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焊烟净化机组中离心风机的设计研究

作者:广州新瑞环保     来源:www.xinruiep.com     发布时间:2018-09-28 11:02:06

97年我们开发研制了用电焊接烟尘净化机组上的小型专用风机,经性能参数测定,达到了体积小、压头高、噪声低等设计要求,已生产14台,用于渤海造船厂。解决了小型焊烟净化机组配套风机的难题,提高了焊烟净化机组的整机质量和技术水平。

1问题的提出

84年我们就开始研究焊烟净化机组,于86年研制出YD系列焊烟净化机组。当时机组中的风机是选用的通用离心风机,通用风机体积大、噪声高,是卧式安装工作状态,立式安装在机组上,使风机的振动和噪声加大,因此YD系列焊烟净化机组的整机噪声一直是悬而未解的难题。

95年我们设计了YJ系列焊烟净化机组,对滤材作了改进,增加了机械手式的吸尘管和罩,解决了焊接现场排气罩和吸尘管无法固定的问题。但第一台样机仍选用的通用风机,尽管风机外壳在安装上作了加强,出风口采取了降噪声措施,整机噪声有所控制,但仍未彻底解决问题,整机体积偏大,每台风机都按非标定货,成本高,质量得不到保证。为使焊烟净化机组更加完美,技术上达到国内外领先水平,提高市场竞争力,决定开发设计研究符合焊烟净化机组要求的专用小型风机。

焊烟净化机风机

2风机参数的确定

我们曾对固定工位焊接产生的烟尘作捕集效果试验,试验结果得出排气罩风量在1500立方米/时左右,焊枪产生的烟尘可实现100%捕入排气罩。又根据焊烟净化机组的整机阻力为80~100mmH20,确定焊烟净化机组专用风机的参数如下:

风量Q=1600立方米/时

压头P=110毫米水柱

叶轮转速n=2900转/分

算出比转速n0=57.78

3焊烟净化机风机设计

3.1风机规格和几何尺寸设计

采用通用风机的相似设计方法,选定模型通用风机对专用风机进行相似设计。我们从14种离心通用风机的空气动力学略图中选出5—60型离心风机,从它的无因次性能曲线的最高效率点标出n0=60.33,与以上算出的n0=57.78相近,选定5—60型离心风机作模型机对本专用风机作相似设计。

5—60型离心风机无因次性能曲线中最高效率点的无因次系数如下:

压力系数P=0.52

流量系数Q=0.18

全压效率n=0.86

由以上数据算得专用风机的有关数据如下;

叶轮圆周速度μ=41.564m/s

叶轮外径D=0.27m为使样机一次成功,保险起见取D=0.28m

计算功率N=0.79KW,考虑机组滤料上积尘厚时,阻力会较大,选取N=1.5KW电机。

根据专用风机与模型风机几何相似,计算出专用风机的几何尺寸,并与T4—72N02.8风机比较如下:

焊烟净化机风机

从上表看出专用风机蜗壳的外形尺寸小于相同规格的T4—72风机的外形尺寸。

3.2结构强度设计

因风机立式安装,蜗壳承担电机和叶轮荷重,为控制蜗壳和叶轮的振动,蜗壳以刚度条件计算,蜗壳厚度定为4毫米。叶轮强度按各部分受力不同合理分布,轮盘是强度的主体;厚度为3毫米,叶片和前盘厚度为2毫米,叶轮的总重量约比通用风机的叶轮轻1/4,减小了叶轮的转动惯量,降低了振动噪声。

蜗壳的内部结构也作了改进,蜗壳内进气口部位的外边增加了一个圆筒结构(通用风机中没有),减弱了空气在此产生的涡流,并控制了这一位置空气的倒流,改善了蜗壳内气体流动状态减少了蜗壳内空气涡流和泄漏引起的损失,提高了风机的动力学性能,降低了由祸流产生的噪声。

焊烟净化机风机

4风机空气动力性能测试

风机制造出来后,按GB1236—85《通用风机空气动力性能试验方法》,分7个工况点对风机的动压、静压、全压进行测试,并计算出风机7个工况点的全压和风量,计算结果如下:

焊烟净化机风机

表中所列7个工况点的风量有6个大于设计风量1600立方米/时,最大为2710立方米/时,远大于设计风量。

专用风机与T4—72N02.9风机空气动力性能比较如下图:

焊烟净化机风机

从图中可见专用风机的全压和风量大于T4—72N02.8风机。

5风机噪声测试

按GB/T2888—91《风机和罗茨鼓风机噪声测量方法》测量了专用风机的进气口、出气口、机壳等声源部位的噪声,结果如下:

进气口86~87dB(A)

出气口86~86.3dB(A)

机壳82~82.8dB(A)

95年我们曾对购进的两台T4一72N03.2风机的噪声作过测试,结果如下:

进气口93~94dB(A)

出气口92~93dB(A)

机壳90~92dB(A)

专用风机的噪声比通用风机的噪声平均低8dB(A)。

6结束语

本专用风机是YJ焊烟净化机组的关键设备,它的研制成功,解决了YJ焊烟净化机组配套风机的难点,使机组的整机质量和水水平达到国内外领先水平,使净化机组应用前景更加广阔。