三葉羅茨風(fēng)機(jī)是我國從國外引進(jìn)開發(fā)的一種新型羅茨風(fēng)機(jī)，運(yùn)行穩(wěn)定，氣流脈動小，特別是大流量三葉羅茨風(fēng)機(jī)，容積效率高、機(jī)械功率損失小，已經(jīng)成為企業(yè)的關(guān)鍵設(shè)備。例如國內(nèi)的二級生物污水處理廠曝氣工藝使用羅茨風(fēng)機(jī)送氣；氯堿化工企業(yè)氫氣處理工序使用大容量三葉羅茨風(fēng)機(jī)輸送氫氣等。大容量三葉羅茨風(fēng)機(jī)由于自身結(jié)構(gòu)特點，工作時產(chǎn)生強(qiáng)烈噪聲。改進(jìn)風(fēng)機(jī)流量特性，減小噪聲是制造高質(zhì)量的大流量三葉羅茨風(fēng)機(jī)亟待解決的問題。

1 流量特性

1. 1內(nèi)泄漏

國內(nèi)生產(chǎn)的三葉羅茨風(fēng)機(jī)以銷齒圓弧(漸開線葉型）為主。風(fēng)機(jī)的容積效率U受內(nèi)泄漏流量、外泄漏流量、實際流量g,等參數(shù)影響。

風(fēng)機(jī)運(yùn)行時，排氣腔壓力遠(yuǎn)大于進(jìn)氣腔壓力排氣腔氣體通過葉輪與葉輪、葉輪與機(jī)殼以及葉輪與墻板之間的間隙向進(jìn)氣腔泄露。葉輪與葉輪之間的間隙、葉輪與機(jī)殼之間的間隙對內(nèi)泄漏流量 。影響較大，是決定三葉羅茨風(fēng)機(jī)內(nèi)泄漏流量込的主要因素。

1. 2外泄漏

外泄漏流量與風(fēng)機(jī)的工作壓力比e、排氣壓力 ^有關(guān)。增大外泄漏流量仏隨之增大。大流量三葉羅茨風(fēng)機(jī)常采用組合密封結(jié)構(gòu)，減小風(fēng)機(jī)的實際流量。

Qs = Qtk - (Qbi + Qbj) (1)

式中^ 一風(fēng)機(jī)的理論流量，m3 /min 1. 3容積效率

三葉羅茨風(fēng)機(jī)的容積效率

^ = Qs/Qth (2)

2 回流壓力

羅茨風(fēng)機(jī)的回流壓力變化影響風(fēng)機(jī)的振動與噪聲。羅茨風(fēng)機(jī)運(yùn)行時，風(fēng)機(jī)的基圓容積與排氣口接通后，排氣端的高壓氣體向基圓容積內(nèi)回流，引起回流沖擊，產(chǎn)生強(qiáng)烈噪聲。回流縫隙的面積變化，在一定程度上反映回流沖擊的強(qiáng)弱。

3 風(fēng)機(jī)的減噪

羅茨風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的噪聲，主要是氣體動力性噪聲和機(jī)械噪聲。

3. 1氣體動力性噪聲

大流量三葉羅茨風(fēng)機(jī)的氣體動力性噪聲，包括旋轉(zhuǎn)噪聲、潤流噪聲和共鳴聲，噪聲的強(qiáng)弱反映了風(fēng)機(jī)的流體特性。

旋轉(zhuǎn)噪聲與氣流脈動。葉輪旋轉(zhuǎn)時，風(fēng)機(jī)的進(jìn)排氣腔容積不斷發(fā)生由大變小、由小變大的周期性變化，進(jìn)、排氣流動具有脈動性。氣流脈動作用于周圍介質(zhì)，引起壓力脈動.葉輪 逐個掃過進(jìn)、排氣口，對氣流產(chǎn)生干擾，也引起壓力脈動。當(dāng)基圓容積與排氣口接通時，回流沖擊造成劇烈的壓力脈動。這些周期性壓力脈氣流脈動作用于周圍介質(zhì)，引起壓力脈動。葉輪逐個掃過進(jìn)、排氣口，對氣流產(chǎn)生干擾，也引起壓力脈動。當(dāng)基圓容積與排氣口接通時，回流沖擊造成劇烈的壓力脈動。三葉羅茨風(fēng)機(jī)的氣流脈動小于兩葉羅茨風(fēng)機(jī)，所以其振動、噪聲小于兩葉羅茨風(fēng)機(jī)。

（1）渦流噪聲（紊流噪聲）

在葉輪及機(jī)殼流道表面，使氣流突然減速或方向發(fā)生突變的地方，形成漩渦漩渦在流動過程中進(jìn)一步分裂成一系列更小的潤流.渦流變化頻率很高，具有隨機(jī)性。渦流噪聲具有中高頻性質(zhì)，表現(xiàn)出連續(xù)寬頻特性。

