e、排气压力 ^有关。增大外泄漏流量仏随之增大。大流量三叶罗茨风机常采用组合密封结构,减小风机的实际流量。

Qs = Qtk - (Qbi + Qbj) (1)

式中^ 一风机的理论流量,m3 /min 1. 3容积效率

三叶罗茨风机的容积效率

^ = Qs/Qth (2)

三叶罗茨风机

2 回流压力

罗茨风机的回流压力变化影响风机的振动与噪声。罗茨风机运行时,风机的基圆容积与排气口接通后,排气端的高压气体向基圆容积内回流,引起回流冲击,产生强烈噪声。回流缝隙的面积变化,在一定程度上反映回流冲击的强弱。

3 风机的减噪

罗茨风机产生的噪声,主要是气体动力性噪声和机械噪声。

3. 1气体动力性噪声

大流量三叶罗茨风机的气体动力性噪声,包括旋转噪声、润流噪声和共鸣声,噪声的强弱反映了风机的流体特性。

旋转噪声与气流脉动。叶轮旋转时,风机的进排气腔容积不断发生由大变小、由小变大的周期性变化,进、排气流动具有脉动性。气流脉动作用于周围介质,引起压力脉动.叶轮 逐个扫过进、排气口,对气流产生干扰,也引起压力脉动。当基圆容积与排气口接通时,回流冲击造成剧烈的压力脉动。这些周期性压力脉气流脉动作用于周围介质,引起压力脉动。叶轮逐个扫过进、排气口,对气流产生干扰,也引起压力脉动。当基圆容积与排气口接通时,回流冲击造成剧烈的压力脉动。三叶罗茨风机的气流脉动小于两叶罗茨风机,所以其振动、噪声小于两叶罗茨风机。

(1)涡流噪声(紊流噪声)

在叶轮及机壳流道表面,使气流突然减速或方向发生突变的地方,形成漩涡漩涡在流动过程中进一步分裂成一系列更小的润流.涡流变化频率很高,具有随机性。涡流噪声具有中高频性质,表现出连续宽频特性。

(2)共鸣声

由于叶轮旋转和气体涡流运动等因素的影响,气体压力在很宽的频率范围内脉动。这种脉动与进、排气腔发生声学共振,产生共鸣声。

三叶罗茨风机噪音控制

3.2机械噪声控制

大流量三叶罗茨风机的机械噪声包括齿轮啮合噪声、轴承噪声和电动机噪声。

同步齿轮工作于高速重载条件下,可以采用硬齿面、磨齿加工,提高同步齿轮精度,减小啮合噪声;适当提高转子的动平衡精度,减小转子的惯性力、惯性力矩引起的振动、噪声;选择合适的轴承类型,装在前墙板内的固定端轴承选择双列调心滚子轴承,增加叶轮部 件刚度,减小振动。

(1)根据以上对大流量三叶罗茨风机的流量特性及噪声分析可知:

在不发生齿形干涉的前提下,采用较大的径距比/a和面积利用系数X,能够有效提高罗茨风机的容积效率适当提高叶轮与机壳的加工精度,减小转子间隙通流面积,也可以减小内泄漏、提高容积效率U。

(2)常规三叶罗茨风机的排气口为矩形,可以釆用异型排气口减小回流冲击、噪声。风机的开启角在最初开启的10°范围内,回流面积变化比较平缓,回流压力变化也比较平缓。回流冲击主要发生在开启角的10-25°之间。在开启角转过30°后,基元容积内的压力等于排气压力对于回流冲击噪声,风机的减噪设计 (如预进气结构、渐扩缝隙结构等)应从排气口边缘算起的30°范围内考虑。

(3)根据对国内风机试验、运行情况调查,大容量风机采取综合措施降噪,效果较好。高质量的大容量三叶罗茨风机必有较好的的流量特性、温度特性、较高的全绝热效率和低噪声。提高风机的热力学性能,已经成为促进风机行业发展的研究新内容。

根据以上对大流量三叶罗茨风机的流量特性及噪声分析可知:

(1)在不发生齿形干涉的前提下,采用较大的径距和面积利用系数,能够有效提高罗茨风机的容积效率适当提高叶轮与机壳的加工精度,减小转子间隙通流面积也可以减小内泄漏、提高容积效率U。

(2)常规三叶罗茨风机的排气口为矩形,可以釆用异型排气口减小回流冲击、噪声。风机的开启角在最初开启的10°范围内,回流面积变化比较平缓,回流压力 变化也比较平缓。回流冲击主要发生在开启角的10-25°之间。在开启角转过30°后,基元容积内的压力等于排气压力对于回流冲击噪声,风机的减噪设计 (如预进气结构、渐扩缝隙结构等)应从排气口边缘算起的30°范围内考虑。

(3)根据对国内风机试验、运行情况调查,大容量风机采取综合措施降噪,效果较好。高质量的大容量三叶罗茨风机必有较好的的流量特性、温度特性、较高的全绝热效率和低噪声。提高风机的热力学性能,已经成为促进风机行业发展的研究新内容。

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