毕业设计具有自排污特性的酸烟抽风机轴封设计.docx
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毕业设计具有自排污特性的酸烟抽风机轴封设计
四川理工学院毕业论文
具有自排污特性的酸烟抽风机轴封设计
学生:
学号:
专业:
过程装备与控制工程
班级:
2009.4
指导教师:
四川理工学院机械工程学院
二O一三年六月
四川理工学院
毕业设计(论文)任务书
设计(论文)题目:
具有自排污特性的酸烟抽风机轴封设计
院:
机械工程学院专业:
过程装备与控制工程班级:
2009.4学号:
学生:
指导教师:
接受任务时间2013.03.01
系主任(签名) 院长(签名)
1.毕业设计(论文)的主要内容及基本要求
了解目前国内外硝酸制造和硝化反应等生产工艺,并对生产过程中使用的抽风机情况进行调研分析;针对F9-19系列防腐风机,就轴封存在的问题及酸烟的特性,应用负压密封原理改进风机轴封结构,并确定抽风机抽液支管、抽气和负压总管位置确定,进行抽风机轴封最大间隙与负压管径的匹配分析计算;绘制出抽风机轴封改进装置图。
2.指定查阅的主要参考文献及说明
〔1〕李庆宜.通风机[M].北京:
机械工业出版社,1982.
〔2〕陈匡民.流体动密封[M].成都:
成都科技大学出版社,1990
〔3〕顾永泉.,机械端面密封[M].东营:
石油大学出版社,1994
〔4〕黄振华等.压缩机与风机密封[M].北京:
机械工业出版社,1988,11.
〔5〕《机械设计手册》,机械工业出版社
〔6〕期刊主要有:
《风机技术》、《润滑与密封》、《安徽化工》、《山东化工》
3.进度安排
设计(论文)各阶段名称
起止日期
1
资料收集,阅读文献,完成开题报告
3月2日至3月20日
2
完成所有结构设计和设计计算工作
3月21日至4月21日
3
完成所有图纸绘制
4月22日至5月22日
4
完成设计说明书
5月23日至6月1日
5
完成图纸和说明书的修改,准备毕业答辩
6月2日至6月10日
摘要
本次设计通过对硝酸制造和硝化反应等生产工艺中F9-19系列防腐风机轴封泄漏的问题及酸烟的特性的研究,对硝酸制造和硝化反应等生产工艺中使用的F9-19系列防腐风机进行轴封的改进设计。
通过选择新的轴封材料、改进轴封设计,应用负压密封原理改善风机的轴承设计缺陷,改善风机的密封性能将抽风机轴封泄漏率降低到最小值,提高风机的效用以适应现代化工行业的需求。
在设计过程中,计算并确定抽风机抽液支管、抽气和负压总管位置等。
对进行该型号抽风机轴封最大间隙与负压管径的匹配分析计算,绘制出抽风机轴封改进装置图。
本次抽风机轴封结构设计改进兼顾了新型、高效、制造难度低、造价低廉等特性,使用新型的负压密封技术,在实际的应用过程中将起到非常重要的作用。
关键词:
抽风机;轴封结构;泄漏;酸烟特性;改进;负压密封
ABSTRACT
Thedesignandmanufactureofnitricacidbynitrationofotherproductionprocessss-es.F9-19seriesofantifanshaftsealleakageproblemsandcharacteristicsofthesmokeacid,nitric.acidnitrationofmanufacturingandotherproductionprocessesusedintheseriesofantiF9-19improveddesignofthewindturbineshaftseal.Byselectinganewsealmaterials,improvedsealdesign,applicationvacuumsealingprincipletoimprovethefanbearingdesigndefectsandimprovethetightnessofthefanblowershaftsealleakageratecanbereducedtotheminimum,toimprovetheeffectivenessofthefantosuitmodernchemicalindustryneeds.
Inthedesignprocess,iscalculatedanddeterminedblowersuctionpipes,suctionandvacuumductlocation.Theconductofthetypeblowerandvacuumsealmaximumgapdiametermatchinganalysisandcalculation,plottedimprovedblowershaftsealdevicemap.Theblowershaftsealstructuredesignimprovementtakingintoaccountthenew,efficient,difficulttomanufacturelow,lowcostandothercharacteristics,theuseofnewvacuumsealingtechnology,theactualapplicationprocesswillplayaveryimportantrole.
