南方风机股份有限公司
摘要：当通风机在管网中运行时，通风机的风压、风量、功率、转速、电动机的电流、电压、传动效率以及管网的风阻等任何一个参数的变化都会引起运行的工况点发生变化。当管网性能发生变化时，只要工况点在通风机性能曲线的合理工作区域内，通风机都会稳定的运行。本文分析了通风机噪声和喘振控制的相关问题。
关键词：通风机；联合运转；噪声；喘振
1 工况变化及喘振
当通风机的运行曲线有最高点且通风机工况点在通风机性能曲线不合理工作区域内变化时，通风机的运行状态可能不稳定。例如当管网的风阻较大时，工况点可能在轴流式通风机性曲线的风压最高点左侧，这时就很难得到稳定的工况点。通风机发生喘振的原因主要是由于管网阻力过大，工况点运行在通风机性能曲线的最高风压点的左侧。理论上讲，通风机应该运行在管网性能曲线和通风机性能曲线的交点上，而在大多数发生喘振的情况下通风机不是在两条性能曲线的交点上稳定运行的，而是从启动开始，沿着图1相应的回路循环运行。在通风机刚启动时，通风机的风量较大，而管网中的风量较小，通风机会在C 点运行，而管网为了维持相同的风压会在E 点运行。当通风机继续运行时，由于风压升高，导致风量减小，通风机的工况点会沿着性能曲线到达D点。但此时管网中的风量仍小于通风机的风量，通风机性能曲线与管网性能曲线没有交点。以上情况在运行一段时间后，管网由于进风的风量小而通风机的风量大，使管网中的风压降低，当其风压稍微小于通风机的风压时，部分空气会从通风机倒灌到管网中，此时通风机的风量会减小，运行工况点从D 点运行到A 点。发生上述情况后，通风机中气体的风压也随着下降到B 点，管网的风压很快就跟着下降到E 点。当通风机运行在过渡点B 点时，通风机中风量为零，此时运行不稳定，当管网的风压继续下降到稍微高于通风机的风压时，通风机又开始向外排风，然后又迅速跳到C 点运行。如此往复，通风机沿着回路CDABC 循环运行，在通风机的运行过程中，管网的风量风压和通风机的风量风压都有很大的波动，导致通风机振动，这就是喘振的过程。
图1 喘振产生的情况
一般来说，高压通风机比低压通风机更容易发生喘振，轴流式通风机比离心式通风机更容易发生喘振。刚开始喘振时的最大风量称为喘振界限，一般通过实验方法测得，对于风压升为490～980 Pa 通风机，其喘振风量一般为设计风量的50％左右。
防止喘振的方法。通风机运行时，使运行工况点避开性能曲线的马鞍形部分，当无法避开时可以选择更换通风机；在通风机的入口或者出口设置放气阀，将通风机和管网中产生的不和谐风量排出去，同时保证它们的风量大于喘振界限的流量；调节通风机喘振界限的风量。通过改变通风机转速，改变通风机进口导流叶片的安装角，以及通过改变轴流通风机叶片安装角等方法都可以使通风机喘振界限的风量变小；在通风机的出口上设置两个阀门，两个阀门之间的管道容积设置为某个固定的值，两个阀门之间的管道相当于一个贮气器。第一个阀门安装在通风机出口附近防止喘振；在距离通风机出口相对较远的地方安装第二个阀门来产生流动阻力，这样进一步组织喘振的发生。实验证明，这种方法可以有效地避免通风机喘振，使系统稳定运行。
2 通风机的噪声
