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豬舍水簾計算_離心風機噪聲的產(chǎn)生與控制風機的喘振保護構(gòu)成原理

    １、前言

    陶瓷工業(yè)常用的離心風機是通風與除塵裝置的關(guān)鍵設(shè)備，如陶瓷原料的干法粉磨工序（雷蒙磨機、鍛錘式磨粉機及鼠籠式打粉機等磨粉設(shè)備）利用離心風機將達到規(guī)定粒度要求的陶瓷粉料排出機外；噴霧干燥器、隧道式干燥器、室式干燥器、鏈式干燥器及窯爐等設(shè)備利用離心風機進行熱交換，以便提高制品的加熱速度及加熱質(zhì)量等；旋風除塵器及布袋除塵器（又叫布筒除塵器）等利用離心風機對生產(chǎn)車間降溫進行除塵處理，確保生產(chǎn)車間清潔明亮及文明生產(chǎn)等；此外，利用離心風機還可以完成陶瓷粉料的輸送等。噪聲是陶瓷工業(yè)常用離心風機的致命缺陷。事實上，噪聲是由多種不同頻率聲音的無規(guī)律的雜亂組合，它不僅妨礙人們的談話、打電話、開會、學習、工作、休息、及睡眠等，而且還會嚴重影響人們的身心健康及降低工作效率等。所以說積極和探討陶瓷工業(yè)常用離心風機噪聲的產(chǎn)生原因、危害性及其控制途徑，對保護操作工人的身體健康及提高企業(yè)的經(jīng)濟效益等具有重要的意義。

    ２、噪聲產(chǎn)生的原因

    陶瓷工業(yè)常用離心風機所產(chǎn)生的噪聲通�？蓞^(qū)分為機械噪聲、電機噪聲及空氣動力噪聲。

     ２·１　　機械噪聲

     陶瓷工業(yè)常用離心機的葉輪通常是直接安裝在電機軸上或通過聯(lián)軸器、風機軸或通過皮帶輪、風機軸及傳動帶與電機軸聯(lián)接起來，并隨電機軸一起高速旋轉(zhuǎn)。雖然陶瓷工業(yè)常用離心風機的設(shè)計制造滿足了強度和剛度的要求，并且風機出廠時，風機軸、風機葉輪、聯(lián)軸器及皮帶輪等旋轉(zhuǎn)零部件都已經(jīng)過嚴格的靜平和動平校正合格后才組裝成臺的。但因陶瓷工業(yè)常用離心風機的轉(zhuǎn)速高，生產(chǎn)環(huán)境惡劣，空氣潮濕及粉塵飛揚等；而陶瓷粉料及塵埃等固體顆粒的主要成分仍是石英和（或）方石英，其硬度特別高；顯然陶瓷工業(yè)常用離心風機工作時，風機葉輪等旋轉(zhuǎn)零部件極易磨損而產(chǎn)生機械噪聲等，并表現(xiàn)在以下幾個方面：   

    （１）：風機葉輪的不均勻磨損，并在風機風壓的作用下，導致風機葉輪產(chǎn)生變形，結(jié)果風機工作時，因風機葉輪的不平衡而產(chǎn)生機械噪聲等。

    （２）：因風機軸承的磨損，造成軸承滾動體與其接觸工作表面形成較大的間隙而產(chǎn)生機械噪聲；嚴重時，軸承的內(nèi)、外圈與風機軸、軸承座也會形成較大的間隙而產(chǎn)生機械噪聲。

    （３）：有些風機通常采用多根傳動帶同時工作，若傳動帶的長度尺寸相差較大，那么風機工作時，有些傳動帶張緊了，另一些傳動帶還沒有張緊，結(jié)果就產(chǎn)生了機械噪聲。

