离心风机喘振干扰问题研究

离心风机喘振干扰问题研究

(呼伦贝尔驰宏矿业有限公司内蒙古呼伦贝尔021000)

摘要:在我国,离心式通风机应用广泛,主要应用在化工工业中,它主要负责窑炉、粉磨、除尘等系统的通风工作,不仅如此,它还影响这整个机电部门的工作效率。现阶段,通风机的控制都是通过人员操作和仪表机器进行控制,这种控制手段缺点比较多,如比较依赖操作人员的水平,其次就是工作环境比较恶劣不适合人员操作等。所以,为了改善通风系统的自动化程度,提高它的工作效率和和环境质量,本文依靠组态软件制造出了通风机的监控系统。

关键词:离心通风机;组态软件;监控;喘振;干扰

引言

离心式通风机虽是气体输送设备,但它可以实现工业上对不同气体的运输要求。在我国,一些比较大的离心式通风机依靠其高效的性能和流量被广泛的应用在电厂、冶金、采矿、地铁及隧道通风中

一、研究背景

在我国通风机是一款功率比较大、运行时间比较长的重要机器,随着科技的发展,我国多通风机的性能和操作上都进行了改善,但还是有些不足之处,像容易出现喘振,影响机器寿命,轻者影响公司效率,造成经济损失,严重者会造成人员伤亡等,所以,为了提高机器的安全性,就必须要配备一些控制系统,减少喘振的发生。通风机能否正常、持续的运行,会对工作效率和安全生产造成严重影响,所以,提高其运行效率的稳定显得十分重要。随着科技的发展,通风机在工作效率和安全上都得到很大的改善,与其他通风机相比离心式通风机虽然不容易发生喘振,但随着其他因素的影响,还是会容易出现喘振现象。

二、离心式通风机工作原理综述

我们在对离心式通风机进行防震控制时,要提前了解通风机的类型、构成和工作原理,只有这样才能更清楚的知道其工作原理和它与离心压缩机、轴流式通风机的不同之处,为此,我们要设计出完善的防喘振控制系统,达到系统控制的要求,保证通风机安全、稳定、高效的运行。离心式通风机原理简单的说就是,电动在转动的时候会带动风机叶轮一起运转,之后叶轮会带动里面的空气进行旋转,由于受到了惯性的作用,所以空气会被甩向四周,聚集到一起,最后在排气口排出。在这个过程中截面会持续增加,并且速度会持续降低,压力也会发生变化,最后在排气口被排出。由于空气被排出,在叶轮中心会出现真空的情况,并且进气口外面的气体也会因为受到了压力而被吸到叶轮中,之后叶轮持续旋转,空气也就会持续地排出、吸入,最后借助叶轮的选择将能量传递给空气,这样也就完成了空气运输的工作。

三、影响喘振的因素

在施工时,导致通风机发生喘振的原因有很多,不仅包括由风机内的气流导致风机叶轮旋转失衡引起的喘振,还包括通风机的系统流量和管道压力的变化不稳定、不协调所引起发风机喘振。这种不稳定和不协调主要分为两个方面,其一就是通风机的流量比喘振的流量小,其二排风机的排气压力小于出口周围的压力,出现这两种情况都可能会引起通风机发生喘振。一般情况下,通风机在工作时引发工作点失衡的原因有很多。风机在工作时,导致使风机性能曲线下移或者上移的现象有很多,像进气口压力变小、气温度变高、气体分子量变少,这些都会导致其工作点失衡引发喘振。除了以上情况外,如果通风机在工作时其速度和气压变化失调,像降速太快或者迅速生压,都会导致风机出现喘振。

四、防喘振控制技术

通常情况下,导致风机喘振的主要原因就是负荷的递减和剧增,所以,我们要使证通风机不出现喘振,就要保证其转速在任何情况下,它的实际流量都要大于或者等于喘振流量,具体操作就是要掌制其最小的流量。根据环境场合的不同,又可以将其分为两种情况:固定极限流量法和可变极限流量法。

(1)固定极限流量法

如图所示,这种方法主要是将控制点假设在最大转速下,然后通风机的喘振点流量为Qp,假如能够使通风机进口流量的总和大于懂点流量Qp,就可以避免通风机存在喘振的情况,要是进口流量比Qp小,系统就会打开出现回流或者是放空的情况,并且进口端管道中的压力也会降低,之后直接把流量增加到大于Qp才可以结束。

