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  • 发布时间:2020-08-01
    汽轮机叶片毛坯一般采用方钢或模锻成型2种形式,而重要的和较大的叶片毛坯一般采用模锻成型。因汽轮机叶片形状较复杂,如图1所示,故锻模型腔也较复杂,如图2所示,锻模材料为5cnimo,使用设备一般为锤上锻造或螺旋压力机上锻造。锻模型腔呈哑铃形,分为三段:叶根段、型线段以及叶冠段。锻造过程中,各部位的应力场和温度场都不一样,汽轮机叶片锻模各部位失效的形式也不一样,即使是某一处失效也会使整个锻模不能使用,甚至报废。 1 叶片锻模的结构特点 汽轮机叶片锻模有以下特点。   01叶根段   型腔较深呈v形,在坯料成型过程中最深处受拉应力作用较大,且该处坯料受高温影响,锻模温度较高,使材料强度下降,此处易产生裂图1模锻叶片毛坯纹。型腔两侧壁主要受剪切应力和压应力作用,由于金属流动,与金属间的摩擦剧烈,此处易产生磨损。   02型线段   下模呈凹弧面,上模呈凸弧面,下模弧面深处在坯料成型过程中受拉应力作用,弧面两侧受坯料压应力作用,但型腔不深,且是圆滑截面,此处金属流动易产生摩擦磨损。上模呈凸弧面,金属成型过程中受坯料压应力及剪切应力作用,此处也易产生摩擦磨损。   03叶冠段   型腔底部较为平坦,型腔较深,在坯料成型过程中底部受拉应力作用,两侧壁受压应力作用;型腔较窄,模具的热量不利于散发,因此该处型腔温度较高,降低了模具材料的强度。在叶冠段底部受拉应力作用和材料强度降低的影响,易出现裂纹,其余部位受压应力作用和金属流动摩擦影响,易出现磨损。 叶根段与型线段交界处和叶冠段与型线段交界处均为圆弧r过渡,此处受压应力作用,且坯料产生塑性变形时,金属流动剧烈,极易产生摩擦磨损。 锻模两端型腔较深呈v形,在v字型腔底部,特别是在坯料成型后期金属充满型腔的情况下,由于拉应力作用,易产生裂纹。中部型线段深腔位置也易在后期受到拉应力作用,这几处若出现裂纹将在应力状态下迅速扩展而贯穿锻模,使其失效;其他平缓位置受力面积较大,易受压应力作用和金属流动摩擦,出现凹陷变形;而锻模突出部位及桥部位置,坯料成型过程中金属流动较快,易受压应力与剪切应力的共同作用及摩擦而出现磨损与凹陷变形。 2 失效锻模检验分析 01 蓝光扫描试验 锻模工作过程中,因受高温影响,会出现材料局部强度不够、金属流动摩擦而造成塌陷、热磨损等失效,影响锻模的使用寿命。通过对失效后的锻模进行三维蓝光扫描与锻模三维模型进行对比,可以精确测量模具零件表面的磨损情况。   蓝光扫描结果:对整个型腔壁表面取数个截面进行对比。颜色越深磨损越严重,并在重点区域标示其具体尺寸变化量。通过对比可知:失效锻模的叶冠段型腔底部和型线段部位尺寸变化较大,变形最大处达4.24mm,如图3~图5所示。 02 硬度检测   对失效的锻模进行硬度检测,了解锻模使用前后的硬度变化情况,发现失效锻模硬度降低较明显,特别是型腔板与坯料接触时间较长的位置,失效锻模硬度检测点如图6所示,检测结果如表1所示。   03 失效裂纹处检测及分析 通过对失效锻模型腔板的宏观观察以及在失效锻模的叶根段贯穿性裂纹处切取试样,通过宏观观察断口、能谱分析、扫描电镜、硬度测定等检测手段,分析锻模叶根段根部位置裂纹的情况。试样尺寸10mm&imes;10mm&imes;6mm,如图7所示。   检测包括4个部分:①失效锻模表面宏观形貌,观察型腔壁裂纹情况,初步判断裂纹形式;②断口位置宏观及微观形貌观察,观察裂纹的形貌及裂纹的扩展情况,初步判断裂纹产生的原因;③能谱分析,通过对裂纹附近合金元素的分布情况与正常部位合金元素的分析对比,确定合金元素含量的变化,合金元素含量的变化会导致材料强度的变化,可能是裂纹的产生源,同时氧元素的变化说明是否受到氧化;④硬度分析,合金元素的变化会导致硬度变化,结合eds分析结果,找出性能较差的部位,可能就是裂纹产生的源头。 001       失效锻模表面宏观形貌 图8所示为失效锻模的宏观形貌,发现在锻模型腔壁出现了不同程度的表面磨损,表面清晰可见沟槽、划痕、腐蚀坑、塌陷等现象,在型腔壁底部有大量裂纹,裂纹呈网状龟裂或丛状,裂纹深浅不一,裂纹氧化腐蚀严重,颜色较深。通过裂纹的形式,初步判定其为冷热疲劳裂纹。 002       裂纹及断口处的显微形貌 取裂纹断口进行sem扫描,得到微观形貌,如图9所示。从图9可以发现微观形貌由一系列的小裂纹构成,在裂纹扩展方向出现阶梯小台阶,并有撕裂岭,断裂形貌为海滩形状或贝壳状,其断裂面还有一些细小的裂纹;无较大韧窝,但不排除因表面破坏严重而掩盖了一些小的韧窝。通过观察这些断口特点,认为是早期疲劳裂纹萌生后发生准解理断裂并最终迅速扩展而形成。   进一步通过sem观察裂纹的细节,得到不同放大倍数的sem图片,如图10所示。从图10可以看出:裂纹边缘处有大量的腐蚀点,边缘有磨损,深浅、大小不一,主裂纹周围发现许多细小裂纹,并向四周蔓延,裂纹发展不规则,还有分支和二次裂纹。这些裂纹的特征,进一步说明是疲劳裂纹所致。 003       能谱分析 为了确认裂纹内外合金元素含量是否发生变化,对裂纹区域作了能谱分析(eds)。为便于比较,选取位于裂纹内及裂纹附近的基体各一点进行能谱分析,得到裂纹内及裂纹附近基体处的eds图谱,如图11所示。   通过比较可知,失效锻模的裂纹内部及裂纹附近均发现了氧元素,裂纹处的含量更高,说明模具钢表面在工作过程中发生了氧化,且裂纹处氧化更严重;另外在裂纹处的扫描图谱中发现合金元素c、mn、mo等含量降低,表明模具钢在工作过程中,型腔壁在高温过程中产生了氧化腐蚀作用。