离心风机基础知识解析：型号规格与轴流鼓风机结构剖析

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离心风机基础知识解析：型号规格与轴流鼓风机结构剖析
作者：王军（139-7298-9387）
关键词：离心风机、鼓风机型号、轴流鼓风机、结构组成、风机技术、性能参数
引言
风机作为工业领域不可或缺的流体输送设备，广泛应用于通风、除尘、冷却、燃烧等多个环节。其中，离心风机和轴流鼓风机是最为常见的两种类型。本文将深入解析离心风机的基础知识，重点探讨鼓风机的型号与规格体系，并对轴流鼓风机的结构形式及主要部件进行详细说明，旨在为风机技术从业者及相关领域人员提供系统的参考。
第一章离心风机基本原理与分类
1.1 工作原理
离心风机的工作原理基于离心力和动能转换。当叶轮高速旋转时，气体从轴向进入叶轮中心，在离心力作用下被加速并径向抛出。在此过程中，气体的静压能和动压能均得到提升。气体离开叶轮后进入蜗壳或导叶装置，部分动压能进一步转化为静压能，最终以较高压力的形式从出口排出。
其能量转换过程遵循欧拉方程（Euler's equation），即风机对单位质量气体所做的理论功（理论全压）等于气体在叶轮进出口处的动量矩变化。理论全压头H_th可表示为：
理论全压头 = （圆周速度分量在出口处的变化 × 出口圆周速度 - 圆周速度分量在进口处的变化 × 进口圆周速度） / 重力加速度
由于气体在进口处通常为轴向进入，其进口圆周速度分量为零，因此公式常简化为：
H_th = (出口圆周速度 × 出口切向速度) / 重力加速度
1.2 基本分类
离心风机根据其结构特点和性能范围，主要有以下几种分类方式：
按压力分类：
低压风机：全压值 ≤ 1 kPa
中压风机：1 kPa < 全压值 ≤ 3 kPa
高压风机：全压值 > 3 kPa
按叶片型式分类（此型式对性能曲线影响显著）：
前向叶片风机：叶片弯曲方向与叶轮旋转方向相同。特点是风量大、压力高、效率相对较低、转速较低、体型小。
后向叶片风机：叶片弯曲方向与叶轮旋转方向相反。特点是效率高、噪音低、风量-压力曲线不易过载、转速较高。
径向叶片风机：叶片为直板径向式。特点是结构简单、耐磨性好、适用于输送含尘气体，但效率较低。
按用途分类：通用风机、除尘风机、锅炉引风机、矿井风机等。
第二章鼓风机的型号与规格解析
风机型号是风机身份和特性的核心标识，通常由一系列字母和数字代码组成，遵循一定的国家标准或行业规范（如JB/T 8940-1999《通风机产品型号编制方法》）。理解型号含义是选型和应用的基础。
2.1 型号编制规则（通用示例）
一个完整的离心鼓风机型号通常包含以下几部分信息：
第一部分：表示风机的用途特征（汉语拼音字首）
G / Y - 锅炉鼓 / 引风机 (Guolu / Yin)
M - 煤粉风机 (Meifen)
K - 矿井风机 (Kuangjing)
L - 工业炉窑风机 (Lu)
W - 温控冷却风机 (Wen)
F - 防腐风机 (Fu)
(无代号通常表示通用通风机)
第二部分：表示风机的结构特征（汉语拼音字首）
传动方式代号：A、B、C、D、E、F（详见后文）
设计序号：第一次设计可省略，用数字表示改进次数。
第三部分：表示风机的主要性能参数
机号：以风机叶轮直径的分米（dm）数表示，前冠以符号“No.”。例如，No.10表示叶轮外径为10分米，即1000毫米。
补充代号：有时会添加表示吸入口形式（单吸S，双吸D）、设计顺序号等的代号。
示例解析：
G4-73 No.8D：
G：锅炉鼓风机
4：风机在最高效率点时的全压系数乘10后的化整数（即压力系数为0.4左右）
73：风机在最高效率点时的比转速（ns）的化整数
No.8：风机机号，叶轮直径800mm
D：传动方式为D式（悬臂支撑，联轴器传动）
Y5-47 No.6.3C：
Y：锅炉引风机
5：压力系数0.5左右
47：比转速47左右
No.6.3：叶轮直径630mm
C：传动方式为C式（悬臂支撑，皮带传动）
2.2 传动方式详解
传动方式决定了电机与风机的连接形式，直接影响风机的结构和安装方式。常用代号如下：
A式：直联传动。叶轮直接安装在电机轴上。结构最紧凑，效率高，适用于小型风机。
B式：悬臂支撑，皮带传动。皮带轮在两轴承中间。
C式：悬臂支撑，皮带传动。皮带轮在轴承外侧。
D式：悬臂支撑，联轴器传动。
E式：双支撑，皮带传动。
F式：双支撑，联轴器传动。
2.3 规格参数解读
除了型号，风机的详细规格还包含以下关键性能参数：
流量（Q）：单位时间内风机输送的气体体积，单位为立方米每秒（m³/s）或立方米每小时（m³/h）。
全压（P）：风机出口截面与进口截面的总压之差，即静压与动压之和，单位为帕斯卡（Pa）或千帕（kPa）。
静压（Ps）：风机全压减去风机出口动压。
功率：
轴功率（Psh）：风机轴从电机获得的功率。轴功率 = （流量 × 全压） / （1000 × 风机全压效率 × 机械传动效率），单位千瓦（kW）。
