离心与轴流鼓风机核心技术解析：型号规格与结构形式探秘

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离心与轴流鼓风机核心技术解析：型号规格与结构形式探秘
作者：王军（139-7298-9387）
关键词：离心风机、轴流风机、型号规格、结构形式、工作原理、性能曲线、叶轮、选型应用

引言
在工业通风、气体输送、工艺冷却、废气处理等诸多领域，风机作为提供气流与压力的核心设备，扮演着不可或缺的“肺”的角色。其中，离心风机和轴流风机是两大主流技术路线，因其工作原理、结构特点和性能特性的显著差异，各自占据着不同的应用市场。作为一名风机技术从业者，深入理解这两类风机的基础知识，特别是其型号规格背后的含义以及内在的结构形式，是进行正确选型、高效应用和故障诊断的基石。本文将系统性地对离心风机和轴流鼓风机进行解析，旨在为同行和感兴趣的读者提供一份实用的技术参考。
第一章：离心风机基础知识深度解析
离心风机，顾名思义，其工作原理依赖于离心力的作用。它的气流路径别具特色：空气沿轴向进入风机，在高速旋转的叶轮作用下获得能量，转变为径向流动，最终通过蜗壳状机壳将动能部分转化为静压能后排出。
一、工作原理与核心组件
工作原理：当电机驱动叶轮旋转时，叶片间的气体在离心力作用下被甩向叶轮边缘，从而使叶轮中心形成真空（负压），外界空气被持续吸入，构成了连续的流动。被甩出的高速气体在容积逐渐扩大的蜗壳内减速，根据伯努利方程，速度降低意味着动压减小，静压增加，从而实现了增压的目的。
核心组件：
叶轮（Impeller）：风机的心脏，其形式直接决定风机的性能和效率。根据叶片出口角度，主要分为前向（前弯）、径向和后向（后弯）三种。
机壳（Casing）：通常为蜗壳形，用于收集从叶轮出来的气体，并有效地将动能转化为静压能。
进风口（Inlet）：引导气体均匀平稳地进入叶轮，通常设计成收敛形，以减少进气损失。
主轴（Shaft）：传递电机扭矩，驱动叶轮旋转。
传动组（Drive Assembly）：包括轴承、底座、皮带轮或联轴器等，支撑主轴并完成动力传递。
二、离心风机的型号与规格解读
国内离心风机的型号编制通常遵循一定的规则，虽各厂家略有不同，但核心逻辑相通。一个典型的型号如：G4-73 No.12.5D 右90° 55kW。
压力等级代号：常用“Y”代表高压，“G”代表高压（或锅炉引风机），“F”代表中压，“B”代表防爆等。此处的“G”通常指锅炉鼓风机，但已泛化为一种系列代号。
压力系数：如“4-73”中的“4”。它是一个无因次系数，乘以5后再取整数，大致代表风机在全压效率最高时的全压系数。压力系数越高，代表风机生成压力的能力越强。
全压系数 ψ = (2 * 全压) / (ρ * 叶轮周向速度的平方)
其中，ρ 为气体密度。
比转速：如“4-73”中的“73”。比转速是一个设计相似性的重要准则，它综合反映了风机的流量、压力和转速之间的关系。比转速高的风机，流量大、压力低；比转速低，则流量小、压力高。
比转速 ns = (转速 * 流量的二分之一次方) / (全压的四分之三次方) （需注意单位制）
机号（No.）：代表风机的尺寸大小，通常是叶轮直径的分米数。No.12.5 表示叶轮直径约为1250毫米。这是判断风机体积和大致风量的最直观参数。
传动方式与旋转方向：如“D”表示悬臂支撑，联轴器传动。“右90°”表示从电机端看向风机，叶轮顺时针旋转，且出风口方向竖直向上。
功率：55kW 表示配套电机的额定功率。
理解这些代号，就能快速把握一台离心风机的基本性能取向和物理尺寸。
三、离心风机的结构形式
根据叶轮与电机的连接和支撑方式，离心风机主要有以下几种传动形式（按国家标准）：
A式：电机直联。叶轮直接安装在电机轴上。结构紧凑，效率高，适用于小型风机。
B式：悬臂支撑，皮带传动。叶轮悬臂安装，通过皮带轮和皮带由电机驱动。转速可调，应用灵活。
C式：悬臂支撑，联轴器传动。叶轮悬臂安装，通过联轴器与电机直联。结构简单，传动效率高。
D式：悬臂支撑，联轴器传动，但采用一个共同的底座。这是最常見的工业风机形式之一。
E式：双支撑，皮带传动。叶轮置于两轴承之间，皮带传动。运行稳定，适用于较大型风机。
F式：双支撑，联轴器传动。叶轮置于两轴承之间，联轴器传动。稳定性最好，适用于高压、大型风机。
第二章：轴流鼓风机基础知识深度解析
轴流风机，其气体流动方向与主轴轴线平行，故名“轴流”。它的工作方式类似于飞机的螺旋桨，通过叶片对气体产生直接的推力。
一、工作原理与核心组件
工作原理：当装有扭曲翼型叶片的叶轮旋转时，叶片正面与背面形成压力差，这个压力差对气体产生一个沿轴向的推力，使其从风机入口向出口流动。气体在风机中始终沿轴向运动。
