离心风机技术基础解析：型号规格、结构形式与主要部件
作者：王军（139-7298-9387）
关键词：离心风机、鼓风机、型号规格、结构形式、叶轮、蜗壳、传动方式、性能曲线
引言
在工业生产的广阔领域中，风机作为提供气流与压力的关键设备，扮演着不可或缺的角色。其中，离心风机凭借其效率高、流量范围广、压力稳定等特点，在通风、冷却、干燥、气力输送、废气处理等众多工艺环节中得到广泛应用。作为一名风机技术从业者，深入理解离心风机的基础知识，特别是其型号规格的解读、结构形式的区分以及主要部件的功能与特点，是进行设备选型、安装调试、维护保养乃至故障排除的基石。本文旨在系统性地解析离心风机的基础知识，为同行和感兴趣的读者提供一个清晰的技术框架。
第一章 离心风机的工作原理与基本分类
在深入细节之前，我们首先需要理解离心风机是如何工作的。
1.1 工作原理
离心风机的工作原理基于牛顿第二定律和惯性离心力。当电机或其它原动机驱动风机叶轮旋转时，叶轮中的叶片迫使其间的气体随之旋转。气体在高速旋转的叶轮中获得动能（动态压力）并做离心运动，沿着叶道被甩向叶轮外缘，汇入机壳（蜗壳）内。在蜗壳中，气体的部分动能被转化为静压能（静态压力），最后经由出口排出。与此同时，在叶轮的中心区域（进气口处）形成低压区，外部气体在大气压作用下被连续不断地吸入，从而形成一个连续、稳定的气流输送过程。
1.2 基本分类
离心风机根据其产生的全压（静压+动压）大小，通常可分为三类：
离心通风机（Fan）： 全压较低，通常小于15kPa。主要用于通风换气、空调系统等。
离心鼓风机（Blower）： 全压中等，通常在15kPa至200kPa之间。这也是本文讨论的重点，广泛应用于各种工业流程中，如污水处理曝气、冶炼鼓风、物料输送等。
离心压缩机（Compressor）： 全压很高，通常大于200kPa，甚至可达兆帕级别。用于制冷、石油化工、气体分离等领域。
值得注意的是，鼓风机（Blower）一词在国内行业习惯中有时也泛指风机，但严格来说，它特指中压范围的离心式或罗茨式风机。
第二章 离心鼓风机的型号与规格解析
离心鼓风机的型号与规格是其身份和能力的核心标识，正确解读是选型的第一步。国内型号编制方式较为多样，但通常遵循一定的规律。
2.1 型号表示方法
常见的型号表示方法会包含以下信息：
用途代号（可选）： 表示风机的特定用途，如G（锅炉通风）、Y（锅炉引风）、W（高温气体）、F（防腐蚀）、K（矿用）等。通用型可能省略。
型号名称： 通常表示风机在最高效率点时的比转数（ns） 化整后的值。比转数是一个相似准则数，反映了风机的流量、压力和转速之间的关系。比转数小，代表风机趋于高压低流量；比转数大，代表风机趋于低压高流量。
例如：4-72、9-19、9-26。4-72型风机比转数较低，属于中低压、大风量风机；而9-19、9-26型风机比转数较高，属于高压、小流量风机。
机号（No.）： 以风机叶轮直径的分米（dm）数表示，是风机大小的核心参数。
例如：No.8表示叶轮外径为8分米，即800mm。机号越大，风机整体尺寸越大，其处理风量和功率通常也越大。
传动方式代号： 表示风机叶轮与电机的连接方式，是型号中至关重要的一部分。常用A、B、C、D、E、F表示，具体含义见第三章。
旋转方向： 从电机主轴伸或皮带轮方向看叶轮的旋转方向，分“左”旋和“右”旋。
出风口角度： 表示出风口方向，以度数为单位。基本角度为0°、45°、90°、135°、180°、225°等。
示例解析：
型号：GY4-73 No.14D 右90°
GY: 用途代号，表示锅炉送风（G）和锅炉引风（Y）两用风机。
