1、對旋軸流風機的研究與結(jié)構(gòu)設計文獻綜述學生：李添輝指導老師：黃繼賢廈門理工學院機械工程系，廈門361024)【摘要】：我國是煤礦大國，經(jīng)常存在不同程度大小的瓦斯爆炸。因此對風機的研究具有重要的意義。我國風機種類繁多，普遍存在著高噪聲，低效率，容易產(chǎn)生爆炸。本文獻綜述主要介紹風機的種類、應用和對旋風機的主要參數(shù)、及其系統(tǒng)，以及電機類型，同時也介紹了目前存在的問題。【關(guān)鍵詞】：風機的種類、對旋風機、噪聲、效率、電機一、風機的分類1風機是我國對氣體壓縮和氣體輸送機械的習慣簡稱。通常所說的風機包括通風機、壓縮機以及羅茨鼓風機，但是不包括活塞壓縮機等容積式鼓風機和壓縮流運動方向的風機昭八、流運動來離進行風

2、機分氣流進入旋轉(zhuǎn)的葉片通道，在離心力作用下氣體被壓縮并沿著半徑方向動氣流軸向進入風機葉輪后，在旋轉(zhuǎn)葉片的流道中沿著軸線方向流動的風相對于離心風機，軸流風機具有流量大、體積小、壓頭低的特點，用于有塵和腐蝕.斜流體場合混流時需注在風機的葉輪中，氣流的方向處于軸流式之間，近似沿錐流動，故可稱斜流式混流用這種風機的壓力系數(shù)比軸流式風機高，而流量系數(shù)比離心式風機高。照壓力來進行風機進口為標準大氣條件,離風機全壓PtFwikPa風的離心風機風機進口為標準大氣條件，風機全壓為1kPaPtF3kPa的離心風機。3 .高壓離心風機風機進口為標準大氣條件，風機全壓為3kPaPtF15kPa的離心風機。4 .低壓軸

3、流風機風機進口為標準大氣條件，風機全壓為PtF0.5kPa的軸流風機。5 .高壓軸流風機風機進口為標準大氣條件，風機全壓為0.5kPaPtF15kPa的軸流風機。按比例大小的風機分類比轉(zhuǎn)速是指要達到單位流量和壓力所需的轉(zhuǎn)速，按比例大小風機分類有：1 .低比轉(zhuǎn)速風機ns=1130)2 .中比轉(zhuǎn)速風機ns=3060)3 .高比轉(zhuǎn)速風機ns=6081)按用途風機分類，可分為引風機、紡織風機、消防排煙風機等。二、風機的應用2風機廣泛地應用于各個工業(yè)部門，一般講，離心式風機適用于小流量、高壓力的場所，而軸流式風機則常用于大流量、低壓力的情況，應根據(jù)不同的情況選有不同的風機分類。1 、鍋爐用風機鍋爐用風機

4、根據(jù)鍋爐的規(guī)格可選用離心式或軸流式。又按它的作用分為鍋爐風機一向鍋爐內(nèi)輸送空氣；鍋爐引風機把鍋爐內(nèi)的煙氣抽走。2 、通風換氣用風機這類風機一般是供工廠及各種建筑物通風換氣及采暖通風用，要求壓力不高，但噪聲要求要低，可采用離心式或軸流式風機。3 、工業(yè)爐化鐵爐、鍛工爐、冶金爐等）用風機此種風機要求壓力較高，一般為294014700N/nf,即高壓離心風機的范圍。因壓力高、葉輪圓周速度大，故設計時葉輪要有足夠的強度。4 礦井用風機它有兩種：一種是主風機又稱主扇），用來向井下輸送新鮮空氣，其流量較大，采用軸流式較合適，也有用離心式的；另一種是局部風機又稱局扇），用于礦井工作面的通風，其流量、壓力均小