噪声是评价通风机性能重要指标之一。尤其是大型的轴流式通风机，运转时通常会产生很大的噪声。从环境保护的角度出发，通风机的制造商和用户都应该采取有效的措施，使噪声尽可能地消除或减少。通风机的噪声主要包括三个方面：空气动力噪声、机械振动噪声和两者共同作用所产生的噪声。由空气动力所产生的噪声又可分为冲击噪声和涡流噪声。冲击噪声的大小与其基本频率fc有关。fc=nz . （1）；式中：n 为通风机的转速；z 为通风机的叶片数。通过上式我们可以看出通风机的全压升越高噪声越大，叶轮速度越大噪声越大。涡流噪声频率如下式所示：f=kvD. （2）；式中：k 为常数，取0.15~0.22；v 为叶片相对于气体的速度；D 为叶片早气体进口方向的宽度。通过上式我们可以看出涡流噪声有很宽的频率。机械振动性噪声是由回转体的不平衡及轴承的磨损、破坏等原因所产生的振动而引起的。当风压过大或者叶片刚性不足时，导致叶片振动所产生噪声。
通风机的声功率级。由于声的能量跟声压的平方成正比，所以通风机的声功率级跟通风机的全压升的平方也成正比，当全压升一定时，声功率级随着流量的变化而变化，当声压一定时，声的能量和声的流通面积成正比。通风机的声功率级Lw 的计算方法如下式：Lw=38+10lgQ+20lgΔp . （3）；式中：Q 为通风机的流量；Δp 为通风机的全压升。工业卫生标准规定通风机的噪声超过85 dB 时应加装消声设备。
通风机噪声的控制。性能良好的通风机在设计过程中，为了防止或减少噪声的产生，应尽量避免气流冲击，减少边界层的分离，避免尖锐突出部分以及流道的急转弯H91。选择通风机的转速时应在合理范围内；对于离心式通风机，应合理选择叶轮和蜗舌之间的间隙，间隙越小产生的噪声越大，还可以采用倾斜的后导叶和倾斜的蜗舌或者采用旋转扩压器降低噪声，轴流式通风机应合理选择轴向间隙，轴向间隙越大降低噪声的效果越好。在实际生产运行中，降低噪声的主要方法就是在通风机的进出口安装消声装置。消声装置可以分为：膨胀式、共振式和吸声式。由于通风机的噪声频带范围比较宽且允许的压强损失小，因此一般很少用膨胀式和共振式，多数情况下采用吸声式。吸声式消声装置又可以分为阻性消声装置、抗性消声装置和阻抗复合性消声装置，我国大多采用阻性消声装置。
3 加强通风机运行维护的对策
在购买通风机时应选择安全可靠合格的有安全标志准用证的专用风机，应选择信誉度高的企业。应完善通风机系统及其附属设备的建设。如防爆井盖、安全监控系统、反风设施以及“三专两闭锁”系统等。企业在管理方面应严格遵守《安全规程》的相关规定，拥有2 台相同通风能力的通风机，一台作为备用，并且确保备用通风机和主要通风机定期切换，确保2 台通风机都能正常运行。应定期对矿井的需风量、通风阻力、自然风压等进行测定并掌握变化情况，对通风网络进行优化，保证通风机的性能与矿井通风网络相适应，并保证其经济合理运行。对主要通风机安全运行状况进行实时监控监测，通风机房必须有人值班，对于通风装置每个班次进行巡查，检查各个装置是否异常，如果发现问题，及时汇报并采取措施。另外通风机要定期进行检测保养以及进行通风机性能的评价。需要将通风机进行系统化的管理，如出厂说明书、日常维护保养以及评价报告等。每个班次应对通风机的运行状态进行记录并保存，每次检修应建立档案，方便日后的运行管理。对于通风机的专职人员要定期进行通风机相关知识的考核以及安全教育，提高专职人员的知识水平和思想觉悟，确保通风机的安全、稳定、高效的运行。
参考文献:
[1] 田继龙.??矿井通风机的维修与安装[J].?技术与市场.?2018(08)
[2] 张桂锋.??煤矿通风机故障原因与维修探讨[J].?机械管理开发.?2016(11)
论文作者:杨志佳
论文发表刊物:《防护工程》2019年10期
论文发表时间:2019/8/20
标签：通风机论文; 噪声论文; 风量论文; 风压论文; 管网论文; 工况论文; 性能论文; 《防护工程》2019年10期论文;