Keywords:
Exhaustfan;sealstructure;leakage;acidsmokecharacteristics;improvement;vacuumseal
摘要Ⅰ
ABSTRACTⅡ
第1章绪论
风机是我国对气体压缩和气体输送机械的习惯简称。
通常所说的风机包括通风机、鼓风机、压缩机以及罗演鼓风机,但是不包括活塞压缩机等容积式鼓风机和压缩机。
而气体压缩和气体输送机械是把旋转的机械能转换为气体压力能和动能,并将气体输送出去的机械。
1.1风机的分类
1.1.1按工作原理分类
离心式风机
叶片式风机
轴流式风机
风机
往复式风机
容积式风机叶氏风机
回转式风机罗茨风机
螺旋杆风机等
1.1.2按气体出口压力(或升压)分类
1.1.2.1按风机产生压力(全压)大小分类
(1)风扇
标准状态下,风机额定压力范围为
98Pa(10mmH2O)。
此风机无机壳,又称自由风扇,常用于建筑物的通风换气。
(2)通风机
设计条件下,风机额定压力范围为98Pa
14710Pa(1500mmH2O)。
一般风机均指通风机而言,也是本章所论述的风机。
通风机是应用最为广泛的风机。
空气污染治理、通风、空调等工程大多采用此类风机。
(3)鼓风机
工作压力范围为14710Pa
196120Pa。
压力较高,是污水处理曝气工艺中常用的设备。
(4)压缩机
工作压力范围为
196120Pa,或气体压缩比大于3.5的风机,如常用的空气压缩机。
图1-1风机的适用范围
(5)风机的适用范围如图1-1所示,
1.1.2.2通风机分类
通风机通常也按工作压力进行分类,
低压风机
980Pa(100mmH2O)
离心式风机中压风机980Pa
2942Pa(300mmH2O)
高压风机2942Pa
14710Pa(1500mmH2O)
通风机
低压风机
490Pa(50mmH2O)
轴流式风机
高压风机490Pa
4900Pa(500mmH2O)
1.2通风机的型号与规格
1.2.1离心式通风机系列产品的型号
1.2.1.1离心式通风机的型号
离心式通风机的型号可用形式表示,如单台产品型号用形式和品种表示。
型号组成的顺序关系见表1-1。
表1-1型号组成的顺序关系表
(1)用途代号按表1-1规定。
(2)压力系数的5倍化整后采用一位数。
个别前向叶轮的压力系数的5倍化整后大于10时,亦可用二位整数表示。
(3)比转速采用两位整数。
若用二叶轮并联结构,或单叶轮双吸入结构,则用2乘比转速表示。
(4)若产品的型式中产生有重复代号或派生型时,则在比转速后加注序号,采用罗马数字体Ⅰ、Ⅱ等表示。
(5)设计序号用阿拉伯数字“1”,“2”等表示,供对该型产品有重大修改时用。
若性能参数、外形尺寸、地基尺寸,易损件没有变动时,不应使用设计序号。
(6)机号用叶轮直径的分米(dm)数表示.
1.2.1.2风机产品用途代号
风机产品用途代号按表1-2规定。
表1-2用途代号表
序号
用途类别
代号
汉字
简写
1
工业冷却通风
冷却
L
2
微型电动吹风
电动
DD
3
一般用途通风换气
通用
T(省略)
4
防爆气体通风换气
防爆
B
5
防腐气体通风换气
防腐
F
6
船舶用通风换气
船舶
CT
7
纺织工业通风换气
纺织
FZ
8
矿井主体通风
矿井
K
9
矿井局部通风
矿局
KJ
10
隧道通风换气
隧道
CD
11
锅炉通风
锅炉
G
12
锅炉引风
锅引
GY
13
船舶锅炉通风
船舶
CG
14
船舶锅炉引风
船引
CY
15
工业用炉通风
工业
GY
16
排尘通风
排尘
C
17
煤粉吹风
煤粉
M
18
谷物粉末输送
粉末
FM
19
热风吹吸
热风
R
序号
用途类别
代号
汉字
简写
20
高温气体输送
高温
W
21
烧结炉排烟
烧结
SJ
22
一般用途空气输送
通用
T(省略)
23
空气动力
动力
DL
24
高炉鼓风
高炉
GL
25
转炉鼓风
转炉
ZL
26
柴油机增压
增压
ZY
27
煤气输送
煤气
MQ
28
化工气体输送
化气
HQ
29
石油炼厂气体输送
油气
YQ
30
天然气输送
天气
TQ
31
降温凉风用
凉风
LF
32
