脱硝后风机振动，引起联轴器衬套膜片断裂，通过CFD模拟分析，找到振动诱因，出具整改方案原创

LCFX

2025年6月26日 14:35

SCR脱硝项目在试运行时，风机发生振动问题。振动问题的产生与风机运行频率有一定关系——小于35Hz以下，烟道系统工作正常；大于35Hz以下，烟道系统出现异响。振动发生时，导致联轴器衬套膜片断裂。为保证正常投产运行，需要找出风机振动原因，解决振动问题。为了了解风机上游烟道与下游烟道气体流动特征，需要对流动进行CFD模拟。

为了排除振动问题是由气体在管道结构中流动诱发，通过 CFD 数值模拟的方法，确定模拟范围。CFD数值模拟几何模拟按照管道实际尺寸 1:1 的比例建立，主要完成数值模拟模型建立、网格划分、边界条件确定、数值计算、结果分析等内容。

模拟范围包含两部分：

（1）风机入风口烟道。主要研究导流板对流动的影响。

（2）风机出风口烟道。主要研究出风口烟道结构对流动的影响。

风机入风口烟道

风机入风口烟道流动模拟主要研究导流板对流动的影响，将模拟无导流板、现场结构导流板、以及延长导流板对流动的影响。

风机出风口烟道

主要研究出风口烟道结构对流动的影响，关注循环烟道取风口对流动的影响。

流动诱发压力脉动数值模拟

模拟方法与策略总体选择

如果是流动造成的烟道系统的结构振动，其中根本原因输送烟气的压力脉动。稳态模拟不能体现压力随时间的变化，因此，模拟应该以瞬态的方式进行，关注的重点应包括压力脉动。

由于项目时间紧，要求计算快速准确地出结果。根据以往采用CFD方法研究输气管道振动经验， k-e湍流模型的耗散效应导致无法准确捕捉到相应的压力脉动，而DES、LES模型往往需要较多的网格，以及较长的计算时间。在众多数值湍流模型中，通过权衡计算结果可靠性与时间成本，SBES湍流模型是最佳的模型，其即能捕捉到相应的压力脉动，又能节省一部分时间。因此，本次计算中，所有案例采用SBES湍流模型。

在网格选择择上，本次案例的计算均使用结构化网格。一般工业现场案例的几何模型结构复杂，在生成结构化网格时较为困难，只能采用非结构化网格。根据研究经验，非结构化网格也容易出现无法捕捉到压力脉动，且网格质量不佳容易影响计算的收敛性，从而延长了工作站计算时间。考虑到本次计算案例中，结构相对不是特别复杂，因此，投入一定的时间划分结构化网格以获得较高的计算精度及计算时间的节能是值得的。

为了研究流动在烟道内引起的压力脉动，本节所有案例先采用稳态计算流场信息，再将稳态算例结果作为瞬态算例的初始化条件，展开计算。流体的材料设置为可压缩气体。相应离散格式采用二阶迎风格式。瞬态计算的步长为0.0001。对相应点进行压力监测，待计算稳定后停止相应计算。

风机入风口烟道流动模拟

考虑到风机入风口烟道主要研究导流板的影响，因此案列计算了三种结构模型：无导流板（图 1）、有导流板（现场结构）（图 2）、加长导流板（图 3）。为了减少网格数量及网格绘制的麻烦，考虑到内部支撑件相较于流道较细，流体区域建模时忽略内部支撑件。为了准确模型流场，应尽可能完整建模，因此，在建模时，除了关注的“裤衩”结构区域，模型在入口和出口均相应延伸。在进行模拟时，对风机入口中心点p1和p2（图 4）的压力脉动进行监测。

脱硝后风机振动，引起联轴器衬套膜片断裂，通过CFD模拟分析，找到振动诱因，出具整改方案的图1