5、，多采用防爆軸流式風機。5 煤粉風機輸送熱電站鍋爐燃燒系統(tǒng)的煤粉，多采用離心式風機。煤粉風機根據(jù)用途不同可分兩種：一種是儲倉式煤粉風機，它是將儲倉內(nèi)的煤粉由其側(cè)面吹到爐膛內(nèi)，煤粉不直接通過風機，要求風機的排氣壓力高；另一種是直吹式煤粉風機，它直接把煤粉送給爐膛。由于煤粉對葉輪及體殼磨損嚴重，故應采用耐磨材料。三、對旋風機的主要性能參數(shù)4對旋風機的主要性能參數(shù)包括流量可分為排氣和送風量）、壓力、氣體介質(zhì)、轉(zhuǎn)速、功率。在設計制造風機時，應明確標明風機應用環(huán)境的大氣壓力、環(huán)境溫度、氣體成分。1、流量對旋風機流量是用出氣流量換算成其進氣狀態(tài)的結(jié)果來表示的，通常以M/min、Mh表示。但在壓比為1.03

6、以下時，也不妨將出氣風量看作為進氣流量。在化學工業(yè)等領域中，以M/h常溫常壓）來表示的情況居多，它是將流量換算成標準狀態(tài)，即0C、0.1Mpa干燥狀態(tài)。另外有時還以質(zhì)量M按kg/s來表示的。2、壓力為進行正常通風，需要有克服管道阻力的壓力，風機則必須產(chǎn)生出這種壓力。風機的壓力分為靜壓、動壓、全壓三種形式，其中，克服前述送風阻力的壓力為靜壓；把氣體流動中所需動能轉(zhuǎn)化成壓力的形式為動壓，實際中，為實現(xiàn)送風目的、就需有靜壓和動壓。靜壓ps為氣體對平行于氣流的物體表面作用的壓力，它是通過垂直于其表面的孔測量出來的。所謂風機的全壓是指由風機所給定的全壓增加量，即風機的出口和進口之間的全壓之差。所謂風機的

7、靜壓是指有風機的全壓減去風機出口的動壓。此外風機中的壓力還會受到不同因素的影響如：氣體的物理性質(zhì)及主要混合氣體的成分、外界溫度、氣體密度等影響，同時還存在著壓力損失，這中損失取決于管道的長度、表面粗糙度、彎度、截面積變化程度等。3、效率效率有全壓效率4=QP/N靜壓效率4s=QP/N和級效率、裝置效率、運行效率等，風機的實際運行經(jīng)濟性與風機本身效率高低有關(guān)，而主要取決于其壓力特性和管網(wǎng)特性的配合。全壓效率大于靜壓效率，級效率大于裝置效率，而裝置效率又大于運行效率，只有運行效率高，才有實際的節(jié)能效果。國務院要求風機運行效率應達70犯上！四、對旋風機及其系統(tǒng)41.集流器2.前消聲筒3.注油杯4.電

8、機5.機殼6.I級葉輪7.II級葉輪8.放油杯9.擴散器10.消聲層系統(tǒng)指從一處或多處向另一處或多處輸送空氣、氣體或蒸汽而設計的一系列風筒、管路、彎路和支管的總稱。風機提供了克服系統(tǒng)氣流阻力必要的能量，并使空氣或氣流通過系統(tǒng)。典型系統(tǒng)的一些組件有：通風扇、格柵、擴散器、過慮器、加熱和冷卻盤管、空氣污染控制裝置、燃燒裝置、體積流量控制調(diào)節(jié)風門、混流箱、消聲器、管網(wǎng)和有關(guān)配件。系統(tǒng)空氣簡單地說，包括風機及與其進口或出口或兩者都連接的管路。較為復雜的空氣系統(tǒng)包括風機、管網(wǎng)、空氣控制調(diào)節(jié)風門、冷卻管、加熱管、過慮器、消聲器和葉片等。風機是本系統(tǒng)內(nèi)給氣體以能量，用以克服其他部件的流動阻力的一個組成部分。

9、有時需要在同一個系統(tǒng)“串聯(lián)”安裝兩臺或多臺風機。如果風機由單一裝置組成，該裝置通常稱為“多級”風機。這種風機裝置很少用于普通的通風和空調(diào)系統(tǒng)，但在一些特殊的工業(yè)系統(tǒng)中還是經(jīng)常使用的。在理論上，兩臺串聯(lián)運行的風機的組合流量一一壓力曲線是在同一體積流量時將風機壓力相加得出的。實際上，由于后面級空氣密度的增加，體積流量有些減少。由于不均勻的氣流進入第二級進口，性能損失通常很大。建議要求風機制造廠審查所提出的系統(tǒng)設計，并對安裝性能進行一些估算。風機經(jīng)常并聯(lián)地安裝和運行在同一個系統(tǒng)中，尤其是要求大風量時更是如此。五、對旋風機配套用電動機對旋風機配套用電動機的特點是型號規(guī)格多、結(jié)構(gòu)復雜，功率范圍變化大，額