   （４）：因風機的安裝不規(guī)范式工作零部件的聯(lián)接螺栓等松動造成機械噪聲。

   （５）：因風機的高速旋轉(zhuǎn)，導致風機的某一零部件產(chǎn)生共振而造成機械噪聲。

    ２·２　　電機噪聲

    電機是陶瓷工業(yè)常用離心風機的重要組成部分，通常風機生產(chǎn)廠家采用的電機都是由電機專業(yè)生產(chǎn)廠家提供的，風機生產(chǎn)廠家通常對電機內(nèi)部不再進行處理，而是直接使用。事實上，電機的噪聲種類繁多，通常主要表現(xiàn)在以下幾方面：

     （１）因電機軸承的精度較差面產(chǎn)生的機械噪聲。

     （２）因電機內(nèi)部徑向交變的電磁力的激發(fā)而產(chǎn)生的電磁噪聲。

    （３）因換向器整流子碳磨擦導電環(huán)和整流子本身產(chǎn)生的機械噪聲。

    （４）因某些零部件的振動使其固有頻率與激振力頻率相近而產(chǎn)生共振，從而形成噪聲。

     （５）因電機轉(zhuǎn)子的不平衡或（和）電磁力的軸向分量產(chǎn)生的軸向竄動而造成的噪聲。

     （６）因電機冷卻風扇的形狀尺寸等參數(shù)不太合理而產(chǎn)生的空氣動力噪聲。

    ２·３　　空氣動力噪聲

      陶瓷工業(yè)常用離心機所產(chǎn)生的空氣動力噪聲通�？煞譃樾D(zhuǎn)噪聲、渦流噪聲和撞擊噪聲。

     ２·３．１　　旋轉(zhuǎn)噪聲

     旋轉(zhuǎn)噪聲又叫葉片噪聲，它是由高速旋轉(zhuǎn)的風機葉片對氣體產(chǎn)生的周期性的壓力而造成氣體壓力和速度的脈動變化所產(chǎn)生的噪聲。具體說來是，當風機葉輪片繞風機軸旋轉(zhuǎn)時，風機葉輪的葉片相對于氣流運動，那么在高速旋轉(zhuǎn)的風機葉輪葉片氣體通道的出口處，沿圓周方向的氣體通道面積較小的蝸舌（葉輪葉片與蝸殼之間的徑間距離為最小處）處時，就會形成周期性的氣體壓力脈動和速度脈動和速度脈動而造成噪聲。此外，風機葉輪葉片在自由空間旋轉(zhuǎn)時，與其鄰近的某固定位置的氣體將受到風機葉輪葉片用其壓力場的激振力作用，造成氣體壓力的起伏變化；由于風機高速旋轉(zhuǎn)時，風機葉輪葉片頻繁地逐個通過該位置，相應(yīng)地產(chǎn)生了氣體壓力脈動，并向周圍輻射而形成噪聲。

    ２·３．２　　渦流噪聲

    渦流噪聲又稱渦旋噪聲，一方面，氣流由進風口、軸盤及前盤進入離心風機內(nèi)部時，由于氣體流道的急劇變化，氣體將產(chǎn)生劇烈地壓縮或膨脹而形成渦流。另一方面，氣流在通過風機葉輪葉片通道時，由于氣體邊界層的脫流也會形成渦流噪聲。具體說來是，風機葉輪葉片相對氣流運動時，氣流將受到風機葉輪葉片的阻擋而形成繞流運動，那么沿風輪葉片表面的氣流流線將在風機葉輪葉片背面處脫離，并在風機葉輪葉片背面處產(chǎn)生一個無氣體流動的相對靜止狀態(tài)的氣體聚積區(qū)，由于此氣體聚集區(qū)與氣流的邊界是不穩(wěn)定的，氣流將通過粘滯力等產(chǎn)生卷吸作用，帶動此氣體聚積區(qū)內(nèi)的相對靜止狀態(tài)的氣體運動，并在風機葉輪葉片背面處形成渦旋源，渦旋源逐漸發(fā)展擴大并最終成為渦流，當渦流范圍擴大到一定程度時，渦旋源將從風機葉輪葉片背面處脫離并隨著氣流向下游流動。當渦旋源剛一脫離時，風機葉輪葉片背面處又會形成新的渦旋源，并重復(fù)上述相似的過程。

