[科普中国]-离心式通风机-

概述及组成

离心风机属于叶轮机械的一种，广泛应用于能源、环境、航空等各个领域，是工农业生产中主要耗能设备之一。离心式通风机是除尘通风系统中四大件之一，是一种比较精密的运转机械，依靠叶轮的转动在风机内部形成负压，将外界气体吸入并经叶轮流道和蜗壳排出风机。1

离心式通风机主要由机壳、叶轮、机轴、集流器、排气口、轴承箱体、联轴器、皮带轮及底座等部件组成。

噪声机理风机运转产生的噪声主要包括空气动力噪声、机械噪声及气体和固体弹性系统相互作用产生的气固耦合噪声。其中，空气动力噪声约占45%，机械噪声约占30%，气固耦合噪声约占25%。三种噪声产生的机理各不相同。

空气动力噪声空气动力噪声主要包括旋转噪声和旋涡噪声，通风机的空气动力性噪声就是两者相互叠加的结果。

1、旋转噪声产生的机理：

旋转噪声又称离散频率噪声或通过频率噪声。当风机旋转时。旋转叶轮上的叶片通道出口处，沿周向的气流压力与气流速度都有很大的变化。当蜗舌与叶片出口边缘间的间隙较小时，旋转的叶片通道掠过蜗舌处就会出现周期性的压力和速度脉动。脉动所产生的噪声被称为旋转噪声。

2、旋涡噪声产生的机理：

旋涡噪声又称为紊流噪声或涡流噪声，它是叶轮在旋转过程中，叶轮叶片与气体相互作用、耦合所辐射的宽频带噪声，包括来流紊流噪声、紊流附面层噪声、尾缘涡流脱落噪声和叶尖涡流噪声。其产生的主要原因是由于靠近叶片出口处的边界层脱体、气流在蜗壳中扩压流动时的脱体、叶片进口处流动分离和偏离最佳工况时流动的恶化等造成的。

机械噪声机械噪声主要来自风机在制造或安装过程中的工艺等方面的缺陷，如：回转体的不平衡和排气管、调压阀等振动。轴承磨损、叶片刚性不足造成的叶片振动，齿轮或皮带传动所产生的噪声等也属于机械噪声。

气固耦合噪声气固耦合噪声是一种比上面两种噪声更为复杂的噪声。叶轮旋转时，叶片的出口处沿着周向气流的速度和压力分布不均，作用在涡壳上形成压力随时间的脉动而产生噪声。旋转的叶片经过时，蜗舌便产生干扰，使气流作用在叶片上的力也随时间脉动而产生噪声。

气固耦合噪声产生的原因很多，但噪声发作的机理始终与气体的绕流、流动分离和涡流引起的压力脉动密切相关。2

降噪方法1、增加叶栅的气动力载荷：

在得到同样的风龟和风压的情况下，增大离心通风机叶栅的气动力载荷，可降低风机叶片的圆周速度，从而达到降低噪声的目的。

2、增加蜗舌前端半径：

适当选取蜗舌前端半径可以有效地降低离心风机的旋转噪声。当蜗舌半径比由r/R=0.01增加到0.2时，最大噪声下降值为6dB。与蜗舌间隙相比，蜗舌前端半径对于叶片通过频率的影响要小得多。

3、增加叶轮外缘与蜗舌的间隙：

降噪原理如下：（1）由于叶片尾迹的存在，在非常接近于叶轮出口处的周向速度分布，会有最大最小值的形成。在这一区域放置蜗舌将产生强的压力脉动，因而形成了叶片通过频率和其谐波的有效声辐射。当加大叶缘与蜗舌间的距离时，轴向速度分布变得较为平滑，在蜗舌处的压力脉动的幅值也会减少。（2）蜗舌接近叶轮将周期性地阻塞两叶片间的流动。不稳定的流动建立起不稳定的叶片力，这种力是叶轮产生离散噪音的一个原因。