由于c、mn、mo等含量的降低,导致模具材料的局部强度、硬度下降,再加上模具工作时急冷急热产生的交变应力而引起材料疲劳,并最终形成可能的裂纹萌生源。这种裂纹萌生源在冲击载荷作用和冷热交替循环产生的交变热应力作用下,最终形成裂纹,随着裂纹的生长,进而扩展融合,最终产生了宏观裂纹。 04 试样硬度 测定试样的硬度,发现该锻模表面及近表面硬度为31~33hrc,与最初硬度36~41hrc比较,表面硬度明显下降。 3 锻模失效原因 通过以上对汽轮机叶片锻模的结构特点及失效锻模的检测分析研究表明:汽轮机叶片锻模的失效形式主要为磨损和裂纹。结合汽轮机叶片锻模的使用情况,产生磨损和裂纹的主要原因如下。   01产生磨损的主要原因   一是模膛温度高,使型腔壁表面发生氧化,氧化物脱落后使型腔壁表面扩大;二是摩擦剧烈,模锻时坯料在锻模型腔中因金属流动而产生塑性变形,高温高压下,金属流动剧烈,金属与型腔壁表面发生剧烈摩擦,导致型腔表面磨损,使型腔扩大。   02产生裂纹的主要原因   一是型腔温度高,模具零件易软化,使模具零件表面强度降低,在较大的冲击载荷作用下,局部的应力集中导致模具零件产生塑性变形和断裂而产生裂纹;二是锻造过程中,需要对锻模型腔壁进行润滑和冷却,而高温坯料又对型腔进行加热,急冷急热情况下会产生循环的交变热应力,长此以往则出现冷热疲劳裂纹。   4 延长锻模使用寿命的方法 根据叶片锻模的失效形式和裂纹产生原因,结合汽轮机叶片锻模的特点和使用情况,从以下几个方面延长锻模的使用寿命。 (1)型腔温度高。可以采用红硬性更好的模具材料,也可以采用表面堆焊红硬性更好的材料等方法。 (2)冲击载荷大。可以采用强度更高的模具材料或局部堆焊强度更高的材料;设计锻模时,避免模具型腔壁存在尖角,尽量增大圆角r,光滑过渡以减少应力集中。 (3)摩擦磨损。为了提高模具型腔壁表面的耐磨性,可以采用热喷涂、化学热处理、表面堆焊耐磨性更高的材料等提高型腔壁表面的硬度和强度,提高模具型腔壁的耐磨性;另外为减少摩擦,可以提高锻模型腔壁表面的粗糙度,锻造过程中增加润滑等措施,以减小摩擦。 (4)急冷急热。急冷急热使材料易产生热疲劳,为了提高锻模的抗热疲劳性能,可以采用在模具型腔壁表面堆焊抗热疲劳性能更好的材料以提高锻模的抗热疲劳性能。
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  • 发布时间:2020-08-01
        振动诊断实践   振动理论基础        第二节振动理论基础    三、振动频率    频率是振动特性的标志,是分析振动原因的重要依据之一,是判别振动性质的主要手段,而设备能否坚持运行取决于振动幅值与振动性质。    只要你对设备有足够的了解,那么该设备会出现什么样的故障,以及其所对应的振动频率就会了然于胸,两者相互对应将很快确定故障性质,是转子故障相关或冲击故障再或者与某零部件有关等等。   频率f是物体每秒钟内振动循环的次数,单位是赫兹[hz]。对转动机械来说,如存在转子不平衡振动,那么转子每旋转一周就是完成了一个振动过程,为一个周期,或者说振动循环变化了一次。周期t是物体完成一个振动过程所需要的时间,单位是秒[s],频率与周期互为倒数      例,某一机器的实际运行转速n为3000/min时,那么,转速频率f=n/60=3000/60=50hz,其工频为50hz,二倍频为100hz,半频为25hz。   从振动频率的定义我们可以看出,对于相同的振动幅值,其振动频率越高危害则越大。    故障性质不同代表着其振动频率的不同,比如,叶片的通过频率、齿轮的啮合频率、轴承故障特征频率等等,我们精密分析所用的频谱分析仪就是将通频振动分解为选频振动,提取频率特征,确定故障原因。例,假设鼓风机的工作转速为1500转,由3000转的电机通过皮带驱动,鼓风机在工作转速时振动剧烈。测试发现振动的主要频率成分为25hz,这说明造成振动的部位在鼓风机一侧,可以排除电机等因素。掌握这样一个基本的事实,就可以排除许多其它引起振动的原因。     我们现场常用的振动表所测量的是10—1000hz的通频振动,如图1-3所示          由图1-3可知黑色复杂的周期波形(通频),是由各单一周期波形(选频)合成而来,而每一周期波形对应着不同频率成分,经过fft变换显示在频谱分析仪上。    通频振动是原始的、未经傅立叶级数变换分解处理的、由各频率振动分量相互迭加后的总振动。其振动波形是复杂的波形。选频振动是从通频振动中所分解出来的、振动波形是单一正弦波的、某一选定频率的振动(如工频、0.5倍频、二倍频、…)。我们平日用的简易振动表测取的就是通频振动。    各种不同类型的故障所引起的振动都有各自的特征频率。例如,转子不平衡的振动频率是工频,齿式联轴器(带中间齿套)不对中的振动频率是二倍频,油膜涡动的振动频率是0.5倍频(实际上要小一点),等等。由各频率成分的幅值大小和分布情况,从中查找出发生了异常变化的频率,再联系故障特征频率探索构成振动激振力的来源,是判别振动故障类型通常采用的诊断方法。    但是反过来看,某种振动频率可能和多种类型的故障有关联。例如,动不平衡的特征频率是工频,但不能说工频高就是发生了动不平衡,因为某些轴承及对中不良等故障的振动频率也是工频。因此,频率和振动故障的对应关系并不是唯一的。为了得到正确的诊断结论,需要对各种振动信息进行综合分析。   