4-73: 型号名称，比转数约为73的高比转数风机系列，风量大，压力适中。
No.14: 机号，叶轮直径为1400mm。
D: 传动方式，表示悬臂支承，用联轴器与电机直联。
右： 从电机端看，叶轮顺时针旋转。
90°： 出风口方向垂直向上。
2.2 规格参数
规格参数定义了风机的工作性能，是选型的直接依据：
流量（Q）： 单位时间内风机输送的气体体积，单位为m³/h（立方米/小时）或m³/min（立方米/分钟）。
全压（P）： 气体经过风机后获得的压力升高值，单位为Pa（帕斯卡）或kPa（千帕）。
静压（Ps）： 全压减去动压后的值，是克服管道阻力的有效压力。
转速（n）： 风机叶轮每分钟的旋转圈数，单位为r/min（转/分钟）。
轴功率（Nz）： 驱动风机轴所需的功率，单位为kW（千瓦）。
效率（η）： 风机的有效功率（气体获得的功率）与轴功率之比，是衡量风机经济性的关键指标。效率越高，能耗越低。
所需功率（N）： 考虑到机械损失和电机富余量后，所选配电机的功率，通常比轴功率大。
噪声（Lw）： 风机运行时产生的声功率级，单位为dB(A)（分贝A计权）。
选型时，必须根据现场的系统阻力、所需风量等工况点，在风机厂家提供的性能曲线图或性能表上找到匹配的型号，确保风机能在高效区内稳定运行。
第三章 离心鼓风机的结构形式
离心鼓风机的结构形式多样，主要根据其传动方式和进气方式进行分类。
3.1 按传动方式分类（国标规定）
这是最核心的结构分类方式，直接关系到风机的支承、传动效率和维护复杂性。
A式： 电机直联传动。叶轮直接安装在电机轴上。结构最紧凑，传动效率最高，维护简单。但风机转速与电机转速一致，不可调，且叶轮尺寸受电机轴强度和悬伸长度限制。常用于小型风机。
B式： 悬臂支承，皮带传动。叶轮悬臂安装，由皮带轮和三角带传动。优点是可以通过改变皮带轮直径来调节风机转速，从而改变性能，灵活性高。电机维修更换方便。
C式： 悬臂支承，皮带传动。与B式的区别在于皮带轮在轴承中间，结构稍复杂，稳定性更好，适用于稍大机号。
D式： 悬臂支承，用联轴器与电机直联。叶轮端悬臂，另一端通过弹性联轴器与电机连接。结构紧凑，传动效率高，适用于中型风机。对电机和风机的对中性要求较高。
E式： 双支承，皮带传动。叶轮置于两个轴承中间，由皮带轮传动。轴承受力情况好，运行平稳，适用于大型、重型风机和较高温度的场合。
F式： 双支承，用联轴器与电机直联。叶轮置于两轴承之间，通过联轴器与电机连接。结构稳定，能承受更大的载荷和更高的温度，是大型高压离心鼓风机最常用的结构形式。
3.2 按进气方式分类
单吸（S）式： 叶轮仅一侧有进气口。这是最常见的形式。
双吸（D）式： 叶轮两侧都有进气口。在相同叶轮外径和转速下，理论流量是单吸式的两倍。具有更好的轴向力平衡特性，但结构更复杂。常用于大流量场合。
第四章 离心鼓风机的主要部件及功能
一台离心鼓风机主要由以下几个关键部件构成，每个部件的设计与制造质量都直接影响整机的性能和可靠性。
4.1 叶轮（Impeller）
叶轮是风机的“心脏”，是唯一对气体做功的部件，其设计和技术要求极高。
功能： 将机械能传递给气体，转化为气体的动能和压力能。
结构： 由前盘、后（中）盘、叶片和轮毂组成。
分类：
按叶片出口角β2分：
后向式（β2 < 90°）： 叶片弯曲方向与旋转方向相反。效率高，噪音低，功率曲线随流量增加而平坦或略有下降，不易过载。是工业鼓风机中最常用的形式。
径向式（β2 = 90°）： 叶片径向伸出。结构简单，耐磨性好，但效率较低。常用于排尘、物料输送风机。