核心组件：
叶轮（Rotor）：由轮毂和多个翼型叶片组成，是产生风压和风量的核心。
外壳（Cylinder）：圆筒形，内壁与叶尖间隙尽可能小，以减少气体泄漏。
导叶（Stator/Guide Vane）：在多级轴流风机中，级间设置的静止导叶用于整流，将气流的旋转运动转化为轴向运动，并准备进入下一级叶轮，从而提高效率和压力。出口导叶的作用相同。
集流器（Inlet Collector）和扩散器（Diffuser）：优化进气条件和平顺导出气流，减少损失。
二、轴流风机的型号与规格解读
轴流风机的型号相对多样。一个常见的例子：T35-11 No.6.3 15° 5.5kW。
用途代号：如“T”代表通用通风机，“G”代表工业用冷却风机，“S”代表隧道风机等。
叶轮毂比：如“35”可能代表毂比（轮毂直径与叶轮直径的比值）为0.35。毂比是轴流风机的一个重要设计参数，影响风机的压力和流量特性。
设计序号：如“11”代表第11次设计或第11种变形设计。
机号（No.）：同离心风机，代表叶轮直径的分米数。No.6.3 即直径630毫米。
叶片安装角：如15°。对于可调叶片角度的轴流风机，此参数至关重要，调整角度即可改变风机性能曲线。
功率：配套电机功率。
另一种常见于大型工业风机的型号，如：ZAZ-1250。
Z：轴流式
A：叶片为机翼型扭曲叶片
Z：支撑方式为直联（有时代表其它含义）
1250：叶轮直径（毫米）
三、轴流风机的结构形式
轴流风机的结构形式主要体现在叶片的可调性上，这极大地影响了其应用范围和性能调控能力。
固定叶片式（FA）：
叶片与轮毂刚性固定，角度不可调。
特点：结构最简单，成本最低。但性能调节只能依靠改变转速或阀门，在非设计工况下运行效率较低。
应用：用于工况稳定、不需要频繁调节的场合，如普通通风换气。
半可调叶片式（SAA）：
停机时，可松开紧固装置，手动调整叶片安装角，再重新固定。
特点：可以在一定范围内适应季节性或阶段性的工况变化，性能介于固定式和全可调式之间。
应用：用于工况有阶段性变化的场合，如矿井主通风机随开采深度变化。
全可调叶片式（VAA）：
通过一套精密的液压或机械调节机构，可在风机运行中实时、连续地调整所有叶片的安装角。
特点：这是最高级的轴流风机形式。它能够在保持高速运行的同时，通过改变叶片角度来大幅调节风量和压力，使风机始终在高效区内工作，节能效果极其显著。但结构复杂，制造和维护成本最高。
应用：用于工况需要频繁、大幅度变化的场合，如大型电站锅炉的引送风机、冶金行业的大型通风系统。
第三章：离心与轴流风机性能对比与选型指南
一、性能特性对比
特性离心风机轴流风机
气流方向轴向进，径向出轴向进，轴向出
压力范围中高压（可达数十千帕）中低压（通常低于15kPa）
流量范围范围广，中等到大流量超大流量
性能曲线曲线平坦，压力随流量增加而缓慢下降，有驼峰风险。功率随流量增加而增加。曲线陡峭，压力随流量减少急剧上升，易出现失速区。功率随流量减少而增加。
效率高效区较宽，最高效率可很高高效区较窄，但在设计点效率很高
体积与安装结构紧凑，占地小，但出口方向常需转向体积大，呈长管道式，安装占地较长，但管道连接直接
噪音频率较高，主要中高频噪音频率较低，主要低频噪音
调节方式节流阀、进口导叶、变速调节变速调节、动叶调节（VAA）、前导叶调节
成本中低压领域成本较低大型高压领域成本可能更高
特别提醒：轴流风机的功率特性与离心风机相反。关闭风门启动离心风机是安全的（负载最小），但绝对禁止关闭风门启动轴流风机，否则电机将因过载而烧毁。
二、选型基本原则
遵循性能匹配：首先根据系统计算所需的风量、全压（需考虑阻力、密度修正等），在风机性能曲线图上找到工况点，该点应落在风机高效区的中间偏右部分（稳定工况）。
优先选择高效节能：比较不同风机在工况点的效率，选择高效者。对于变工况系统，优先考虑采用变频调速的离心风机或动叶可调的轴流风机。
考虑介质特性：输送易燃易爆气体需选防爆风机；输送含尘、腐蚀性气体需考虑材质、耐磨措施和密封方式。
权衡安装与成本：评估安装空间、进出口方向、噪声要求等因素，并结合初始投资和长期运行成本做出综合决策。
简单决策路径：
高压力、小流量、介质脏 -> 离心风机（后向叶片为宜）
低压力、大流量、工况稳定 -> 固定式轴流风机
低压力、大流量、工况变化大 -> 全可调式轴流风机（VAA）
中等流量和压力，通用场合 -> 离心风机（应用最广泛）
结论
离心风机和轴流风机是流体机械领域的两位“主力干将”，它们各有千秋，并无绝对的优劣之分。离心风机以其坚固的结构、稳定的性能和宽广的工况适应性，成为工业领域的“万金油”；而轴流风机则凭借其巨大的流量和先进的动叶可调技术，在特定领域展现出无可比拟的节能优势。