冷冻用
冷冻
LD
33
空气调节用
空调
KT
34
电影机械冷却烘干
影机
YJ
1.2.2轴流通风机型号编制规则
1.2.2.1轴流通风机系列产品的型号用型式表示
单台产品的型号用型式和品种表示,型号组成的顺序关系如表2-4所示。
通风机型号编制规则
(1)叶轮数代号,单叶轮可不表示,双叶轮用“2”表示。
(2)用途代号按表1-2规定。
(3)叶轮毂比为叶轮底径与外径之比,取两位整数。
(4)转子位置代号卧式用“A”表示,立式用“B”表示。
产品无转子位置变化可不表示。
(5)若产品的型式中产生有重复代号或派生型时,则在设计序号前加注序号。
采用罗马数字体Ⅰ、Ⅱ等表示。
(6)设计序号表示方法同前离心通风机型号编制规则。
1.2.2.2轴流通风机的名称型号表示举例如表1-3所示
表1-3轴流通风机的名称型号
序号
名称
型号
说明
型式
品种
1
矿井轴流引风机
K70
No.18
矿井主扇引风用,叶轮毂比为0.7,机号为18即叶轮直径1800mm
2
矿井轴流引风机
2K70
No.18
两个叶轮结构,其他参数同第1条
3
矿井轴流引风机
2K70
No.18
该型式产品的派生型(如有反风机装置)用Ⅰ代号区分,其他参数同第2条
4
矿井轴流引风机
2K70-1
No.18
某厂对原2K70型产品有重大修改,为便于区别加用“-1”设计序号表示.其他参数同第2条
5
(通用)轴流通风机
T30
No.8
一般通风换气用,叶轮毂比为0.3,机号为8即叶轮直径800mm
6
(通用)轴流通风机
T30B
No.8
该型式产品转子为立式结构.其他参数与5条相同
7
化工气体排送轴流通风机
HQ30
No.8
该型式产品用在化工气体排送,其他参数与5条相同
8
冷却轴流通风机
L30B
No.80
工业用水冷却用,叶轮毂比为0.3,机号为80即叶轮直径8000mm。
转子为立式结构
1.3常用风机
1.3.1常用通风机型号
1.一般低中高压离心式通风机:
4-58离心式通风机,4-70离心式通风机,F4-72离心式通风机,S4-72离心式通风机,4-2x72离心式通风机,4-2x72No22离心式通风机等。
2.二业锅妒用离心式通风、引风机:
G-32-11锅炉离心式鼓风机,G4-68离心式通风、引风机,Y4-70离心式引风机,Y47Ⅱ锅炉引风机,Y4-72-11锅炉引风机等。
3.高温通风机:
W4-57-11高温通风机,W4-62高温通风机,W4-68高温通风机,W4-70-11高温通风机,W4-70No6.2D高温气体循环通风机,
W4-72高温通风机,W4-72No6.3高温离心式通风机,W4-73高温通风机等。
4.防腐高心式通风机:
FC3-49No16F防腐,湿式除尘离心式通风机,F4-57耐腐蚀离心式通风机,
F4-62防腐离心式通风机,F4-65No9.6D防腐通风机等。
5.空调用风机:
DW系列空调风机,DW系列离心式通风机,KDF离心式通风机,DFZ系列纺织调风机等。
6.顶通风机:
FDW3-38屋顶离心式通风机,FBW3-90系列玻璃钢屋顶离心式通风机,WD4-72-11屋顶离心式通风机,DW4-75-12型玻璃钢屋顶离心式通风机,WT4-85-11普通屋顶离心式通风机,BDW4-87-11防爆低噪声屋顶离心式通等。
7.其他用途风机:
X45·25涡流式风机,XF5·25-12混流式风机,SWF系列泥流式通风机,高效、节能、低噪声SJG系列斜流式(混流式)管道理风机等。
1.4通风机的构造和工作原理
通风机主要部件:
机壳、叶轮、机轴、吸气口、排气口、轴承、底座等部件。
1.4.1轴流式通风机
(1)轴流式通风机外形图如图1-1。
图1-1轴流式通风机外形图
(2)轴流通风机翼型升力原理
流体沿轴向流入叶片通道,当叶轮在电机的驱动下旋转时,旋转的叶片给绕流流体一个沿轴向的推力(叶片中的流体绕流叶片时,根据流体力学原理,流体对叶片作用有一个升力,同时由作用力和反作用力相等的原理,叶片也作用给流体一个与升力大小相等方向相反的力,即推力),此叶片的推力对流体做功,使流体的能量增加并沿轴向排出。
叶片连续旋转即形成轴流式风机的连续工作。