下面简单介绍一下不同频率可能对应的振动故障: 工频在所有情况下都存在,工频幅值几乎总是最大,应该在其发生异常增大的情况下才视为故障特征频率。 工频所对应的故障类型相对较多。多数(60%以上)为不平衡故障,如转子发生机械损伤脱落(断叶片、叶轮破裂等)、结垢、初始不平衡,以及轴弯曲等;同时,相当数量(接近40%)为轴承故障,如间隙过大、轴承座刚度差异过大、轴颈与轴承偏心、轴承合金磨损等;此外,还有刚性联轴器的角度(端面)不对中,支座、箱体、基础的松动、变形、裂缝等刚度差异引起的振动或共振,运行转速接近临界转速等。    二倍频在所有情况下也都存在,幅值往往低于工频的一半,常伴有呈递减状的三倍频、四倍频、…,也应该在异常增大的情况下视为故障特征频率。  二倍频所对应的故障类型较为集中。绝大多数为不对中(含联轴器)故障,如齿式联轴器(带中间短接)和金属挠性(膜盘、叠片)联轴器的不对中、刚性联轴器的平行(径向)不对中,其中,既有安装偏差大所产生的冷态不对中,又有由温差产生的支座升降不均匀以及管道力所引起的热态不对中,以及联轴器损伤故障等;此外,还有概率较小的其它故障,如转子刚度不对称(横向裂纹),转动部件松动,轴承支承刚度在水平、垂直方向上相差过大等。    低频往往不存在或者以小幅值存在,在其大于3~5μm的情况下,低频所对应的故障类型相对复杂。可进一步分为两种类型,一种是分数谐波振动,频率为转速频率的整分数倍数,如1/2倍频、1/3倍频、…,且频率成分较多,多数为摩擦及松动故障,如密封、油封、油挡的摩擦,轴承瓦背紧力不够、瓦背接触面积偏小等;另一种是亚异步振动,频率为转速频率的非整分数倍数,相应的故障有旋转失速、油膜涡动、油膜振荡、密封流体激振,其中油膜振荡、密封流体激振为自激振动,是一种很危险、能量很大的振动,一般发生在转速高于第一临界转速之后,多数是在二倍第一临界转速以上,频率成分较为单一。     转子的临界转速就是转子的固有频率,其所对应的故障类型为油膜振荡、密封流体激振、临界转速区共振。      齿轮、轴承、叶片通过频率等特定频率,都有特定的计算公式,后续会有详细的解释。
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  • 发布时间:2020-08-01
    振动诊断实践    振动诊断        第二章 一般旋转设备故障诊断   二、振动分析的一般步骤      现场故障分析时,首先对信号特征进行识别,得出振动的表层原因;然后对信号特征做出机理分析,由此得出振动的深层次原因;再按故障机理寻找具体的振源,得出具体的振动原因;最后由具体的振动原因确定故障的来源   1.观察发展及变化  在分析和诊断故障时,应首先观察各监测参数的发展变化。为此,应注意积累和研究机器正常运行状态下的振动数据,包括基频的幅值和相位、次谐波和高次谐波的幅值和相位、其他重要频率分量的幅值等。对当前机器的振动信号,进行各种观察和分析时,应与正常运行状态下的振动进行比较。但首先确定是否是因运行参数的改变而引起的特征参数改变,如负荷是否有大的改变等。   2.设备的外部观察及测试  通过对设备的外部观察和测试,(如现场设备温度、声音、压力、转速、负荷、油温、振动等参数的不同变化以及发生的部位,)能够快速了解设备的整体运转情况,大概确定故障的类型及故障部位,对一些常见故障来说,甚至可以就此做出精准诊断。特别是对一些感官可察觉的问题,如地脚的断裂、叶轮的磨损、焊缝开裂等故障,更是简单有效,而单纯的信号分析反而容易将简单问题复杂化。    一般来说无论我们使用何种检测仪器,也无论我们运用什么诊断方法,仪器测量反映出的问题,必须在感官上能够得到合理地解释;同时感官发现的故障现象,在仪器上也必须有合理地反映,两者统一,可以基本确定故障原因,如果二者不能统一,则需要有合理的解释。   3.观察转速变化的振动响应    转速变化主要指可调速设备的转速变化和起动和停车过程,在这一过程中经历各种转速,振动信号能显示出故障与转速的关系,以此可区分不同故障。例如:图2-15为不平衡、不对中引起的振幅随转速变化的曲线。   因为设备部件转速与振动频率显著不同,依据振动频率可以很容易识别出故障源。显然,有人会问:“对于转速相同的直接联接设备怎么办?&dquo;这种情况,通常认为存在故障的部件振幅应该最大。例如,电动机和泵直接联接,电动机上的最大振幅为16mm/sec,而泵的振幅为2mm/sec。因为电动机的振幅是泵振幅的8倍之多,显然电动机是故障部位。     通常,故障部件是具有最大振幅的那个部件。随着与故障源距离的增加,激振力会逐渐耗散。当然,这个规则也有例外,例如立式泵,出水管道系统共振导致泵振动过大,这种情况下,激振力确实是由电动泵产生的,但是被管道系统的共振放大了。     这条规则的另一个例外直接联接的设备对中不良。物理学牛顿第三定律指出:“一个物体施加一个力在第二个物体上,第二个物体也会在第一个物体上产生大小相等,方向相反的作用力。&dquo;换句话说,“每个作用力都有大小相等方向相反的反作用力。&dquo;联轴器不对中,在驱动和被驱动部件之间的联轴器上产生一个力。结果,驱动设备和被驱动设备受到的反作用力基本相等,产生的振幅也就基本相同。驱动设备和被驱动设备振幅有略微差别的唯一原因,是这两个部件的质量和刚度有差别。但是,大部分联轴器不对中的情况,驱动设备和被驱动设备的振动基本一样。   4.根据振动方向判别故障原因   比较水平方向和垂直方向数据时,必须清楚设备是如何安装固定的,同时也要知道,轴承是如何安装固定在设备上的。