[实用新型]离心通风机及包含该离心通风机的空调器

说明书

技术领域

本实用新型涉及气体输送机械领域，具体而言，涉及一种离心通风机及包含该离心通风机的空调器。

背景技术

离心式通风机是一种应用广泛的气体输送机械，广泛应用于工业通风、除尘、化工、暖通等领域。多翼离心风机因结构紧凑、压力系数高、噪音低而被广泛应用于空调器中。多翼风机独特的结构特点、叶轮的高速旋转以及流道复杂的、非对称性的几何形状，再加上实际流体具有粘性，都使风机内部流动呈现出很复杂的三维特性。多翼离心风机内部的压力脉动、尾流、边界层分离和漩涡脱落对离心风机的气动特性和噪音特性有很大影响。

在实际运行中离心通风机的内部流动情况非常复杂，目前纯理论的方法还很难精确地计算出其各流通部分的流动情况以及流动损失。特别是当离心通风机在流道阻力增大或部分负荷下运行时，流道内会出现非稳态流，伴随着非稳态流的发生过程，风机性能显著降低，流道内的气流压力脉冲幅值明显增加，频率减小，且脉动频率为低频。而叶片、风机的固定装置的固有频率有倍数关系，非稳态流会对风机叶轮、叶片、风机固定装置以及系统管道产生非稳态空气动力激振，对叶片机械的性能和寿命造成极为严重的影响，引起整机振动大，导致异常噪声。通常离心风机的非稳态流源有进口涡流、旋转失速、喘振，旋转失速产生的振动比喘振小，但远比非稳态进口涡流要强烈，而旋转失速与风机的内流特性密切相关。

通风机的工作状态是由进口压力、进气温度、转速和流量决定的，设计工况下，通风机内部气体流向合理，流速稳定。在机器运行中，如果离心通风机进口导流板开度调节不当或叶轮流道、气流流道、过滤网等阻塞，将会导致实际流量小于设计流量。这时进入叶轮的气流方向会发生改变，在叶片的非工作面附近形成气流漩涡和脱体团，气流漩涡的存在及其对流道进气流的挤压，使得相邻流道叶片的气流冲角交替增大和减小，气流脱体团依次循环发生，此时叶轮完全处于失速状态，其运动方向与叶轮旋转方向相反。研究和实验表明，由于离心风机固有的入口流速分布不均现象，旋转失速会优先出现在靠近出口的叶片流道中。旋转失速引起流道和风机整体振动的主要原因，是因为叶轮旋转失速内部流动状态，导致叶轮做负功，叶片流道出口压力达不到压力要求，在叶轮出口和管道处产生压力脉动。通过对离心风机振动信号的小波包解调分解等振动信号处理技术，可以对旋转失速产生的频率进行识别。研究表明，旋转失速产生的基频，叶轮失速在0.5～0.8旋转频率范围内，导流器失速在0.1～0.25转频范围内。在振动频率上，不同于低频喘振，也不同于高频带的非稳定进口涡流。旋转失速是涡轮流体机械叶轮导流器区域的一种非稳态流动，因此可以通过对导流器的优化设计，避免叶轮进入旋转失速。

通常导流器的调节量不会使旋转失速的频率产生明显变化，在一定开度下，失速频率与流量成斜率极小的线性关系；在小流量的情况下，失速频率会出现频率阶跃现象。如图1和图2所示，离心通风机包括叶轮叶片1’，蜗壳2’，还可以包括导流器3’。在采用进口导流器3’调节的离心通风机中，随着导流器3’调节量的增大，进口涡流频率明显增大，对旋转失速的延缓作用明显加强。因此，如何设计离心通风机的进口导流器结构，对离心风机的性能和噪声有着很大的影响。目前离心风机的进气口一般有圆筒形、圆锥形、弧形、锥弧形、弧筒形和锥弧形等几种结构型式，进口导叶的形状通常为轴向或径向叶片状，主要在压缩机中使用，在单级通风机中，几乎是不用导叶的。在工程实际中，许多单级离心通风机，由于特殊的流道结构和阻力，也会发生旋转失速，对于有特殊振动和噪声要求的工业通风或空调暖通设备来讲，就会降低风机的性能。

在前向多翼离心风机进口导流圈的出口会产生涡流，其背面也有大量的回流涡流，同时由于叶轮内部的周向静压分布不均，导致进口气流分布不均，气流经过导流圈后，通常会产生大尺度涡流涌入叶轮叶片前缘。在上述因素的综合作用下，叶轮沿周向的叶片进口气流冲角大小存在巨大差异，特别是靠近蜗壳出口区域，气流冲角紊乱，导致了叶片因冲角变化而引起的渐次失速扰动。当叶片进口角设计不够合理或进出风口阻力过大时，叶轮产生严重的旋转失速现象，叶轮出口和风道内产生非稳态流，噪声、振动增大，音质恶化。

实用新型内容

本实用新型旨在提供一种离心通风机，能够有效避免离心通风机叶片和导流器区域旋转失速，改善导流圈出口气流周向均匀性，使得离心风机进出风均匀稳定，降低风机噪声，改善音质，提高性能和可靠性，降低成本，同时也保证在较宽流量范围内高效可靠。