（2）共鳴聲

由于葉輪旋轉(zhuǎn)和氣體渦流運(yùn)動等因素的影響，氣體壓力在很寬的頻率范圍內(nèi)脈動。這種脈動與進(jìn)、排氣腔發(fā)生聲學(xué)共振，產(chǎn)生共鳴聲。

3.2機(jī)械噪聲控制

大流量三葉羅茨風(fēng)機(jī)的機(jī)械噪聲包括齒輪嚙合噪聲、軸承噪聲和電動機(jī)噪聲。

同步齒輪工作于高速重載條件下，可以采用硬齒面、磨齒加工，提高同步齒輪精度，減小嚙合噪聲;適當(dāng)提高轉(zhuǎn)子的動平衡精度，減小轉(zhuǎn)子的慣性力、慣性力矩引起的振動、噪聲;選擇合適的軸承類型，裝在前墻板內(nèi)的固定端軸承選擇雙列調(diào)心滾子軸承，增加葉輪部 件剛度，減小振動。

（1）根據(jù)以上對大流量三葉羅茨風(fēng)機(jī)的流量特性及噪聲分析可知：

在不發(fā)生齒形干涉的前提下，采用較大的徑距比/a和面積利用系數(shù)X，能夠有效提高羅茨風(fēng)機(jī)的容積效率適當(dāng)提高葉輪與機(jī)殼的加工精度，減小轉(zhuǎn)子間隙通流面積,也可以減小內(nèi)泄漏、提高容積效率U。

（2）常規(guī)三葉羅茨風(fēng)機(jī)的排氣口為矩形，可以釆用異型排氣口減小回流沖擊、噪聲。風(fēng)機(jī)的開啟角在最初開啟的10°范圍內(nèi)，回流面積變化比較平緩，回流壓力變化也比較平緩。回流沖擊主要發(fā)生在開啟角的10-25°之間。在開啟角轉(zhuǎn)過30°后，基元容積內(nèi)的壓力等于排氣壓力對于回流沖擊噪聲，風(fēng)機(jī)的減噪設(shè)計 (如預(yù)進(jìn)氣結(jié)構(gòu)、漸擴(kuò)縫隙結(jié)構(gòu)等)應(yīng)從排氣口邊緣算起的30°范圍內(nèi)考慮。

（3）根據(jù)對國內(nèi)風(fēng)機(jī)試驗、運(yùn)行情況調(diào)查，大容量風(fēng)機(jī)采取綜合措施降噪，效果較好。高質(zhì)量的大容量三葉羅茨風(fēng)機(jī)必有較好的的流量特性、溫度特性、較高的全絕熱效率和低噪聲。提高風(fēng)機(jī)的熱力學(xué)性能，已經(jīng)成為促進(jìn)風(fēng)機(jī)行業(yè)發(fā)展的研究新內(nèi)容。

根據(jù)以上對大流量三葉羅茨風(fēng)機(jī)的流量特性及噪聲分析可知：

(1)在不發(fā)生齒形干涉的前提下，采用較大的徑距和面積利用系數(shù)，能夠有效提高羅茨風(fēng)機(jī)的容積效率適當(dāng)提高葉輪與機(jī)殼的加工精度，減小轉(zhuǎn)子間隙通流面積也可以減小內(nèi)泄漏、提高容積效率U。

(2)常規(guī)三葉羅茨風(fēng)機(jī)的排氣口為矩形，可以釆用異型排氣口減小回流沖擊、噪聲。風(fēng)機(jī)的開啟角在最初開啟的10°范圍內(nèi)，回流面積變化比較平緩，回流壓力 變化也比較平緩。回流沖擊主要發(fā)生在開啟角的10-25°之間。在開啟角轉(zhuǎn)過30°后，基元容積內(nèi)的壓力等于排氣壓力對于回流沖擊噪聲，風(fēng)機(jī)的減噪設(shè)計 (如預(yù)進(jìn)氣結(jié)構(gòu)、漸擴(kuò)縫隙結(jié)構(gòu)等)應(yīng)從排氣口邊緣算起的30°范圍內(nèi)考慮。

(3)根據(jù)對國內(nèi)風(fēng)機(jī)試驗、運(yùn)行情況調(diào)查，大容量風(fēng)機(jī)采取綜合措施降噪，效果較好。高質(zhì)量的大容量三葉羅茨風(fēng)機(jī)必有較好的的流量特性、溫度特性、較高的全絕熱效率和低噪聲。提高風(fēng)機(jī)的熱力學(xué)性能，已經(jīng)成為促進(jìn)風(fēng)機(jī)行業(yè)發(fā)展的研究新內(nèi)容。

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