振动分析人员应该对水平方向和垂直方向的相对刚度有个感性认识,设备安装在坚固的或刚性的支承上,与安装在高架结构或弹性隔振体上,如橡皮垫或弹簧体,它们之间的振动评价标准是有区别的。     假设风机固定在实心刚性混凝土基础上,基础固定在地平面坚固地基上,这表明设备是刚性安装,正常情况下,设备垂直刚度大于水平刚度。这时,对于如质量不平衡这样的普通故障,水平方向振幅大于垂直方向振幅。如果刚性安装的设备,垂直方向振动大于水平方向振动,就表明不正常了,可能是由于松动或强度低造成的。另一方面,如果同样的设备安装在弹簧体或橡皮垫上,出现垂直方向振幅大是正常的,不会认为结构存在问题。    另一个需要考虑的因素是水平和垂直方向振幅的比例。按道理讲,一般刚性安装的设备水平方向振幅相对垂直方向振动较大是正常的。然而,还应该分析水平和垂直方向振幅的比例是否正常,以判断是否预示着有其它故障。对于一个正常的质量不平衡响应,水平振幅和垂直振幅的比例为1:1,2:1,3:1或4:1都有可能,这取决于设备特定的安装固定方式。换句话说,对于刚性安装固定的风机、电动机或泵,由于质量不平衡引起1倍频振动,水平振幅是垂直振幅的4倍属于正常。如果比值超过4倍就可能不正常,一般预示着异常,如结构松动或共振。    一般惯例,任何时候轴向振幅超过了径向(水平或垂直)最大振幅的50%,就要考虑是否发生了不对中或轴弯曲。当然,如果轴向振幅相当大,也可能是由于共振或外伸端转子不平衡引起的。   5.振动频率及波形分析   每一种引发异常振动的故障源都产生一定频率成分的振动,可能是单一频率,也可能是一组频率或某个频带。根据振动信号的频率组成,可以很快排除一批不可能出现的故障,将注意力集中在几个可能的故障原因上。    波形分析具有简捷直观的特点,对振动的稳定性、刚度的对称性、是否存在冲击、有无干扰信号、是否存在调制现象等非常直观有效,一般可与频谱分析同时使用。   6.频率成分的相位分析      振动相位是故障分析的主要工具之一,与频谱分析相辅相成,是区别同频故障的主要手段。例如转频故障是现场设备最常见故障,但与其对应的故障类型有几十种,单从频谱上是难以区分的。例如不平衡、偏心、转子弯曲、联轴器不对中、机械松动等故障,都可以通过相位分析有效甄别。    另外转子的振型也是通过相位确定的:对刚性转子,两端轴承振动相位同相为圆柱形振动,反相为圆锥形振动;对挠性转子,两端轴承振动相位同相为一阶振型、三阶振型、…,反相为二阶振型、四阶振型、…。
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  • 发布时间:2020-07-31
    旋转失速是指由于气体介质的容积流量偏小,在离心式(及轴流式)风机的叶轮或扩压器流道中所发生的气流脉动现象。 干熄焦循环风机为离心风机,其工作状态受很多因素影响,当风机容积流量降低时,叶轮入口处气体的绝对速度降低,气体进入叶轮通道后的相对速度会与设计工况不一致,产生偏离而冲向叶片工作面,原来在靠近非工作面出口处就存在的气流脱离区因为更缺乏主流的推动而扩大,形成涡流团而阻塞叶片间的气流通道。脱离团使流入该叶道的气体受阻,只能改变方向流入相邻叶道。流入旋转方向前方叶道的气流冲向叶片非工作面,使原来的脱离区消失;流向后方叶道的气流冲向工作面,使非工作面处的脱离区扩大成脱离团而阻塞叶道。这样,脱离团在叶轮中便产生了移动。脱离团的移动方向始终与叶轮的旋转方向相反,但又随着叶轮一起转动,因此从绝对坐标系上来看,其旋转速度低于叶轮转速,所以称之为旋转失速,又称为旋转脱离。旋转失速现象实际上是喘振的前兆。 旋转失速的核心是气流脉动,而轴承振动是不会引起气流脉动的,也就是说,有无气流脉动现象是区别旋转失速与轴承故障的关键。旋转失速有如下个特点:① 声音异常,发出类似嘶吼的声音,注意倾听风机进出口管线上听是否有间歇性的气流脉动声;② 出口压力、进口流量向下波动,同时判断振动值的波动是否与气流脉动(及压力、流量的波动)同步;③ 电流波动;④ 轴承座振动不明显,风机壳体振动较为剧烈;⑤ 如果有振动频谱分析仪进行测量的话,通常来说。其频率范围,叶轮失速时为(0.5~0.8)倍频,扩压器失速时为(0.1~0.25)倍频; 造成旋转失速的根本原因是风机的入口容积流量偏低,造成流量偏低最重要是原因是叶轮流道、气流流道被堵塞,致使各叶片进风量不够,导致循环气体形成涡流,从而引起风机振动,在某种情况下会出现轴承座等振动现象不明显但风机外壳出现剧烈振动的现象,甚至将外壳撕裂。因此,干熄焦循环风机在运行中发出异音时,需着重检查2dc的除尘效果以及料位,同时结合粉尘浓度进行判断,轻微的旋转失速不会对机器造成过大的破坏,但要注意壳体连接部位以及轴承座的地脚螺栓,防止壳体连接部位撕裂和地脚螺栓松动。
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  • 发布时间:2020-07-31