轴流式风机的工作原理示意图如图1-2。
图1-2轴流式通风机结构简图
1-进气箱;2-外壳;3-动叶片;4-导叶;5-动叶片调节机构;
6-扩压筒;7-导流筒;8-轴;9-轴承;10-联轴器
1.4.2离心式通风机
(1)离心式通风机工作原理
当电动机转动时,风机的叶轮随着转动。
叶轮在旋转时产生离心力将空气从叶轮中甩出,空气从叶轮中甩出后汇集在机壳中,由于速度慢,压力高,空气便从通风机出口排出流入管道。
当叶轮中的空气被排出后,就形成了负压,吸气口外面的空气在大气压作用下又被压入叶轮中。
因此,叶轮不断旋转,空气也就在通风机的作用下,在管道中不断流动。
(2)离心式通风机工作原理示意图如图1-3。
图1-3离心式通风机工作原理示意图
1-进气室;2-进气口;3-叶轮;4-蜗壳;5-主轴;
6-出气口;7-扩散器
1.5通风机的选型
图1-4风机性能选择曲线
风机选型的根本目的是在不同工作条件和不同工作状况下,满足风机装置系统对流量和压力的要求,并且要确保风机能够经济安全的运行。
选型目的也就决定了风机选型的基本原则,这些原则更全面也更充分地体现在风机选型的每一步骤中。
(1)风机工作条件下的大气压强,输送气体的温度
,密度
。
装置系统工作特点和拟采用的风机工作方式和工况调节方法。
(2)根据实际需要确定每台风机工作的最大流量
,再根据系统管路布置计算相应的最大压力(全压)
。
并按设计规定,风机负荷应考虑一定的安全富裕量,一般流量取值为
=(0.05~0.1)
,比转数大取小值;压力取值为
=(0.1~0.15)
,比转数大取大值。
(3)风机产品样本给出的风机性能都是在标准状态下的参数,而风机通常是在非标准状态下工作的。
因此,必须按照相似定律和气体状态方程,将实际状态的设计流量和压力,换算为标准状态的流量和压力。
根据无量纲性能参数和比转数的讨论,有关系
(m3/s)(1-1)
(N/㎡)(1-2)
(KW)(1-2)
式中
,
,
是风机在实际状态(即使用条件)下的流量(m3/s),全压(N/㎡)和功率(KW);标准状态为101325N/㎡的大气压和20°C的气温。
换算后的
,
是风机的选择参数,也是风机选型的第一个控制条件。
(4)根据风机产品样本确定风机选型采用的方法(即性能表、性能曲线、无量纲性能曲线、性能选择曲线中之一)。
一般情况还应根据风机的选择参数计算风机的比转数,更有利于风机的合理选型。
风机性能是风机选型的第二个控制条件。
选型时应注意选择较高效率的风机,并且应保持风机在高效工作区运行;有条件时应尽量选择转速高、叶轮直径小的风机。
对于负荷较小,工况简单的系统,其风机可以一次选定;而负荷较大,
工况比较复杂的系统,往往需要进行不同型号风机之间的性能比较和综合分析,以确定最合理的风机型号。
另在风机的选型中,应尽量避免风机出现非稳定运行状况的可能。
如马鞍形性能曲线,是风机产生旋转脱流、喘振和抢风等不正常工作的主要原因,在风机选型时应引起重视。
(5)根据所选风机的性能曲线和管路性能曲线,考虑系统管路布置方式和风机运行方式,图解装置运行工况和风机运行参数。
如果需要运行工况调节的,应根据采用的调节方法图解调节工况,确定相应的调节工况参数。
对于可采用多种方法调节时,应进行不同方法的经济性分析,以确定最合理的调节方法。
以上是风机选型的主要步骤。
从风机选型的整个过程来看,是包括风机理论、风机性能、装置工况及工况调节等内容的一个综合应用过程,选型的目的就是实现对风机最合理地应用。
以上步骤体现了风机选型的目的和方法,有很重要的实际意义。
1.6风机的安装调试
1.6.1风机的安装调试
1.6.1.1在安装操作过程中必须注意:
1.在一些结合面上,为防止生锈,减少拆卸困难,应涂上润滑脂或机油;
2.检查机壳内及其它壳体内部,不应有掉入和遗留的工具或杂物;
3.按图纸所示位置及尺寸安装,为得到高效率,特别要保证进风口与叶轮的间隙尺寸;
4.保证主轴的水平位置,并测量主轴于电机轴的同心度及联轴器两端面的不平行度。
两轴不平行度匀差为0.05mm,两轴器两端面不平行度匀差为0.05mm;
5.安装调节门时,注意不要装反,要保证进气方向与叶轮旋转方向一致;
