[科普中国]-鼓风机

历史

扇、吹管和皮囊，最早用于强制鼓风的器具是扇和吹管。古埃及金匠曾使用带陶风嘴的吹管，印加人有时用8～12根铜管同时吹炼。稍后,发明了用兽皮制作的鼓风皮囊，囊的两端分设风管和由操作者手控的进风口。这种简陋的鼓风器在近代仍在一些地区使用。埃及第十八王朝勒克米尔（Rekhmir,约公元前1450年）墓的壁画中已绘有罐状脚踏鼓风器的图象。进风时，操作者用绳索拽起皮囊，随后踩下，将风鼓入炉内，每炉配备鼓风器四具,两人相向操作。

特点⒈鼓风机由于叶轮在机体内运转无摩擦，不需要润滑，使排出的气体不含油。是化工、食品等工业理想的气力输送气源。

⒉鼓风机属容积运转式鼓风机。使用时，随着压力的变化，流量变动甚小。但流量随着转速而变化。因此，压力的选择范围很宽，流量的选择可通过选择转速而达到需要。

⒊鼓风机的转速较高，转子与转子、转子与机体之间的间隙小，从而泄露少，容积效率较高。

⒋鼓风机的结构决定其机械摩擦损耗非常小。因为只有轴承和齿轮副有机械接触在选材上，转子、机壳和齿轮圈有足够的机械强度。运行安全，使用寿命长是鼓风机产品的一大特色。

⒌鼓风机的转子，均经过静、动平衡校验。成品运转平稳、振动极小。

⒍具有以上特点的鼓风机主要有：罗茨鼓风机，侧流式风机，多级离心鼓风机。1

分类按风压分根据风机的压力，可将风机分为低压风机、中压风机和高压风机。

其压力范围如下：

低压： 风机全压 H ≤1000Pa

中压： 1000Pa

高压（离心风机): 3000Pa

通风工程中大多采用低压与中低压风机。

可分为离心式风机和轴流式通风机和水处理鼓风机；

医院、实验室的污水搅拌曝气；

印刷行业的真空送纸；

电镀槽、工业废水的搅拌曝气；

塑焊、吹风的气源供应；

燃烧器的喷雾、玻璃工业及其它；

按技术分按照轴承技术分，可分为一般机械轴承式鼓风机，磁悬浮鼓风机 ，气悬浮轴承鼓风机。

结构转子：由轴、叶轮、轴承、同步齿轮、联轴器、轴套等组成。

叶轮：选用渐开线型面，容积利用率高。

轴承：近联轴器端作为定位端选用3000型双列向心球面滚子轴承。近齿轮端作为自由端选用32000型单列向心短圆柱滚子轴承以适应热臌胀时转子的轴向位移。

同步齿轮：由齿圈和轮毂组成，便于调整叶轮间隙。

机体：由机壳和左、右墙板组成。左、右墙板及安装在左右墙板内的轴承座、密封部等均可互相通用。

底座：中、小型风机均配有公共底座，大型风机仅配风机底座，便于安装调试。

润滑：齿轮采用浸入式，轴承采用飞溅润滑。润滑效果好，安全可靠。

传动方式：以联轴器直联为主。若性能规格需要，也可选用三角皮带轮变速的方式。联轴器选用弹性联轴器，能缓和冲击及补偿少量的轴线偏差。大流量风机除以电动机作为驱动机外，也可采用汽轮机或其他驱动机。

工作原理离心式鼓风机的工作原理

离心式鼓风机的工作原理与离心式通风机相似，只是空气的压缩过程通常是经过几个工作叶轮（或称几级）在离心力的作用下进行的。鼓风机有一个高速转动的转子，转子上的叶片带动空气高速运动，离心力使空气在渐开线形状的机壳内，沿着渐开线流向风机出口，高速的气流具有一定的风压。新空气由机壳的中心进入补充。

单级高速离心风机的工作原理是：原动机通过轴驱动叶轮高速旋转，气流由进口轴向进入高速旋转的叶轮后变成径向流动被加速，然后进入扩压腔，改变流动方向而减速，这种减速作用将高速旋转的气流中具有的动能转化为压能（势能），使风机出口保持稳定压力。

从理论上讲，离心鼓风机的压力-流量特性曲线是一条直线，但由于风机内部存在摩擦阻力等损失，实际的压力与流量特性曲线随流量的增大而平缓下降，对应的离心风机的功率-流量曲线随流量的增大而上升。当风机以恒速运行时，风机的工况点将沿压力-流量特性曲线移动。风机运行时的工况点，不仅取决于本身的性能，而且取决于系统的特性，当管网阻力增大时，管路性能曲线将变陡。风机调节的基本原理就是通过改变风机本身的性能曲线或外部管网特性曲线，以得到所需工况。

变频调控原理与特性

随着科技的不断发展，交流电机调速技术被广泛采用。通过新一代全控型电子元件，用变频器改变交流电机的转速方式来进行风机流量的控制，可以大幅度减少以往机械方式调控流量造成的能量损耗。变频调节的节能原理：

可知，当其转速降低到原额定转速的一半时，对应工况点的流量、压力、轴功率各下降到原来的1/2、1/4、1/8，这就是变频调节方式可以大幅度节电的原因。根据变频调节这一特性，对于在污水处理工艺中，曝气池始终保持5m正常液位，要求鼓风机在出口压力恒定的条件下，进行大范围的流量调节，当调节深度较大时，将会使风压下降过大，不能满足工艺要求。当调节深度较小时，则显示不出其节能的优势，反而使装置复杂，一次性投资增高。因此，对本工程的曝气池需保持5m液位的工况条件下，采用变频调节方式显然是不合适的。

