通過(guò)應(yīng)用葉輪、蝸殼等元件的研究成果，以及進(jìn)一步提高制造精度，力求使各種通風(fēng)機(jī)的效率平均提高 5% ～ 10% 。有的離心通風(fēng)機(jī)已采用了三元葉輪，效率提高 10% ；大型離心通風(fēng)機(jī)出現(xiàn)了采用較大直徑和較窄寬度葉輪、較高轉(zhuǎn)速的高效結(jié)構(gòu)，其最高效率可達(dá) 87% 以上；效率較高的軸流式通風(fēng)機(jī)，最高效率已達(dá) 92% 。從而使產(chǎn)品本身就是節(jié)能產(chǎn)品。 在運(yùn)行中的調(diào)節(jié)節(jié)能方面，除了采用較先進(jìn)的動(dòng)葉可調(diào)、雙速電動(dòng)機(jī)、液力耦合器及交流電動(dòng)機(jī)的各種方法調(diào)速外，對(duì)大型通風(fēng)機(jī)又出現(xiàn)了調(diào)速節(jié)能的新裝置——多級(jí)液力變速傳動(dòng)裝置 MSVD （ Multi Stage Variable Speed Drive ）。
未來(lái)將會(huì)大力開(kāi)展節(jié)能型鼓風(fēng)機(jī)的研制工作。如日本對(duì)蝸殼及葉輪等通流部分的形狀做了適當(dāng)改進(jìn)，有效地防止了渦流及流動(dòng)分離的產(chǎn)生，其絕熱效率比原來(lái)的鼓風(fēng)機(jī)提高 5% ～ 10% ；瑞士制造的大流量離心式鼓風(fēng)機(jī)，每級(jí)均設(shè)有進(jìn)口導(dǎo)葉，其多變效率亦達(dá) 82% ；日本制造的多級(jí)離心式鼓風(fēng)機(jī)，采用進(jìn)口導(dǎo)葉連續(xù)自動(dòng)調(diào)節(jié)后，節(jié)能率達(dá) 20% ；高速單級(jí)離心式鼓風(fēng)機(jī)采用高周速、高壓比、半開(kāi)式徑向三元葉輪后，其效率可提高 10% ；還有的在鼓風(fēng)機(jī)主軸的另一端設(shè)有尾氣透平，回收尾氣排放時(shí)的膨脹功來(lái)達(dá)到節(jié)能目的。 高爐煤氣余壓回收透平發(fā)電裝置（ Top Gas Pressure Recovery Turbine ，簡(jiǎn)稱 TRT 裝置），是利用高爐爐頂煤氣壓力能經(jīng)透平膨脹做功，驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)的能量回收裝置。該裝置既節(jié)能，又符合環(huán)保要求。目前，該裝置發(fā)展最快、水平最高的是日本。
離心式壓縮機(jī)將會(huì)越來(lái)越多地采用三元流動(dòng)葉輪，使效率平均提高 2% ～ 5% 。如美國(guó)研制出的管線壓縮機(jī)的 3 種大流量三元葉輪，葉輪效率可達(dá) 94% ～ 95% ；日本的單軸多級(jí)離心壓縮機(jī)的效率水平也進(jìn)一步提高，其首級(jí)的大流量半開(kāi)式三元葉輪的絕熱效率達(dá) 94% 。其調(diào)節(jié)方式將會(huì)更多地采用汽輪機(jī)或燃汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)，以改變轉(zhuǎn)速來(lái)達(dá)到節(jié)能的目的。
國(guó)內(nèi)在風(fēng)機(jī)節(jié)能工作中采取的主要措施
