一、风机的定义
风机是依靠输人的机械能,提高气体压力并排送气体的机械,它是一种从动的流体机械。风机广泛用于工厂、矿井、隧道、冷却塔、车辆、船舶和建筑物的通风、排尘和冷却;锅炉和工业炉窑的通风和引风;空气调节设备和家用电器设备中的冷却和通风;谷物的烘干和选送;风洞风源和气垫船的充气和推进等。二、通风机的分类
通风机的分类方法很多,大致可以按以下几种方式来分类:
(1)按产生压力的高低可分为:容积式:往复式和回转式;透平式:离心式、轴流式、混流式
和横流式;喷射式。通风机一般是指透平式,即离心、轴流、混流、横流等形式。其主要的特点是:
离心式风机:较高的压力,但风量较小。
轴流式风机:较高的风量,但压力较低。
混流式风机:风量与压力介于离心和轴流风机之间。
横流式风机:有较高的动压,能得到扁平的气流。
(2)按使用材质的不同可分为:铁壳风机(普通风机)、玻璃钢风机、塑料风机、铝风机、不锈钢风机等。
(3)按气体流动的方向可分为:离心式、轴流式、斜流式(混流式)和横流式等类型。
(4)按气流进入叶轮后的流动方向可分为:轴流式风机、离心式风机和斜流(混流)式风机。
(5)按用途可分为:压入式局部风机和隔爆电动机置于流道外或在流道内,隔爆电动机置于防爆密封腔的抽出式局部风机。
(6)按照加压的形式也可以分:单级、双级或者多级加压风机。
三、通风机的主要参数
(1)流量:
①容积流量:单位时间流经通风机的气体体积,常用的单位是立方米每小时(m3/h)和立方英尺每分钟(CFM),其中1CFM=1.698m/h);
②质量流量:单位时间内流经通风机气体的质量,常用“千克每秒”(kg/s)表示。
(2)压力:通风机进出口处气体压力之差,压力常见的单位是帕(Pa)、毫米水柱(mmH2O)、英寸水柱(inH2O)等,其中1mmH2O=9.8Pa,1inH2O=248.92Pa。
(3)转速:风机旋转的速度,常用单位为“每分钟转数”(rpm),常用n表示。
(4)轴功率:驱动风机转动所需要的功率,常用“千瓦”(kw)“瓦”(w)表示。
(5)效率:原动机把能量传递给风机的过程中有各种损失,所传递的能量中只有一部分是有用的,常用效率来反映损失的大小,从不同的角度出发有不同的效率。效率常用“η”来表示。
四、结构简介
风机命名规则
风机转子旋转速度。常以n来表示、其单位用r/min(r表示转速,min表示分钟)。
风机旋向介绍:风机可制成顺转或逆转两种型式:从电机一端正视,如叶轮按顺时针方向旋转称顺旋风机,以“顺”表示;按逆时针方向旋转称逆风机,以“逆”表示。风机的出口位置以机壳的出口角度表示:“顺”、“逆”均可制成0°、45°、90°、135°、180°、225°共六种角度,也可按用户的要求制成其他。
风机出风口:规定了“左”或“右”的回转方向,各有8种不同的基本出风口位置。风机的组成:主要由风叶、集流器、百叶窗、开窗机构、电机、皮带轮、进风罩、内框架、蜗壳等部件组成。开机时电机驱动风叶旋转,并使开窗机构打开百叶窗排风。停机时百叶窗自动关闭。
叶轮
集风器
集风器的组成:集流器装置在叶轮前,它使气流能均匀地充满叶轮的入口截面,并且气流通过它时的阻力损失是最小的。
圆筒形:叶轮进口处会形成涡流区,直接从大气进气时效果更差。
圆锥形:好于圆筒形,但它太短,效果不佳。
弧形:好于前两种。
锥弧形:最佳,高效风机基本上都采用此种集流器。
为了减弱涡流,控制倒流,在风机内部进气口部位加装了一个挡风圈。
机壳
蜗壳的外形:对数螺旋线。蜗壳出口扩压器:因为气流从蜗壳流出时向叶轮旋转方向偏斜,所以扩压器一般做成向叶轮一边扩大,其扩散角θ通常为6°~8°
蜗舌:离心风机的蜗壳出口处有舌状结构,一般称作蜗舌。蜗舌可以防止气体在机壳内循环流动。
蜗舌的组成:
1、尖舌:用于高效率的风机,风机噪音较大。
2、深舌:大多用于低转速的风机。
3、短舌:大多用于高转速的风机。
4、平舌:用于低效率的风机,风机噪音小。
蜗舌顶端与叶轮外径的间隙s,对噪声的影响较大。间隙s小,噪声大;间隙s大,噪声减小。