    风机是把机械能转换为气体的压力能和动能的设备的简称,按照工作原理和气体的压力分类如下: 离心风机:  离心风机,气流轴向进入叶轮,径向流出风机,所以称之为离心式。 离心风机的主要特点: 主要用于压力高、流量小的工况 高效区范围小 靠挡板调节,损失较大 结构相对简单,维护方便   轴流风机: 轴流风机,气流轴向进入叶轮,轴向流出风机,通过风机的气流不会改变方向,所以称之为轴流式,轴流式风机的常见例子是日常用的电风扇。   轴流风机叶片的工作方式与飞机的机翼类似,但是,飞机是将升力向上作用于机翼上并支撑飞机的重量,而轴流式风机则固定位置并使空气移动。   轴流风机的主要应用于压力低、流量大的场合。 轴流风机的横截面一般为翼型。叶片可以固定的,也可以是可调节的。叶片角度可以调节是轴流风机的主要优势之一。 先进的轴流式风机能够在风机运转时改变叶片的角度,从而相应地改变流量,这种风机称为动叶可调轴流风机。 有的轴流风机叶片角度运行时是不可以调节的,但可以调节叶片前面的静态导叶,这类风机称为混流式风机,或者称为静调轴流风机。   动叶可调轴流风机: 动叶可调轴流风机是通过液压缸在风机运行时调节叶片的角度,从而改变风机的负荷,其结构如下面的示意图。 动叶可调轴流风机的主要特点: 高效区范围大 靠液压缸调节,动作准确、迅速 风机结构紧凑,体积小,重量轻 自动化程度高    静叶可调轴流风机: 静叶可调轴流风机,即混流风机,风机结合了轴流式和离心式风机的特征,气流在流过混流风机轮毂时气体受到叶轮轴向加速的作用力外,又受到叶轮的离心方向的作用力。其结构如下面的示意图。 静叶可调轴流风机的主要特点: 高效区范围小 靠执行机构调节静叶来改变负荷,调节精度低 结构相对简单 对磨损严重的应用 自动化程度高    固定叶片轴流风机: 固定叶片轴流风机,其叶片是不可以调节的,主要用于风压、风量不大的地方,比如地铁隧道风机等。 固定叶片轴流风机由于风机较小,叶轮一般直接挂在电机轴上,见下图。     风机按压力来分类的时候,压力低于15kpa的称为通风机,压力在15kpa到350kpa之间的称为鼓风机,压力高于350kpa称为压缩机。 
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  • 发布时间:2020-07-31
    风机比转数的定义: 风机的比转数是用来判断风机是否相似的一个重要参数,是表示相似风机各性能参数之间的综合特征数。比转数的公式推导来源于风机的相似定律。 风机比转数的说明: 由上面的公式可以看出,同一台风机在不同的工况下有不同的比转数,作为相似准则的比转数指的是风机最高效率点相对应的值。 比转数是由相似定律推导出来的,因此,几何相似的风机在相似工况下比转数是相等的,但反过来不一定成立。 比转速与转速完全是两个概念,比转数大的风机,转速可能很低,比转数小的风机,转速可能很高。   风机比转数的作用: 风机分类的依据:比转数的大小与叶轮形状和性能曲线有密切关系,不同的比转数代表了不同风机的结构与特点。 由公式可以看出,风机的流量越小,压力越高,比转数就越小,因此离心风机的比转数都比较小。对于离心风机,如果比转数越小,那么风压就需越大,则叶轮外径就越大。 同理,风机的流量越大,压力越低,比转数就越高,因此轴流风机的比转数都比较大。对于轴流风机,如果比转数越大,那么风机的流量就需越大,则叶轮外径就越大。 作为编制风机系列的依据:在编制风机性能曲线系列时,如果以比转数作为基础来编制风机的系列,就可以大大减少风机模型的数量,可以节约大量的人力物力。 是风机设计的基础:同前面所述,可以根据比转数的大小,把叶轮分为高压和低压型,比转数越小,为高压型,适合与流量小的风机;比转数越大,为低压型,适合与流量大的风机。可见,比转数成为叶轮形状的衡量尺度,在设计的时候都是以比转数为依据,来选择模型设计。
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  • 发布时间:2020-07-31
    矿井通风机的作用就是把地面新鲜空气送到井下,供工人呼吸,同时把有害气体从井下排出,使有害气体的浓度降到对人体无害的程度,在现代化煤矿中称通风机为“矿井的肺脏&dquo;,可见其重要性。风机的参数是风机选型的唯一依据,因此正确理解和计算风机的参数是风机选型的基础。 风机的主要参数包括气体流量、压力、温度、密度、气体介质、转速、功率、效率等,气体的流量、压力、密度是风机选型的三大参数,下面就详细解释一下部分主要参数的含义。 1 气体的流量 风机在单位时间内所输送的气体数量被称为流量,通常用q表示。风机的流量可以用体积流量和质量流量来表示,体积流量(qv)的单位是m3/s,质量流量(qm)的单位是kg/s。 qm=&ho;qv 其中&ho;为气体的密度,kg/m3 在流道内,通常质量流量是不变的,但由于介质密度的变化,所以流道内不同位置的体积流量是改变的。 通常都用体积流量来表示风机的流量。 需要注意的是,风机的体积流量与密度有关,密度与气体的状态(温度、压力等)有关,还与海拔有关,因此体积流量指的是一定状态下的气体流量。由于风机的进口和出口气体状态不一样,因此风机的进口体积流量与出口体积流量也是不同的。通常,风机的流量指的是风机的进口体积流量。 风机的体积流量按照气体的流速计算得到: qv=va  其中:  a为截面的截面积,m2     v为气体的流速,m3/s。速度取该截面的均方根值。 2 压力 为了进行正常通风,需要有克服矿井风道的阻力的压力,风机必须有这种压力。风机的压力分为静压、动压、全压。 风机静压ps是指气体对平行于气流的物体表面作用的压力,静压是克服矿井风道阻力的压力,静压是通过垂直于表面的孔测量出来的。 气体流动需要动能,把该动能转化为压力的形式即为动压pd, pd=1/2&ho;v2 其中:      &ho;为气体的密度,kg/m3      v为气体的流速,m3/s 全压为动压与静压之和。 p=ps pd 风机的全压升是指风机出口的全压与进口的全压之差。 &dela;p=p2-p1 风机的静压升是指风机出口的静压与进口的静压之差。    &dela;ps=ps2-ps1 3 密度的修正 风机输送介质的密度对风机的性能有很大的影响,风机的压力与介质的密度成正比,在风机选型的时候必须考虑密度的影响。 根据风机的相似定律,风机的压力与密度成正比。 所以风机提供的压力随密度的变小而减小,如下图示意。 可以看出,随着介质密度的减小,风机的性能也随之降低。 影响密度的因素: 1)  气体温度 2)  海拔高度(大气压力) 对矿井风机来说,因为井下的气体温度都差不多,可以按20度考虑。 海拔高度对密度的影响可以按下面的曲线查询,横坐标为海拔高度,纵坐标为密度。 4 风机效率 风机的效率是指被输送的介质的有功功率与电机功率的比值,其计算公式如下:     &ea;=kpq/n 其中: &ea;:风机效率 k:压缩系数,通常可以取0.99。 p:风机压力,pa   q:流量,m3/s   n:电机输入功率,kw 根据压力的不同,风机的效率可以用全压效率和静压效率来表示,上面公式中的压力如果使用全压,那么计算的效率就是全压效率;上面公式中的压力如果使用静压,那么计算的效率就是静压效率。 虽然对用户有用的是静压,但风要流动就必须有动压,因此使用全压效率来表示风机的效率更为合理,所以国内外大都使用全压效率。 风机效率是衡量风机是否节能的重要指标,风机的效率通常要按照gb/t10178-2006《工业通风机现场性能试验》进行。 5 矿井风机的选型 对于矿井来说,风机的作用是把井下的废气抽出来,因此风机需要克服风井的系统阻力,通常风井的系统阻力用井口负压ps1来表示,该井口负压指的是此处的静压。 风机选型时需要考虑从井口到风机出口的损失,包括: 风机风道的损失&dela;ps1、风机本体的损失&dela;ps2、过渡段的损失&dela;ps3、消音器的损失&dela;ps4等,如下图所示:   所以风机需要克服的总阻力为: ps=ps1 &dela;ps1 &dela;ps2 &dela;ps3 &dela;ps4 由于矿井风机的出口为敞开式排到大气中,因此出口的静压近似为零,所以风机的静压升近似与风机的总阻力相等: &dela;ps=ps 从上面的分析可以看出,风机必须考虑各项压力损失,才能满足井口的负压,如果风机供货商不考虑这些损失,仅按照风机的井口负压来选型,那么在实际运行中,风机是无法满足井口的负压的,这就意味着风机满足不了矿井需要的风量。 下面举例来说明一下: 某煤矿需要的风机参数如下: 风量:224m3/s 井口负压:3214pa 风机供货商需要根据风机的布置情况计算各项损失,经过计算损失如下: &dela;ps1=120pa &dela;ps2=130pa &dela;ps3=90pa &dela;ps4=150pa 所以风机的静压升为: &dela;ps=ps=ps1 &dela;ps1 &dela;ps2 &dela;ps3 &dela;ps4=3704pa。 风机静压升为井口负压得1.15倍,风机选型时静压升应按照3704pa来选型,而不是井口负压3214pa。   6 结束语    通过上面对风机基本参数的解释,定义了风机的流量、压力、效率等参数,明确了各项参数的意义,并针对矿井抽出式风机根据井口负压得选型进行了分析,风机的选型静压升需要考虑井口负压和各项损失之和,这样如果不同风机供货商都按照上面的方法来计算风机,基准点都是一致的,可以确保所选的风机满足矿井的需求,同时也可以在同一基准下比较不同供货商的风机性能,比如风机的效率。    
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  • 发布时间:2020-07-31
    轴流风机叶片是机翼型叶片,运行过程中叶片产生的压力升依赖于进气角a( 见下图)。正常情况下,气流以一定的角度进入叶片后,气流将沿着叶片的表面运动,当此角度小于一定的临界值(与叶片形状有关)时,,压力升基本上与进气角a成正比,只要 a低于这一临界值(如下图 中的上面两个图),空气将沿着叶片表面流动。但一旦 a超过这一临界值气流将离开叶片的弧形表面形成湍流,同时风机压力陡降,这就是失速。 失速区并不是固定不动的,而是在叶片之间移动。如叶片2、3、4失速,这些叶片之间的气流就会减小甚至完全停止。这样,这些叶片之间就不会有压力升,气流甚至流回叶轮的吸气侧,从而在这些叶片附近产生一个气流变化很大的区域,如上图所示。随着空气被驱动进到这个区域附近,叶片5的进气角也将增大,导致该叶片进入失速区。相反,叶片2的进气角减小使它脱离失速区。这样,失速区将沿着叶片5 的方向迁移。这种现象被称作“旋转失速&dquo;。 风机失速的现象: 噪声增大; 外壳振动加剧 大多情况下振动量大于正常运行条件下的振动。 风机失速时对机械结构会有很大的损害,如果长时间运行,会导致叶片断裂,轴承损坏等事故,因此风机严禁失速运行。 风机的失速要以预防为主,一般要安装风机失速检测装置,一旦发现失速信号产生,要马上降低风机负荷,比如减小叶片角度等,使风机先脱离失速区,然后再检查导致风机失速的原因。 风机的失速一般都是因为系统的阻力突然增加导致的,因此解决风机失速主要是检查系统阻力增加的原因,比如挡板门误操作、入口滤网的堵塞等等。  
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  • 发布时间:2020-07-30