（ 1 ）推廣使用高效節(jié)能風(fēng)機(jī)。改造低效的舊式風(fēng)機(jī)，開(kāi)發(fā)高效的系列化的節(jié)能風(fēng)機(jī)，并在國(guó)民經(jīng)濟(jì)各個(gè)領(lǐng)域推廣使用，是風(fēng)機(jī)節(jié)能的根本措施。
（ 2 ）更換使用中的舊風(fēng)機(jī)。對(duì)使用效率低又沒(méi)有改造價(jià)值的風(fēng)機(jī)，采取逐步淘汰的措施。
（ 3 ）盡可能地采用經(jīng)濟(jì)性好的調(diào)節(jié)方法。
（ 4 ）利用引進(jìn)技術(shù)開(kāi)發(fā)高效節(jié)能風(fēng)機(jī)。經(jīng)過(guò) 20 多年的努力，風(fēng)機(jī)制造企業(yè)對(duì)此已做了大量工作。例如，上海鼓風(fēng)機(jī)廠和沈陽(yáng)鼓風(fēng)機(jī)廠分別引進(jìn)了德國(guó) TLT 公司和丹麥諾文科公司的動(dòng)葉可調(diào)軸流通風(fēng)機(jī)技術(shù)；成都電力機(jī)械廠和沈陽(yáng)鼓風(fēng)機(jī)廠引進(jìn)了德國(guó) KKK 公司的靜葉可調(diào)軸流通風(fēng)機(jī)技術(shù)；武漢鼓風(fēng)機(jī)廠引進(jìn)了日本三菱重工的動(dòng)葉可調(diào)軸流通風(fēng)機(jī)技術(shù)；廣州風(fēng)機(jī)廠引進(jìn)了丹麥諾文科通風(fēng)設(shè)備有限公司的軸流和離心通風(fēng)機(jī)技術(shù)；石家莊風(fēng)機(jī)廠引進(jìn)了日本荏原濱田送風(fēng)機(jī)株式會(huì)社 NEW3S 4 個(gè)系列離心通風(fēng)機(jī)產(chǎn)品技術(shù)及加工工藝技術(shù)；沈陽(yáng)鼓風(fēng)機(jī)廠引進(jìn)了意大利新比隆公司 MCL 、 BCL 、 PCL 3 個(gè)系列的離心壓縮機(jī)及日本日立公司 DH 型離心壓縮機(jī)技術(shù)；陜西鼓風(fēng)機(jī)廠引進(jìn)了瑞士蘇爾壽公司的軸流壓縮機(jī)技術(shù)；長(zhǎng)沙鼓風(fēng)機(jī)廠引進(jìn)了日本大晃機(jī)械工業(yè)株式會(huì)社的羅茨鼓風(fēng)機(jī)技術(shù)。
離心風(fēng)機(jī)氣動(dòng)噪聲研究方法的分析與建議
1.離心風(fēng)機(jī)的噪聲以氣動(dòng)噪聲為主，在性質(zhì)上可以分為離散噪聲與寬帶噪聲。其氣動(dòng)噪聲主要由氣體與葉輪葉片以及蝸殼的相互作用產(chǎn)生，并通過(guò)進(jìn)、出氣通道加以傳播。蝸殼內(nèi)部的三維非穩(wěn)定流場(chǎng)以及殼體的特殊形狀使得對(duì)其開(kāi)展研究變得困難。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外專家如： Lowson 、 Wan-Ho Jeon 等都針對(duì)離心風(fēng)機(jī)噪聲做了很多研究，在發(fā)聲機(jī)理和聲源傳播、數(shù)值模擬、測(cè)試技術(shù)等方面都取得了不少突破，但仍有很多需要進(jìn)一步改進(jìn)和完善之處。本文綜合了近年來(lái)國(guó)內(nèi)外大量文獻(xiàn)的理論計(jì)算和試驗(yàn)研究方法，同時(shí)提出了新的建議。
2. 理論計(jì)算方法
2.1 點(diǎn)源模型