    由此可見，渦旋源在風機葉輪葉片背面處不斷地形成、發(fā)展壯大及脫離并產(chǎn)生許多順流而下的渦流。由于渦流的中心部位與邊緣處的壓力并不相同，因此在渦旋源從風機葉輪葉片背面的脫離過程中，渦流將解體分裂，導致氣體產(chǎn)生擾動，那么風機葉輪葉片將頻繁地受到此交變氣體的擾動作用力。根據(jù)作用力與反作用力的原理可知，風機葉輪葉片將頻繁地向氣體施加周期性的反作用力，造成氣體產(chǎn)生周期性的壓縮與膨脹，并向周圍輻射聲波，即產(chǎn)生渦流噪聲。

    ２·２．３　　撞擊噪聲

     陶瓷工業(yè)常用離心風機所產(chǎn)生的撞擊噪聲是由氣流進入和離開離心風機葉輪葉片時，產(chǎn)生的沖擊噪聲以及氣流流經(jīng)蝸殼蝸舌時所產(chǎn)生的哨聲噪聲等組成的。

    ３、　噪聲的危害性

  ,豬舍風機通風量;  通常陶瓷工業(yè)常用離心風機所產(chǎn)生的噪聲會通過不同的途徑和不同的方式污染人們的生活和工作環(huán)境，并嚴重地危害人們的身體健康。主要表現(xiàn)在以下幾方面：

    （１）：噪聲影響人們的心理情緒并誘發(fā)多種疾病

    噪聲干擾人們的談話、打電話、開會、學習、工作、休息及睡眠等，并嚴重的損害人們的身體健康。若人們長年累月地生活在噪聲的環(huán)境中，人們及易厭煩、脾氣暴躁等，天長日久，還會損傷人耳的聽覺功能，導致聽力下降，嚴重時甚至造成噪聲性耳聾。同時臨床經(jīng)驗也表明，心臟病、高血壓、腸胃病及癌癥等疾病的發(fā)展與惡化，都與噪聲的強度有著密切的關(guān)系。此外，噪聲還會造成頭暈、頭痛、精神疲憊、失眠多夢、記憶力減退及生育能力降低等多種疾病。

    （２）：噪聲影響安全生產(chǎn)及降低工作效率

    由于噪聲的干擾，人們極易疲勞，注意力分散，精力下降等導致工作質(zhì)量的降低及工作效率的下降等。同時由于噪聲的掩蔽效應(yīng)，人們不易覺察發(fā)生事故的預(yù)兆各種各告警信號的存在，極易造成易造成設(shè)備的損害及人身傷亡事故的發(fā)生，嚴重危害安全生產(chǎn)。

    軸流風機性能曲線的左半部具有一個馬鞍形的區(qū)域，在此區(qū)段運行有時會出現(xiàn)風機的流量、壓頭和功率的大幅度脈動，風機及管道會產(chǎn)生強烈的振動，噪聲顯著增高等不正常工況，一般稱為“喘振”，這一不穩(wěn)定工況區(qū)稱為喘振區(qū)。實際上，喘振僅僅是不穩(wěn)定工況區(qū)內(nèi)可能遇到的現(xiàn)象，而在該區(qū)域內(nèi)必然要出現(xiàn)的則是旋轉(zhuǎn)脫流或稱旋轉(zhuǎn)失速現(xiàn)象。這兩種工況是不同的，但是它們又有一定的關(guān)系。象17如下圖圖所示：軸流風機Q－H性能曲線，若用節(jié)流調(diào)節(jié)方法減少風機的流量，如風機工作點在K點右側(cè)，則風機工作是穩(wěn)定的。當風機的流量Q < QK時，這時風機所產(chǎn)生的最大壓頭將隨之下降，并小于管路中的壓力，因為風道系統(tǒng)容量較大，在這一瞬間風道中的壓力仍為HK，因此風道中的壓力大于風機所產(chǎn)生的壓頭使氣流開始反方向倒流，由風道倒入風機中，工作點由K點迅速移至C點。但是氣流倒流使風道系統(tǒng)中的風量減小，因而風道中壓力迅速下降，工作點沿著CD線迅速下降至流量Q=0時的D點，此時風機供給的風量為零。由于風機在繼續(xù)運轉(zhuǎn)，所以當風道中的壓力降低倒相應(yīng)的D點時，風機又開始輸出流量，為了與風道中壓力相平衡，工況點又從D跳至相應(yīng)工況點F。只要外界所需的流量保持小于QK，上述過程又重復(fù)出現(xiàn)。如果風機的工作狀態(tài)按F－K－C－D－F周而復(fù)始地進行，這種循環(huán)的頻率如與風機系統(tǒng)的振蕩頻率合拍時，就會引起共振，風機發(fā)生了喘振。