10、定功率從0.110000kW電壓由低220V、380V）到高10000V、6000V、3000V）、電動機環(huán)境溫度由常溫20C）至IJ120C、可有單速到多速或變速）。電源可以是交流或直流、除臥式與立式外、還有端蓋連接、腳底安裝結(jié)構(gòu)。對旋風機配套專用電動機有YSFYT系列節(jié)能三相異步電動機；YBF系列風機用隔爆型三相異步電動機；YCF系列風機用異步電動機；YCL系列低噪音冷卻專用三相異步電動機；YSD系列小功率多速三相異步電動機；YCT系列電磁調(diào)速電動機；YTC系列齒輪減速電動機等。此外還有風機配套用途電動機：YD憔列低噪聲外轉(zhuǎn)子三相異步電動機；YXFYDXF系列高溫消防排煙用三相異步電動機；

11、YCYY系列單相異步電動機；YSYU系列單相；三相異步電動機；YYW系列單相電容運轉(zhuǎn)塑封空調(diào)用電動機；YF系列風機用異步電動機；YD系列多速三相異步電動機；YL系列雙相電容。電動機的選擇內(nèi)容應包括：電動機的類型、安裝方式及外形安裝尺寸、額定功率、額定電壓、額定轉(zhuǎn)速、各項性能經(jīng)濟指標等，其中以選擇額定功率最為重要。選擇電動機功率的原則，是在電動機能夠滿足各種不同風機要求的前提下，最經(jīng)濟最合理地確定電動機功率的大小。如果功率選得過大，會出現(xiàn)“大馬拉小馬”現(xiàn)象，這不僅使風機投資費用增加，而且因電動機經(jīng)常輕載運行，其運行功率因數(shù)降低；反之，功率選得過小，電動機經(jīng)常過載運行，使電動機溫升過高，絕緣易老化

12、，會縮短電動機的使用壽命，同時還可能造成起動困難。因此，選擇電動機時，首先應是在各種工作方式下選擇電動機的額定功率。選擇電動機的基本步驟包括：從對旋風機的要求出發(fā)，考慮使用場所的電源、工作環(huán)境、防護等級及安裝方式、電動機的效率、功率因數(shù)、過載能力、產(chǎn)品價格、運行和維護費用等情況來選擇電動機的電氣性能和力學性能，使被選用的電動機能達到安全、經(jīng)濟、節(jié)能、和合理使用之目的。六、控制通風機噪聲方法綜述51 通風機噪聲產(chǎn)生機理及其特征通風機的種類很多，在選用通風機時，要求安全高效噪聲低。由于其種類和型號不同，所產(chǎn)生的噪聲強度及其頻率也有所區(qū)別，但從噪聲產(chǎn)生的機理和機組向外輻射噪聲的部位來看，卻有著共同點

13、。通風機在一定工況下運轉(zhuǎn)時，產(chǎn)生的噪聲，主要包括空氣動力性噪聲和機械性噪聲兩大部分，其中空氣動力性噪聲的強度最大，是通風機噪聲的主要部分。2 在噪聲源上控制通風機噪聲的方法由通風機氣動噪聲產(chǎn)生機理可知，合理的氣動設計是獲得低氣動噪聲最根本的方法，通流部件結(jié)構(gòu)參數(shù)的合理選擇匹配不但可獲得高的效率，而且相應的噪聲也低。具體說，在通風機設計階段主要應考慮以下幾方面。2.1增加葉柵的氣動力載荷，降低圓周速度2.2合理的動葉與靜葉風舌）問的間距間隙）23傾斜風舌導葉）24動葉與靜葉數(shù)合理匹配3在傳播途徑上控制通風機噪聲的方法3.1在通風機出氣口管道上安裝消聲器在通風機噪聲中，進、出氣口輻射的空氣動力性噪