4、双进口或双列叶片叶轮的叶片错开布置：

双进口风机常常由两半组成，两者分开制造，一起安装。如果风机—侧半边叶片的位置在另一侧半边两叶片之间，沿着蜗舌所产生的压力是异相位的，因此可以降低叶片产生的噪声。错开布置的双列叶片叶轮的叶片减噪是基于蜗舌处压力局部抵消的原理，与倾斜蜗舌降噪原理相同。错开布置叶片适用于小型风机，对于大型焊接式风机，这种设计方案由于焊接时叶轮后盘上易产生热应力和热变形而不推荐采用。

5、倾斜蜗舌：

通风机蜗舌的边缘，一般都平行于轴。这样，从叶轮流出的周向不均匀气流，就会同时作用在蜗舌上，使蜗舌受到很大的脉冲力。如果使叶片出气边或蜗舌边缘线与轴线倾斜，就会使作用在蜗舌上的脉冲气流相位错开减小蜗舌上的脉冲力，使风机的旋转噪声大为下降。蜗舌的倾斜角度最好是两个叶片出来的气流同时作用在蜗舌上，这样，减噪效果比较好。蜗舌倾斜的方向应是向后盖板侧升高。

6、在风机出气口管道上安装消声器：

在风机噪声中，进、出气口辐射的空气动力性噪声强度最大，所以，在风机进、出口安装消声器是抑制通风机噪声的最有效的措施。目前应用的消声器种类较多，且各类消声器在消声降噪上的特性和对通风机气功特性的影响程度各不相同。

7、在蜗壳内设置挡流圈：

为了减小涡流区，增加风机进口集流器与叶轮人口边间的密封效果，可在蜗壳中设置挡流圈。这是因为，中、低压离心风机的蜗壳宽度与叶轮出口宽度一般较大，气流自叶轮进入蜗壳的扩压度变大。在叶轮前盘外侧与蜗壳间产生大尺度旋涡，使涡流噪声变大，效率变低。但蜗壳宽度又不宜过小，否则将增大蜗壳的张开度，使蜗壳出口端面长度比过大，给后面的管路连接带来困难。2

通风机减震通风机减震的方法是把通风机安装在减振台座上，在台座与楼板或基础之间安装减振器或减振衬，从而起到减振的作用。

（1）常见的减振台座的形式：

①钢筋混凝土台座。它是用型钢作框架，并在框架内布置钢筋，再浇混凝土制成。这种台座的重量大，台座振动小，运行比较平稳，但制作不太方便。

②型钢台座。多数是用槽钢焊接或螺栓连接制成。型钢台座的重量较轻，制作安装方便应用较普遍。但台座的振动较大。

（2）常见的减振器及其安装：

常见的减振器有橡胶减震器和弹簧减震器。前者可制成圆形或方形，后者减震效果好，坚固耐用，但加工太复杂，费用昂贵。安装时除了要求地面平整外，应按设计要求选择和布置减震器。注意各组减振器承受载荷后的压缩量或受力应均匀，不得偏心。否则，应根据实际情况进行移动和调整。3

使用维护离心式通风机安装后，只有在它的设备完全正常的情况下方可启动运转。为了确保风机的正常运转性能满足要求，预防事故发生，延长设备使用寿命。此外还需注意以下问题：

（1）风机的旋转方向应与风机铭牌上所注旋向保持一致。

（2）在风机的进风口管道上加装调节阀。在开车前，将其关闭，待风机运转起来后，再将其慢慢打开，直致达到规定工况，并检测电机电流。

（3）随时检查风机的运转情况，如发现不正常的现象，应及时查明原因，进行停机检修。

（4）根据使用的具体情况定期清除风机及管道内部的粉尘、污垢等杂质，并防止锈蚀。

（5）随时观测轴承的温升及润滑情况，保持油窗干净透亮。

（6）风机所用的润滑油应该定期更换，特别是每次拆修后。