一般取s=(0.05~0.10)D2。
蜗舌顶端的圆弧r,对风机气动力性能无明显影响,但对噪声影响较大。
圆弧半径r小,噪声会增大,一般取r=(0.03~0.06)D2。
轴承座
轴流风机原理及特点:气体沿轴向经过集流器,在叶轮处受到叶轮冲击而获得到一定的动压和静压,然后流入后导叶,导叶将一部分偏转的气流动能变为静压能,最后,气体经过扩压器将一部分轴向气体动能转变为静压能,然后从扩压器流出,进入管道。相比于离心风机轴流风机体积小,压力小,风量较大,易于安装。
离心风机原理:工作介质轴向流入叶轮,进入叶片流道,转变为垂直与风机轴的径向运动;在叶片的作用下,介质获得能量提升:静压提高、动能增加;待所升高的能量足以克服阻力,则可输送介质。
根据动能转换为势能的原理,利用高速旋转的叶轮将气体加速,然后减速、改变流向,使动能转换成势能(压力)。离心风机中,气体从(集流器)轴向进入叶轮,气体流经叶轮时改变成径向,然后进入扩压器(蜗壳)。在蜗壳中,气体改变了流动方向造成减速,这种减速作用将动能转换成压力能。压力增高主要发生在叶轮中,其次发生在扩压过程。
离心风机的出风口方向示意图:
离心风机三种主要的叶轮形式:离心风机的叶轮相比轴流风机的叶轮复杂的多,工艺上要求较高,根据叶轮出风口端的叶片角度可将风机叶轮分为前向型、径向型、后向型。
通风机噪音特性预算方法:风机比A声级LSA是指风机在单位流量单位压力时辐射的A声级;
其与A声级之间的换算公式如下:
LA=LSA+10lgQVPtf2-19.8 单位:dBA
Las是比A声级(dBA),La是风机A声级(dBA),Ptf是风机全压(Pa),QV是风机体积流量(m3/min)。
一般对于同一结构样式或同一系列的风机,其比A声级是一定的,可以通过上面的公式计算A声级噪音,在多数时候可以预算出这种风机是否适合某项工程,但这只是预算,实际风机噪音还需以实际测量为准。通风机噪音A声级预算公式,由《通风机噪音限值》可知五种结构的风机的比A声级LSA,可将上述公式列成下表所示各式:
五、风机选型五要素
(1)风量、风压等参数要求;风量的不同关系到所匹配马达的功率不同,以及安装完成后风量是否能够满足实际需求;风压方面需要考虑管道的布置以及气流自身的阻力损耗等。
(2)安装位置、安装形式、室内还是室外;安装位置的不同选取的安装方式也有所不一样。常用的为吊挂式,平面卧式,侧墙卧式,立式等;室内外安装的不同需要注意风机的防雨,防晒以及防水的要求。
(3)输送的气体成份;指输送气体的酸碱度,含尘量,温湿度等要求。根据需求选择合适的材质。比如酸碱采用不锈钢材质,有机采用PP材质,一般排采用镀锌;有温湿度要求的根据场景选择合适的保温材料贴敷;有含尘量的根据需要进行加固或者另外安装集尘设备。
(4)使用工况;指在使用的环境温湿度,含尘量以及海拔
(5)配件等其他要求。皮带或者联轴器等部件的限定性要求。
六、风机安装运行注意事项
集风器、叶轮安装间隙:严格按照总图尺寸进行安装,为了保证风机的性能,特别应保证风机进风口与叶轮的含口间隙符合总图。对于一些气体温度较高且机号较大的风机,为了保证风机在高温度状态下运行时,机壳热膨胀后进风圈与叶轮不发生摩擦,进风圈与叶轮进口的含口间隙并非完全均匀,一般上大下小,左右均匀,调校进风圈与叶轮进口的含口间隙,保证该间隙值满足总图的要求。风机振动值参数:风机启动后,达到正常转数时,应作如下检查;风机轴承温升不得大于40℃,表温不大于70℃。轴承部位的振动速度有效值≤4.6mm/s。电机轴承温度照《电机使用说明书》。风机轴承振动的最大允许值为:用轴承震动速度有效显示时为:11mm/s。
用轴承振幅显示时为以下值:
七、风机长期停车存放不用时的保养工作
(1)将轴承及其它主要的零部件的表面涂上防锈油以免锈蚀。
(2)风机转子每隔半月左右,应人工手动搬动转子旋转半圈(即180°),搬动前应在轴端做好标记,使原来最上方的点,搬动转子后位于最下方。