配套功率（Pm）：为风机配套的电机功率，需在轴功率基础上考虑安全系数（储备系数）。
转速（n）：风机叶轮每分钟的旋转次数，单位转每分钟（r/min）。
效率（η）：风机将输入功率转化为有效输出功率的能力，是衡量风机性能优劣的关键指标。主要有全压效率和静压效率。全压效率 = （流量 × 全压） / （1000 × 轴功率）
2.4 选型要点
风机选型需以实际工况需求为依据，主要步骤：
确定所需流量和压力：根据系统阻力计算和工艺要求确定。
介质条件：明确输送气体的成分、密度、温度、湿度、含尘量等。
初选风机类型：根据压力、流量范围选择离心式或轴流式；根据介质特性选择材质或特殊结构（如耐磨、防腐）。
查阅性能曲线与选型表：在制造商提供的性能表或曲线上，找到满足流量、压力要求的多个型号，并比较其效率、转速、功率，选择在高效区运行的型号。
确定安装与传动方式：根据现场空间布局确定。
确定电机功率：根据计算出的轴功率和安全系数，选择标准电机功率。
第三章轴流鼓风机的结构形式与主要部件
轴流鼓风机与离心风机在工作原理上截然不同，其气体沿轴向进入并沿轴向流出，主要依靠叶片的升力原理对气体做功。
3.1 结构形式
轴流风机主要有以下几种结构形式：
简式：仅有叶轮和机壳，结构最简单，效率较低，常用于通风换气。
导叶式：
前导叶式：在叶轮前安装导叶，用于预旋气体，以适应叶轮进口条件。
后导叶式：在叶轮后安装导叶，将气体旋转的动能转换为静压能，并矫直气流，减少涡流损失。这是最常见的形式。
对旋式（两级式）：两个叶轮相对布置，由两台电机分别驱动且旋转方向相反。第一级叶轮产生的旋绕气流恰好为第二级叶轮所需的反方向进口预旋，无需导叶，结构紧凑，压力高。
3.2 主要部件解析
一台典型的后导叶式轴流鼓风机主要由以下部件构成：
进气室（集流器）
功能：保证气体均匀、顺畅地以最小损失流入叶轮。通常设计成流线型收敛管。
结构：一般为喇叭口形状的铸件或焊接件。
叶轮（转子）
功能：是风机的“心脏”，将旋转机械能传递给气体，提高其压力和速度。由轮毂和叶片组成。
轮毂：用于安装叶片并传递扭矩。其锥度影响叶片的安装角。
叶片：通常为机翼型扭曲叶片。叶片安装角可调（静叶可调MIST或动叶可调MIV）或固定。可调叶片能在很大工况范围内保持高效率，是大型轴流风机的核心技术。
导叶
功能：
前导叶：预旋气体，改变进气冲角，使之与叶轮叶片进口角匹配。
后导叶：将叶轮出口气体的旋转动能转换为静压能，并引导气流沿轴向流出，减少能量损失。
结构：静止的扭曲叶片，固定在机壳上，其角度经过空气动力学优化设计。
扩压器（扩散筒）
功能：进一步降低气流速度，将剩余动压转化为静压，提高风机静压效率。
结构：一个逐渐扩张的圆锥筒。
机壳（气缸）
功能：容纳并支撑所有静止部件（导叶、扩压器、轴承等），形成气体的流动通道。
结构：通常为圆筒形铸造或焊接结构，要求有足够的刚度和强度。
传动组
功能：支撑转子并传递动力。
组成：包括主轴、轴承箱（支撑轴承和推力轴承）、联轴器。轴承需可靠润滑和冷却。推力轴承至关重要，用于承受巨大的轴向推力。
调节机构（针对动叶可调风机）
功能：在风机运行中调节叶片安装角，改变风机性能曲线，实现风量和压力的调节。
组成：包括液压或电动伺服马达、调节缸、曲柄连杆机构等，全部安装在旋转的轮毂内，技术复杂，精度要求高。
3.3 性能特点
优点：
流量大，结构紧凑，占地面积小。
动叶可调式风机在变工况下效率高，调节范围宽。
高效区相对较宽。
缺点：
单级压力较低（但对旋式可提高压力）。
噪音通常比后向离心风机大。
对介质中的灰尘较敏感，耐磨性不如径向离心风机。
动叶可调结构复杂，制造和维护成本高。
第四章离心与轴流风机的比较与选用
4.1 性能曲线对比
离心风机（后向叶片）：功率曲线随流量增加而平缓上升或略有下降，不易过载。压力曲线较平坦。
轴流风机：压力曲线呈“马鞍形”，可能存在不稳定工况区（喘振区）。功率曲线随流量减小而急剧上升，关闭风门启动时电机易过载。
4.2 选用原则
选用离心风机的情况：
要求压力较高、流量相对不大的场合。
系统阻力变化较大，要求性能曲线稳定的场合。
输送含尘、磨损性大的气体。
对噪音有较高要求的场合（优选后向离心风机）。
选用轴流风机的情况：
要求流量非常大、压力中低的场合（如电站锅炉引送风机、隧道通风、冷却塔）。
安装空间受限的场合。
工况变化频繁且范围大，要求高效调节的场合（优选动叶可调轴流风机）。
结语
离心风机和轴流鼓风机作为工业领域的两大主力机型，各有其独特的工作原理、结构特点和适用领域。深入理解离心风机的基本原理、熟练掌握其型号规格的解读方法，并清晰认知轴流风机的复杂结构与部件功能，是风机技术工作者进行设备选型、安装调试、维护保养及故障分析的知识基石。随着智能制造和节能环保要求的不断提高，风机的设计、材料和控制技术也在持续进步，未来高效、低噪、智能化的风机产品将为各工业领域的发展提供更加强劲的动力支持。