前向式（β2 > 90°）： 叶片弯曲方向与旋转方向相同。在相同尺寸和转速下，能产生较高的压力，但效率较低，噪音大，功率曲线随流量增加而急剧上升，易导致电机过载。常用于低压通风机（如空调箱内的风机）。
材料： 根据介质特性选择，常见有Q235碳钢、16Mn低合金钢、不锈钢（304、316L）、铝合金等。对于磨损严重的场合，会采用耐磨钢板、表面堆焊耐磨层或喷涂陶瓷涂层。
4.2 机壳（Casing / Volute）
功能： 收集从叶轮出来的高速气体，并将其动能有效地转化为静压能；引导气体按所需方向流出；支承和固定转子和部分轴承座。
结构： 通常是蜗壳形（螺旋形）的铸铁件或焊接件。其型线设计对效率至关重要，应保证气体流动顺畅，损失最小。出口部位有时会装有扩散器，以进一步将动压转化为静压。
4.3 主轴（Shaft）
功能： 传递扭矩，支承叶轮并保证其高速旋转。
要求： 必须有足够的强度、刚度和耐磨性，通常采用优质碳素钢（如45钢）或合金钢制造，并经过调质等热处理。
4.4 轴承箱与轴承（Bearing Housing & Bearing）
功能： 支承转子，减少转动摩擦，保证转子自由、平稳地旋转。
类型： 常用滚动轴承（深沟球轴承、角接触球轴承、圆柱滚子轴承等）或滑动轴承（用于大型高速风机）。轴承的选用需考虑载荷（径向和轴向）、转速、寿命和润滑方式。
4.5 密封装置（Sealing）
功能： 防止气体从轴端泄漏到大气中，或防止外部空气进入风机内部（负压工况）；防止轴承箱内的润滑油泄漏。
类型：
迷宫密封（Labyrinth Seal）： 最常用，利用多次节流效应实现密封，非接触式，寿命长。
填料密封（Packing Seal）： 接触式密封，需要润滑和冷却，有一定泄漏。
机械密封（Mechanical Seal）： 密封效果好，泄漏量极小，但成本高，用于有毒、有害、贵重气体。
油封（Oil Seal）： 主要用于轴承箱的防油泄漏和防尘。
4.6 进气箱（Inlet Box） / 集流器（Inlet Collector）
功能： 引导气体平稳、均匀地进入叶轮进口，减少进气涡流和阻力损失，提高风机效率。集流器通常做成流线型（如喇叭口形）。
4.7 调节装置（Regulating Device）
功能： 根据工艺需求调节风机的流量和压力。
类型：
进口风门调节： 在进口管道上安装百叶窗式或蝶阀式风门，通过改变开度来调节，简单但经济性较差（节流损失大）。
进口导叶调节（Inlet Vane Control - IVC）： 在叶轮进口前安装可调角度的导叶，预旋气体，改变风机性能曲线，调节范围宽，经济性优于风门调节。
变速调节： 通过变频器（VFD）改变电机转速，从而改变风机性能。这是最节能、最有效的调节方式，目前应用越来越广泛。
第五章 总结与展望
离心风机，特别是工业鼓风机，是一个融合了空气动力学、材料学、机械制造与自动控制技术的复杂产品。对其型号规格的准确解读、对其不同结构形式的深刻理解、以及对各个主要部件功能与重要性的清晰认识，是风机技术工作者进行正确选型、保证设备高效稳定运行、并能够快速诊断和处理问题的核心能力。
随着工业4.0和智能制造的推进，离心风机技术也在向着更高效率、更低噪音、更高可靠性以及智能化的方向发展。例如，采用计算流体动力学（CFD）和有限元分析（FEA）进行叶轮和机壳的优化设计；应用新型复合材料和涂层技术提高耐磨耐腐蚀性能；集成传感器和物联网（IoT）技术，实现风机的在线状态监测、故障预警和能效管理。

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