14、聲強度最大，所以控制通風機噪聲，首先應將這部分噪聲降下來。在通風機進、出氣口安裝消聲器是抑制通風機噪聲的最有效措施。3.2通風機機組加裝隔聲罩通風機進、出氣口安裝消聲器可以消減空氣動力性噪聲，即把通風機最強部分的噪聲消除掉。但是，如果現(xiàn)場對降噪的要求較高，通風機的機殼、電動機、基礎振動等部位輻射的噪聲也需要控制時，那就得采取綜合治理措施。最常用也是最有效的措施是加裝通風機機組隔聲罩。3.3采取改造通風機機房的綜合治理措施如果有專門的通風機機房，則可結(jié)合現(xiàn)場情況采取將通風機機房改造成單間的降噪方法，即把通風機機組封閉在通風機機房內(nèi)使其噪聲傳不出去，這樣機房的噪聲雖大，但外界噪聲則小多了。密封的通

15、風機機房上要安裝進氣口消聲器，以供通風機吸氣和電動機、機殼等散熱之需要。在通風機出氣管路上也可再裝一個消聲器一減弱通風機出氣噪聲。通過實踐證明，采取改造通風機機房的噪聲綜合治理措施，結(jié)果是令人滿意的。4總結(jié)對通風機噪聲的控制，最根本的措施是從聲源上根治噪聲，即設計制造高性能、低噪聲的通風機是控制通風機噪聲的根本途徑。對已安裝投人使用的通風機，進行合理的結(jié)構(gòu)改造和安裝適當?shù)南暺魇强刂仆L機噪聲的主要手段。噪聲控制要求較高時，則須要同時采取減振、基礎隔振、吸聲和隔聲等多種措施綜合治理機組的機械噪聲、振動和電磁噪聲，以便得到滿意的減噪效果。七、礦用風機現(xiàn)狀和對旋風機存在的問題6礦用局部通風機（即局

16、扇是一種特殊用途的防爆風機。是煤礦采掘中不可缺少的通風設備，使用量大，應用面廣，耗能甚多，其性能特性和制造質(zhì)量的優(yōu)劣，與煤礦生產(chǎn)安全關(guān)系重大。隨著工作面的推進，要求風機壓力逐漸升高，而風量基本保持不變。礦工們就工作在它的附近，因此又要求噪聲能達到煤礦安全規(guī)程的要求。我國過去，礦用局部通風機為雙級軸流，即JBT系列的一統(tǒng)天下。80年代以來，出現(xiàn)了子午加速斜流和對旋風機，可以說是百花齊放據(jù)統(tǒng)計，中國煤炭百萬噸死亡率是美國的100倍,全國煤礦特大事故中有90溢瓦斯爆炸。瓦斯爆炸三要素：（1瓦斯?jié)舛取＃?氧氣12%0（3火源（火花o這3個條件一旦達到就會爆炸。煤礦用局部通風機是煤礦防止瓦斯事故的重要安

17、全技術(shù)裝備，推薦和選用優(yōu)良的產(chǎn)品是煤礦安全生產(chǎn)的前提。目前，介紹對旋式通風機的系統(tǒng)理論和設計方法的資料還十分缺乏，實驗結(jié)果和數(shù)據(jù)也很少。市場上有些產(chǎn)品的質(zhì)量還有待提高，存在效率較低、噪聲偏高、結(jié)構(gòu)振動、葉片失速等問題尤其會發(fā)生在第二級動葉上，如葉片斷裂、燒毀電機等。究其原因是有些設計者對這種風機的運行原理還不夠了解，設計參數(shù)選擇不當，特別是對前后兩級動葉之間的匹配關(guān)系不了解。全國各廠家生產(chǎn)的對旋風機，都普遍存在燒第二級電機的現(xiàn)象。至今還沒有很好地解決。目前國內(nèi)生產(chǎn)的對旋風機，存在諸多缺點：噪聲高，二級電機負載大，容易燒毀，再加上消聲結(jié)構(gòu)，成本高。如果要大力推廣使用對旋風機，就應該解決上述問題。8參考文獻1商景泰.通風機實用技術(shù)手冊M.北京：機械工業(yè)出版社，2004