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1、大流量三叶罗茨风机的流量特性及噪声分析第17卷第2期中原工学院学报Vol.17 No.2文章编号:1671-6906(2006)02-0035-05熊安然,熊滨生,杨国良,冯 力1233(1.中原工学院,河南郑州 450007; 2.郑州大学机械工程学院,河南郑州 450002;3.世林(漯河)冶金设备有限公司,河南漯河 462000)摘 要: 介绍大流量三叶罗茨风机的流量特性,内泄漏、外泄露、压力比对容积效率的影响.根据回流压力的变化规律,采取异型排气口、预进气结构等措施减小回流冲击.实例说明风
2、机的气体动力性噪声、机械噪声,比较三叶与两叶罗茨风机的进气流量脉动,分析噪声产生原因及采取的降噪措施.关 键 词: 流量特性;容积效率;回流压力;气体动力性噪声中图分类号: TH48文献标识码: A 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[1]
3、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[2]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.噪声控制在国内外的相关研究中是通过试验进行的[3,4].例如,ChyangCS根据试验做出压力脉动随转子转速的变化曲线,讨论了脉动频率与空气流速的关系.因此,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.精度硬齿面斜齿圆柱齿轮,整体淬火后磨齿.同步齿轮转速975r/min,采用浸油润滑.风机运行时,排气腔压力Pd远大于进气腔压力Ps,排气腔气体通
4、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[6].叶轮与叶轮之间bL、br对内泄漏流量的间隙δ叶轮与机壳之间的间隙δQbi影响较大,是决定三叶罗茨风机内泄漏流量Qbi的主要因素,笔者对80m/min三叶罗茨风机内泄漏流量计算的结果如图1所示.31 实例流量特性分析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ηv受内泄漏流量Qbi、外泄漏流量Qbj、实际流量Qs等参数影响.以郑州某公司生产的80m/min三叶罗茨风机为例进行分析.风机用JS116-
5、6电动机驱动,电动机额定功率95kW.主、从动轴的固定端安装双列调心滚子轴承、游———————————————————————————————————————————————动端安装圆柱滚子轴承.同步齿轮采用6级 收稿日期:2006-02-20 -),男,,实验师.图1 间隙值对内泄漏影响3[5]36 中原工学院学报 2006年 第17卷风机的压力比ε、气体绝热指数k、内泄漏流量Qbi都影响温升Δt[7].风机运行时,较高的温升Δt引起主、从动轴的热胀冷缩.主、从动轴的固定端轴承安装在前墙板内
6、,叶轮与前墙板之间的间隙δb1取一般较小的值;主、从动轴的游动端轴承安装在后墙板内,叶轮与后墙板之间的间隙δb2取较大的值,以适应风机温升引起的主、从动轴的热胀冷缩.叶轮与前、后墙板之间的间隙δb1、δb2对流量参数影响较小.渐开线叶型曲面、三叶叶轮外径及机壳镗孔的加工精度影响内泄漏流量Qbi和容积效率.1.2 外泄漏外泄漏流量Qbj与风机的工作压力比ε、排气压力Pd有关.ε、Pd增大,外泄漏流量Qbj随之增大.大流量三叶罗茨风机常采用组合密封结构,减小Qbj.风机的实际流量Qs=Qth-(Qbi
7、+Qbj)式中Qth—风机的理论流量,m3/min1.3 容积效率———————————————————————————————————————————————三叶罗茨风机的容积效率v=Qs/Qthη(2) 三叶罗茨风机的径距比Rm/α对容积效率ηv影响图3 面积利用系数与径距比关系(1)很大[3],笔者对80m3/min三叶罗茨风机容积效率计算的结果如图2所示.图4 容积效率随压力比变化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
8、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.图2 容积效率与径距比关系罗茨风机的回流过程中,亚临界状态回流与超临界状态回流的临界压力比k/(k-1))εc=((3)2式中k—气体绝热指数,介质是空气时,取k=1.4对风机的面积利用系数λ随径距比Rm/α的变化,计算结果如图3———————————————————————————————————————————————所示.工作转速一定时,80m/min三叶罗茨风机容积效