對(duì)于風(fēng)機(jī)而言，點(diǎn)源模型是一種十分有用的技術(shù)。這種近似的準(zhǔn)則是，所要研究的最高頻率的波長(zhǎng) λ 應(yīng)該遠(yuǎn)大于聲源的物理尺寸L。為滿足這個(gè)準(zhǔn)則要求，對(duì)發(fā)射較高頻率噪聲的葉片，在應(yīng)用點(diǎn)源模型時(shí)，可將每個(gè)相關(guān)面積或相關(guān)體積視為一個(gè)小尺寸的孤立聲源，將風(fēng)機(jī)葉片用沿著葉片展長(zhǎng)分布的孤立點(diǎn)源的總和來(lái)模擬。目前有人研究了自由聲場(chǎng)旋轉(zhuǎn)點(diǎn)聲源的聲學(xué)特性;Lowson 通過(guò)波動(dòng)方程推導(dǎo)出了運(yùn)動(dòng)點(diǎn)源產(chǎn)生的聲場(chǎng)公式，該公式適合于葉片上的每個(gè)微元體，然后對(duì)葉片上的所有微元求積分就可以求出葉片運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的聲場(chǎng)。但擬定葉片微元的點(diǎn)源尺寸是一個(gè)難題，而且一般來(lái)說(shuō)風(fēng)機(jī)葉片都不是直葉片，甚至在空間有很大扭曲，用點(diǎn)源模型進(jìn)行模擬容易產(chǎn)生較大誤差。另外，上述研究針對(duì)的是自由聲場(chǎng)，而離心風(fēng)機(jī)必須考慮蝸殼的影響。
2.2 蝸舌的尖劈模擬
靜止平板尾緣紊流邊界層聲發(fā)射的理論計(jì)算公式早已得出，但用于葉輪機(jī)械噪聲還需進(jìn)一步改進(jìn)。陸桂林考慮了葉片旋轉(zhuǎn)對(duì)聲發(fā)射的影響，并結(jié)合有關(guān)試驗(yàn)資料，引入葉片幾何參數(shù)的組合關(guān)系式，推導(dǎo)出了一個(gè)有 個(gè)葉片的離心風(fēng)機(jī)葉輪葉片尾緣紊流邊界層聲發(fā)射計(jì)算公式。這些都是在無(wú)蝸殼假定下噪聲計(jì)算 公式的推導(dǎo)。為了模擬有蝸殼存在的情況，Wan-Ho Jeon 在葉輪附近放置一個(gè)尖劈模擬蝸舌，以它來(lái)作為產(chǎn)生離散噪聲的聲源。
通過(guò)此模型計(jì)算出流場(chǎng)，然后用非定常的伯努利方程計(jì)算出作用在葉片微元上所受的力， 最后利用 Lowson 導(dǎo)出的任意運(yùn)動(dòng)點(diǎn)源的聲場(chǎng)公式計(jì)算聲壓： 運(yùn)用該模型進(jìn)行風(fēng)機(jī)噪聲的數(shù)值模擬可以得到很多有價(jià)值的數(shù)值計(jì)算結(jié)果，改變其中一些參數(shù)，如葉片數(shù)，葉輪旋轉(zhuǎn)速度和葉輪與尖劈之間的間隙等來(lái)重新進(jìn)行計(jì)算，并加以比較可以分析葉片通過(guò)頻率噪聲的影響因素，對(duì)離心風(fēng)機(jī)的降噪有指導(dǎo)意義，尤其是對(duì)分析離散噪聲的成因及其降噪方法有著比較重要的作用。但是它只能模擬風(fēng)機(jī)的基頻噪聲，且仍沒(méi)有考慮完整蝸殼的存在。 [next]
2.3 基于寬頻噪聲的模擬
寬頻噪聲也稱作渦流噪聲，它主要取決于對(duì)應(yīng)的流場(chǎng)。至今尚未看到與離心風(fēng)機(jī)蝸殼內(nèi)部完整流場(chǎng)所對(duì)應(yīng)的聲場(chǎng)解，所以渦流噪聲很多都還是實(shí)驗(yàn)研究或者理論上的定性分析。
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