風機在喘振區(qū)工作時，流量急劇波動，產(chǎn)生氣流的撞擊，使風機發(fā)生強烈的振動，噪聲增大，而且風壓不斷晃動，風機的容量與壓頭越大，則喘振的危害性越大。故風機產(chǎn)生喘振應(yīng)具備下述條件：

a）風機的工作點落在具有駝峰形Q－H性能曲線的不穩(wěn)定區(qū)域內(nèi)；

b）風道系統(tǒng)具有足夠大的容積，它與風機組成一個彈性的空氣動力系統(tǒng)；

c）整個循環(huán)的頻率與系統(tǒng)的氣流振蕩頻率合拍時，產(chǎn)生共振。

旋轉(zhuǎn)脫流與喘振的發(fā)生都是在Q－H性能曲線左側(cè)的不穩(wěn)定區(qū)域,雞舍水簾安裝，所以它們是密切相關(guān)


軸流風機的Q－H性能曲線

的，但是旋轉(zhuǎn)脫流與喘振有著本質(zhì)的區(qū)別。旋轉(zhuǎn)脫流發(fā)生在圖5－18所示的風機Q－H性能曲線峰值以左的整個不穩(wěn)定區(qū)域；而喘振只發(fā)生在Q－H性能曲線向右上方傾斜部分。旋轉(zhuǎn)脫流的發(fā)生只決定葉輪本身葉片結(jié)構(gòu)性能、氣流情況等因素，與風道系統(tǒng)的容量、形狀等無關(guān)。旋轉(zhuǎn)對風機的正常運轉(zhuǎn)影響不如喘振這樣嚴重。

　風機在運行時發(fā)生喘振，情況就不相同。喘振時，風機的流量、全壓和功率產(chǎn)生脈動或大幅度的脈動，同時伴有明顯的噪聲，有時甚至是高分貝的噪聲。喘振時的振動有時是很劇烈的，損壞風機與管道系統(tǒng)。所以喘振發(fā)生時,豬場通風設(shè)備，風機無法運行。

軸流風機在葉輪進口處裝置喘振報警裝置，該裝置是由一根皮托管布置在葉輪的前方，皮托管的開口對著葉輪的旋轉(zhuǎn)方向，如圖5－19示。皮托管是將一根直管的端部彎成90°（將皮托管的開口對著氣流方向），用一U形管與皮托管相連，則U形管（壓力表）的讀數(shù)應(yīng)該為氣流的動能（動壓）與靜壓之和（全壓）。在正常情況下，皮托管所測到的氣流壓力為負值，因為它測到的是葉輪前的壓力。但是當風機進入喘振區(qū)工作時，由于氣流壓力產(chǎn)生大幅度波動，所以皮托管測到的壓力亦是一個波動的值。為了使皮托管發(fā)送的脈沖壓力能通過壓力開關(guān)發(fā)出報警信號，皮托管的報警值是這樣規(guī)定的：當動葉片處于最小角度位置（－30°）
　 用一U形管測得風機葉輪前的壓力再加上2000Pa壓力，作為喘振報警裝置的報警整定值。當運行工況超過喘振極限時，通過皮托管與差壓開關(guān)，利用聲光向控制臺發(fā)出報警信號，要求運行人員及時處理，使風機返回正常工況運行。


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