    流量计是污水处理中经常会使用到的仪表之一。流量计根据工作原理有很多种,选型时需要根据实际工况来选择合适的流量计。下面我们就来聊一聊污水处理常用的6种流量计。   一、电磁流量计   电磁流量计是基于电磁感应原理而工作的流量测量仪表。其由传感器和变送器组成。     1.知名品牌   知名品牌主要有e h,科隆,横河,罗斯蒙特,西门子,艾默生,abb等。   2.工作原理   电磁流量计基本原理为:在一般非导磁材料做成的管道外面,安装有一对磁极n和s,用以产生磁场。当导电液体流过管道时,因流体切割磁力线而产生了磁感电动势,此感应的电势由与磁极垂直方向的两个电极引出,当磁场的强度不变,管道直径一定时,这个感应电势的大小仅与流速有关,将此感应电势的大小传给显示仪表,就能读出流量。   3.优点   1)测量导管内无可动部件和阻流体,因而压损很小,无机械惯性,故反应灵敏;   2)可测范围宽:量程比一般为10:1,最高达100:1,流速范围一般为1-6m/s,可扩展到0.5-10m/s;流量范围可从90ml/h到十几万m3/h;管径范围可从2mm到2400mm或3000mm;   3)可测含有固体颗粒、悬浮物或酸、碱、盐溶液等有一定电导率的液体体积流量,也可测脉动流量,并可进行双向测量;   4)流量信号与流体体积流量之间有线性关系,故仪表具有均匀刻度;且流体的体积流量与介质的物理性质、流动状态无关,故电磁流量计只需用水标定后,即可用来测量其他导电液体的体积流量而无需修正;   5)与其他大部分流量仪表相比,前置直管段要求较低。   4.缺点   1)使用温度和压力不能太高;   2)应用范围有限,不能用来测量气体、蒸汽和石油制品等非导电流体及含有较多较大气泡的流体的流量;   3)流速和速度分布不符合设定条件时,将产生较大的测量误差;   4)当流速过低时,要把与干扰信号相向数量级的感应电势进行放大和测量是较困难的,且仪表也易产生零点漂移;   5)电磁流量计的信号比较弱,外界略有干扰就能影响测量的精度。   二、超声波流量计   超声波流量计是通过检测流体流动时对超声束(或超声脉冲)的作用,以测量体积流量的仪表。   1.知名品牌   知名品牌主要有罗斯蒙特、e h、科隆、弗来克森、ge、松下等。   2.工作原理   声波在流体中传播,顺流方向声波传播速度会增大,逆流方向则减小,同一传播距离就有不同的传播时间。传播时间法就是利用传播速度之差与被测液体流速之关系求取流速,并结合管径得出流量。   3.优点   1)超声波流量计可作非接触测量,夹装式换能器超声波流量计可无需停流载管安装,只要在待测管道外部安装换能器即可,即可以在不能断流或不能打孔的已有管道上用超声波流量计测量流量;   2)超声波流量计为无流动阻桡测量,无额外压力损失;   3)测量计的仪表系数可以从实际测量管道及声道等几何尺寸计算求得,即可采用干法标定,除带测量管段式外一般不需作实流校验;   4)超声波流量计适用于大型圆形和矩形管道,且原理上不受管径限制,其造价基本上与管径无关;   5)多普勒超声波流量计可测量固相含量较多或含有气泡的液体。   4.缺点   1)传播时间法中超声波流量计只能用于清洁液体和气体,不能测量悬浮颗粒和气泡超过某一范围的液体;反之多普勒法lsf只能用于测量含有一定异相的液体;   2)外夹装换能器的超声波流量计不能用于衬里或结垢很厚的管道,以及不能用于衬里(或锈层)与内管剥离(若夹层夹有气体会严重衰减超声信号)或锈蚀严重(改变超声路径〕的管道;   3)多普勒法超声波流量计多数情况下测量数度不高;   4)不能用于管径小于dn25mm的管道。   三、插入式涡轮流量计   插入式涡流轮量计主要由涨圈、叶轮、后导向件、涡轮头外壳、限位片伐柄、变送器安装螺栓插入杆锁紧螺栓定位杆信号传输线组成。     1.知名品牌   插入式涡轮流量计知名品牌主要有法米特、e h、横河等。   2.工作原理:   在流体流动的管道内,安装一个可以自由转动的叶轮,当流体流过被测管道时,推动涡轮头中的叶轮旋转,在较宽的测量范围内,叶轮的旋转速度与被测管道中的流量正成比例、利用阻磁组式检出器检出叶轮的转速和转速的电脉冲信号,经前置放大器放大后传至显示仪表,即可测得瞬时流量和总量。   3.优点   1)涡轮头直接接触水测量比较准确,信号经前置放大板放大以后可以传到中心控制室;   2)流量计体积小,可以测量大流量,而且在测量流量的同时还可以较精密地测量累积流量;   3)费用低,一套涡轮头大概只要400元。   4.缺点   因维修问题计数无法连续,输出信号0一10ma,没有串行通讯接口。   四、转子流量计   转子流量计是改变流体的流通面积来保持转子上下的差压恒定,故又称为变流通面积恒差压流量计,也称为浮子流量计。   1.知名品牌   知名品牌主要有德国meise、横河、德威尔、科隆、横河、克罗尼等。   2.工作原理   转子流量计是根据节流原理测量流体流量的。在一根由下向上扩大的垂直锥管中,圆形横截面的浮子的重力是由液体动力承受的,浮子可以在锥管内自由地上升和下降。在流速和浮力作用下上下运动,与浮子重量平衡后,通过磁耦合传到与刻度盘指示流量。   3.优点   适用于小管径和低流速;工作可靠、维护量小、寿命长;对于下游直管段要求不高;有较宽的流量范围度10:1;就地型指针指示接近于线性;智能型指示器带有lcd液晶显示,可显示瞬时、累积流量,还可输出脉冲、输出报警;带有温度补偿。   4.