进口导叶调节原理及特性

进口导叶调节装置即在鼓风机吸风入口附近装设一组可调节转角的导叶-进口导叶，其作用是使气流在进入叶轮之前发生旋转，造成扭曲速度。导叶可绕自身轴转动，叶片每转动一个角度就意味着变换一个导叶安装角，使进入风机叶轮的气流方向相应改变。

进口导叶调节风量原理

当导叶安装角θ=0°时，导叶对进口气流基本上无作用，气流将以径向流入叶轮叶片。当θ>0°时，进口导叶将使气流进口的绝对速度沿圆周速度方向偏转θ角，同时对气流进口的速度有一定的节流作用，这种预旋和节流作用将导致风机性能曲线下降，从而使运行工况点变化，实现风机流量调节。进口导叶调节的节能原理。

当进口导叶安装角由θ1=0°增大为θ2或θ3时，运行工况点由M1移至M2或M3；流量由Q1减小至Q2或Q3；轴功率由P′1减少至P′2或P′3。用剖面线表示的面积为进口导叶比节流调节节省的功率。在本工程中，曝气池深度是固定的，鼓风机在保持出口压力恒定条件下，进行流量调节，即H=常量，Q=变量时，管网的特性曲线近似于水平直线，鼓风机采用进口导叶调节，不必借助于改变管网特性曲线，可通过改变导叶的开闭角度，使风机的压力-流量性能曲线改变，流量的变化是通过将工况点移动到新的改变了的风机特性曲线上的方法实现的。

离心风机采用进口导叶调节方式，在部分负荷运行时可获得高效率和较宽的性能范围，在保持出口压力恒定条件下，工作流量可在50%～100%额定流量范围内变化。调节深度愈大、省功愈多。如流量减少到额定流量的60%时，进口导叶方式比进口节流方式节省功率达17%之多。此外，其结构相对简单，运行可靠，维护管理方便，初期投资低。因此，本工程中鼓风机采用进口导叶调节流量，显然是最佳调节方式。

使用操作操作工在开机前必须熟悉本规程，严格按本规程操作鼓风机。

1、 检查油箱润滑油位，应处于油尺上，下限之间。

2、通知变电所向本机供电。

3、检查机上控制柜，应无报警显示，如有报警，查明原因给于消除

4、选择“手动”状态。(用手指触“手动”键)。

5、检查泄压阀是否处于打开位置(泄压阀打开绿灯亮)。 检查扩压器应置于最小开度(扩压器最小绿灯亮)。

6、以上检查，确认风机可启动后，按启动键，鼓风机进入启动程序： ①辅助油泵进行预润滑一分钟(辅助油泵运转绿灯亮)。 ②鼓风机可开始运转(鼓风机运转绿灯亮)。

③泄压阀缓慢关闭(泄压阀打开绿灯灭，二分钟后泄压阀关闭绿灯亮)。

④辅助油泵停止运转 (辅助油泵运转绿灯灭，停止红灯亮)。 至此，鼓风机启动成功，可投入正式运行。

⑤如按下启动键后，鼓风机未能如期起动，则一分钟后油压过低报警红灯亮，整个起动过程停止。必须查明原因解决后，消除报警重新启动。

1、风机启动后可根据生产需要缓慢调整扩压器开度，用扩压器“开启”键和“关闭”键控制，以保证必要的风量。

2、风机运行时，必须经常对风机进行监视，注意风机的电流、油温、油压进风真空度声音、风机、温度、振动等情况。按时做好记录，如有异常，要及时查明原因给予排除，并向生产科汇报，必要时可采取紧急停车的措施(谨慎使用)。

因生产或保养，维修需要，停止某台风机运转时。

1、减小扩压器开度至最小(扩压器最小指示绿灯亮)。

2、用手指接触风机“停止”键，停机程序开始：

用途鼓风机主要由下列六部分组成：电机、空气过滤器、鼓风机本体、空气室、底座（兼油箱）、滴油嘴。鼓风机靠汽缸内偏置的转子偏心运转，并使转子槽中的叶片之间的容积变化将空气吸入、压缩、吐出。在运转中利用鼓风机的压力差自动将润滑送到滴油嘴，滴入汽缸内以减少摩擦及噪声，同时可保持汽缸内气体不回流，此类鼓风机又称为滑片式鼓风机。鼓风机输送介质以清洁空气、清洁煤气、二氧化硫及其他惰性气体为主。也可按需生产输送其他易燃、易爆、易蚀、有毒及特殊气体

节能改造风机节能改造

现今在中国各行各业的各类机械与电气设备中与风机配套的电机约占全国电机装机量的60%，耗用电能约占全国发电总量的三分之一。特别值得一提的是，大多数风机在使用过程中都存在大马拉小车的现象，加之因生产、工艺等方面的变化，需要经常调节气体的流量、压力、温度等；现许多单位仍然采用落后的调节档风板或阀门开启度的方式来调节气体的流量、压力、温度等。这实际上是通过人为增加阻力的方式，并以浪费电能和金钱为代价来满足工艺和工况对气体流量调节的要求。这种落后的调节方式，不仅浪费了宝贵的能源，而且调节精度差，很难满足现代化工业生产及服务等方面的要求，负面效应十分严重。

近几年来，随着电力电子技术、计算机技术、自动控制技术的迅速发展，电气传动技术面临着一场历史革命，即交流调速取代直流调速和计算机数字控制技术取代模拟控制技术已成为发展趋势。电机交流变频调速技术是当今节电、改善工艺流程以提高产品质量和改善环境、推动技术进步的一种主要手段。