6.风机安装后,拨动转子,检查是否有过紧或与固定部分刮蹭现象;
7.安装风机进口与出口管道时,重量不应加在机壳上。
1.6.1.2风机调试
1.风机允许全压起动或降压起动,但应注意,全压起动时的电流约为5~7倍的额定电流,降压起动转距与电流平方成正比,当电网容量不足时,应采用降压起动。
(当功率大于11KW时,宜采用降压起动。
)风机在试车时,应认真阅读产品说明书,检查接线方法是否同接线图相符;应认真检查供给风机电源的工作电压是否符合要求,电源是否缺相或同相位,所配电器元件的容量是否符合要求。
2.试车时人数不少于两人,一人控制电源,一人观察风机运转情况,发现异常现象立即停机检查;首先检查旋转方向是否正确;风机开始运转后,应立即检查运转电流是否平衡、电流是否超过额定电流;若不有正常现象,应停机检查。
运转五分钟后,停机检查风机是否有异常现象,确认无异常现象再开机运转。
3.双速风机试车时,应先起动低速,并检查旋转方向是否正确;起动高速成时必须待风机静止后再起动,以防高速反向旋转,引起开关跳闸及电机受损。
4.风机达到正常转速时,应检测风机输入电流是否正常,风机的运行电流不能超过其额定电流。
若运行电流超过其额定电流,应检查供给风机的电压是否正常。
5.风机所需电机功率是指在一定工况下,对离心风机和风机箱,进风口全开时所需功率较大。
若进风口全开进行运转,则电机有损坏的可能。
风机试车时最好将风机进口或出口管路上的阀门关闭,运转后将阀门渐渐开启,达到所需工况为止,并注意风机的运转电流是否超过额定电流。
1.6.2风机的运行操作
1.检查风机各部的间隙尺寸,转动部分与固定部分有无刮蹭现象;
2.点车检查叶轮旋向与标牌是否一致,各部接线、仪表是否现实正常,有无漏水、漏电、漏油现象和异味、异响、异震,松动等异常现象,如有应排除之;
3.检查轴承的油位是否在最高与最低油位之间;
4.关闭调节门。
如运转情况良好,再转入满载荷(规定全压和流量)运转;
5.满载荷运转,对新安装风机不少于2小时,对修理后的风机不少于半小时;
6.风机启动后,逐渐开大调节门,直达正常工况。
运转过程中,轴承温升不得超过周围环境40°C。
轴承部位的均方根振动速度值不得大于6.3mm/s;
7.下列情况下,必须紧急停车:
发觉风机有剧烈的噪声、轴承的温度剧烈上升、风机发生剧烈震动和撞击。
1.7风机的主要故障与日常维护
1.7.1风机的主要故障及原因
1.风机剧烈振动:
①风机轴与电机轴不平行、皮带轮错位;
②机壳或进风口与叶轮摩擦;
③基础的铆钉松动或叶轮变形;
④叶轮铆钉松动或叶轮变形;
⑤叶轮轴盘孔与轴配合松动;
⑥叶片有积灰、污垢、磨蚀或轴弯曲使转子失衡;
⑦风机进、出口管道安装不良、产生共振;
⑧机壳与支架、轴承座与支架、轴承座与轴承盖等联接螺栓松动。
2.轴承温升过高:
①轴承座振动剧烈;
②润滑剂粘度不对变质或含有异物,润滑剂填充不足或过多;
③滚动轴承损坏或轴承弯曲,轴承内环或外环配合公差过松或过紧。
3.电机电流过大或温升过高:
①开车时进风口管道未关严;
②被送气体中含有粘性物质;
③主轴转速超过额定值;
④轴承箱振动剧烈;
⑤电机输入电压过低或电流缺项。
4.皮带跳动或滑下:
皮带磨损、拉长时期过松或两皮带轮槽彼此不在同一中心线上。
1.7.2风机的日常维护
1.使用环境应经常保持整洁,风机表面保持清洁,进、出风口不应有杂物。
定期消除风机及管内的灰尘等杂物。
2.只能在风机完全正档情况下方可运转,同时要保持供电设施容量充足,电压稳定,严禁缺相运行,供电线路必须为专用线路,不应长期用临时线路供电。
3.风机在运行过程中发现风机有异常声、电机严重发热、外壳带电、开关跳闸、不能起动等现象,应立即停机检查。
为了保证安全,不允许在风机运行中进行维修。
检修后应进行试运转五分钟左右,确认无异常现象再开机运转。
4.根据使用环境条件不定期对轴承补充或更换润滑油脂(电机封闭轴承在使用寿命期内不必更换润滑油脂),为保证风机在运行过程中的良好
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