缺点   1)有玻璃管易碎的风险;   2)大部分结构浮子流量计只能用于自下向上垂直流的管道安装;   3)应用局限于中小管径,普通全流型浮子流量计不能用于大管径;   4)使用流体和出厂标定流体不同时,要作流量示值修正,如实际使用流体密度、粘度与之不同,流量要偏离原分度值,要作换算修正。   五、节流式流量计   节流式流量计是一种典型的差压式流量计,是前期工业生产中用来测量气体、液体和蒸气流量的最常用的一种流量仪表。   1.知名品牌   节流式流量计知名品牌主要有bioba、abb、艾默生、科隆(kohne)、西门子(siemens)等。   2.工作原理   在流体管道中参加一孔板节省件,通过导压管引入压差变送器测出节省件上、下游的压差,依据所测的压差通过核算即得出流量的瞬时值。   3.优点   1)节流件标准孔板结构易于复制,简单,牢固,性能稳定可靠,使用期限长,价格低廉;   2)节流式应用范围极为广泛,全部单相流体,包括液、气、蒸汽皆可测量,部分混相流,如气固、气液、液固等亦可应用,一般生产过程和管径、工作状态(压力、温度)皆有产品;   3)配件各厂家皆可通用,若是国际标准的且可不用标定;   4)安装维修方便,不像普通差流量计那样,较长的引压管线,易漏、易堵、易冻结;   5)不存在零点漂移问题。   4.缺点   1)测量的重复性、精确度属于中等水平;   2)范围度窄,因仪表信号与流量成平方关系,一般范围度仅能达3:1~5:1;   3)现场安装条件要求较高,如需较长的直管段,较难满足;   4)引压管路为薄弱环节,易产生泄漏、堵塞、冻结及信号失真等故障;   5)压损大。   六、靶式流量计   靶式流量计于六十年代开始应用于工业流量测量,主要用于解决高粘度、低雷诺数流体的流量测量。   1.知名品牌   靶式流量计知名品牌主要有omega、希尔顿、赛德、ecfluid等。   2.工作原理   当介质在测量管中流动时,因其自身的动能与靶板产生压差,而产生对靶板的作用力,使靶板产生微量的位移。其作用力的大小与介质流速的平方成正比,靶板所受的作用力经靶杆传递,使传感器的弹性体产生微量变化,从而打破贴片电容组成的电桥平衡,产生与流量在靶板上作用力对应的电压信号。   3.优点   1)计量规模宽,流速低,特别适合大管径、高低压气体或液体的测量;   2)具有一体化温度、压力补偿,直接输出质量或标方流量;   3)具有可选小信号切除、非线性修正、滤波时间可选择;   4)安装简单方便,重复性好,测量快速,极易维护;   5)耐脏污、耐高温、灵敏度高、抗阻塞抗干扰,抗杂质等能力特强;   6)压力损失小。   4.缺点   1)不适合流体开关非常频繁的工况,持续工作的情况下应用较好;   2)精度不是很高,一般做为过程控制类计量仪表,贸易结算慎用;   3)量程窄,一般仪表均为10:1的范围度;   4)由于靶式流量计靶片及靶杆有自重,安装好后必须重新设置零点。
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  • 发布时间:2020-07-30
    随着节能减排政策不断深入人心,很多企业都打算利用污水站的沼气部分代替天然气,进入锅炉燃烧或发电。那么,沼气利用前的硫化氢脱除工艺(脱硫),就成为工厂和站长们的选择难点。当前,比较常用的工艺有干法脱硫、湿法脱硫和生物脱硫,本文就将三种工艺为您做一个简单的说明和对比。   一、常见的脱硫工艺   1.干法脱硫         沼气从脱硫塔的一端,经过填料层(主要成分是活性炭和氧化铁)净化后,从另一端流出。硫化氢与填料层的氧化铁发生反应,生成硫化铁;待氧化铁反应结束后,可进行再生。   脱硫原理: fe2o3 &middo;h2o 3h2s=fe2s3  4h2o   再生原理: fe2s3  3/2o2 3h2o=fe2o3 &middo;h2o 2h2o 3s   2.湿法脱硫   湿法脱硫是将沼气送入洗涤塔,经碱性溶液洗涤吸收后流出,洗涤液进入富液槽、再生槽,通过使用化学药剂方法催化、氧化,最终将硫化物转化为单质硫(硫泡沫),吸收液可以再生循环使用。   工艺流程示意图如下:   3.生物脱硫   生物脱硫也是湿法脱硫的一种,与上述湿法脱硫的催化氧化工艺相比,最大区别是使用硫杆菌替代化学催化剂,将硫化物直接氧化成硫单质。     反应原理: h2s oh-= hs-  h2o hs-   1/2o2= so  oh-     工艺流程示意图如下:     二、常见沼气脱硫工艺比较       干法脱硫 湿法脱硫 生物脱硫 适用范围 沼气流量小 浓度较低 沼气流量大 浓度较高 沼气流量大 浓度较高 装机功率 无 高 湿法30-50% 运行成本 高,需定期更换填料 中 少量电费 占地面积 很小 设备多 占地大 比干法略大 运行管理 运行简单 无人值守 设备多 需专人管理 全自动运行 可无人值守 备注 定期更换填料,工作强度大 机电设备多     说明:   1)干法脱硫多用于硫化氢处理负荷小,或者对脱硫效果要求很高的工况。这时,干法脱硫多用于湿法脱硫或者生物脱硫之后,进一步脱硫。   2)在制定脱硫效果时,建议根据后续设备(锅炉或发电机)对硫化氢浓度的限制,以及沼气与天然气消耗量的比例,制定一个合理的脱除效果。我们通常建议最终的硫化氢含量控制在25~100ppm。   以上,我们介绍了三种最常用的脱硫工艺,这三种工艺各有优缺点。在实际工作中,请大家根据实际情况,灵活使用,选择合适的工艺。若您有任何疑问,欢迎和我们联系。
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