这种方法虽然成本低、结构简单、系统稳定,但如果出现转速较低这种情况,就会降低风机工作效率,浪费能源,因为其防喘振控制系统预留的安全裕度较大,在固定不变或者是转速比较大的通风机控制上面比较适合这种形式,不过要是在转速比较低或者是变化不大的离心式通风机中使用这种形式效果不太明显。

(2)可变极限流量法

这种方法与其他方法不同,它是根据不同的转速,并结合在不同点的极限流量来进行防震控制,然后根据这些点来总结出它的防震保护线,最后对这些线进行计算确定其安全范围设计出它的控制系统。

通风机的防喘振保护线如下:

如果通风机的入口测得的压差比计算值大时,通风机就能够更加安全、更加稳定地运行,要是比计算值小,就需要打开回流阀使得空气回流,等到出口平衡再结束,最后就是计算值大多数都会当作防喘振控制器的设定值,所以,这个系统被称为根据模型计算设定值的控制系统。

五、控制系统各参数的测量

空压机站有五台离心式空压机,因外网波动很大,导致离心风机喘振调停。离心风机主管道增加电动调节阀,能够调节排气量大小,进而调节离心风机排气压力。

原有系统只能测量离心风机流量、转速和电流,而且只有仪表显示,改进后,压缩风主管路电动调节阀门前后增加压力变送器、根据压力变化来调节阀门开度。进出口温度测量、进出口压力测量、同时由于进气口终端压力与大气压相近,所以增加一个微压计,更准确的测量进气压力;进出口流量测量、机体振动测量、系统噪声测量,利用计算机对这些数据进行分析处理,更加准确及时的反映了系统状态特征。

(1)压力和静压的测量

系统气压不仅是风机防喘振控制系统中的一个重要的参数,它更是测量风机进、出口流量的前提。

现阶段测量气压的仪表主要是由:气压表、压力计、压力传感器等构成,然后将它们进行对比就可以了解到传感器的特点、测量范围、使用环境和性价比等。本文主要介绍了应用比较多的压力传感器,它在测量精度和范围上效果很显著。

在现阶段,静压测量大多数都是采用壁侧孔测量的方式。所谓静压传感器就是一端连接壁侧孔,另一端和大气进行连接,之后需要测量管道中的压力。本文所采取的就是电容式微压传感器,通过和静压传感器进行比较能够看出,它具有结构简单、易操作、性能强、测量范围广、灵敏度高、机械损失小等特点,所以被广泛应用。

(2)流量的测量

所谓的通风机的流量,主要就是指风机在正常运行过程中,一段时间内的进口流量。在本文的防喘振控制系统中,系统的进口流量是利用间接测量法得到的,通过使用文丘里管,使其固定在进气端通风管道中,然后运用差压变送器进行操作,最后得到系统的进气流量。

(3)转速的测量

在日常生活中,能够测量通风机转速的仪器以及测量措施是比较多的,本文使用的是扭矩转速传感器,能够有效地测量通风机的转速,然后将得到的数据与科学数据进行对比分析,最后使用变频器来调节通风机的转速,让其达到科学的运行标准,进一步加强通风的运行效率的安全性。

(4)噪音的测量

如果通风机比较接近喘振区时,系统就会自动发出提示,并且声音会随喘振频率的变化而变化,这一方法对操作人员判断喘振状况提供了良好的帮助,可以让他们清楚的了解到发生的问题并及时解决。

结束语

本文对于离心式通风机的结构、工作原理以及特征曲线进行了详细的分析,并且对于防喘振控制措施进行了详细的分析,现阶段需要解决防喘振所存在的问题以及防喘振控制精度的问题,并且提出了相应的对策,本文将石化学院化基实验室离心机通风系统当作研究对象,并且改造了通风机,联系试验所测得的数据并且拟合通风机喘振线和防震控制线,进而满足系统防喘振控制的需求。

参考文献:

[1]丛高伟.离心通风机内部流场的数值模拟分析与比较[D].大连理工大学,2006.

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[5]谢超.汽车空调离心通风机气动噪声双向流固耦合分析与优化[D].湖南大学,2014.

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