□ 張金彪□ 劉永玲□ 馮志明 □ 楊樹健□ 潘 強 □ 潘豐豐

1.蘭州蘭石集團蘭駝農(nóng)業(yè)裝備有限公司 蘭州 730314

2.蘭州蘭石能源裝備工程研究院 蘭州 730314

1 風機概述

風機是用于輸送氣體的機械，從能量觀點看，它是把原動機的機械能轉(zhuǎn)換為氣體能量的一種機械。通常風機是對氣體壓縮和氣體輸送機械的習慣性簡稱。簡單而言，風機是依靠輸入的機械能，提高氣體壓力并排送氣體的機械。

風機在農(nóng)業(yè)機械中應用很廣。大多數(shù)情況下，利用風機產(chǎn)生的氣流作介質(zhì)進行工作。例如：在植保機械上，用氣流輸送、噴灑藥粉和藥液，并使藥液霧化；在谷物收獲機械及清選機械上，用氣流進行清選及谷粒分級[1]；在谷物干燥機械上，用氣流作熱介質(zhì)傳遞熱能，以加溫烘干谷物并運出水汽；在輸送裝置上，用氣流輸送各種農(nóng)業(yè)物料；在氣吸式播種機上，利用風機產(chǎn)生的真空度使種子吸附于排種盤上進行排種。此外，在農(nóng)業(yè)中也常用風機進行通風換氣及物料輸送等工作[2]。

2 風機分類

按排氣壓力的高低，風機可分為壓縮機、鼓風機、通風機。壓縮機的排氣壓力高于34.3×104Pa，鼓風機的排氣壓力為 11.27×104～34.3×104Pa，通風機的排氣壓力低于11.27×104Pa。

按作用原理，風機可分為容積式風機和葉片式風機。前者可分為往復式柱塞壓縮機和回轉(zhuǎn)式螺桿風機，后者按照氣流運動方式可分為離心風機和軸流風機。

風機在工作中，氣流由風機軸向進入葉片空間，然后在葉輪的驅(qū)動下隨葉輪旋轉(zhuǎn)，同時在慣性的作用下提高能量，氣流沿半徑方向離開葉輪。這一靠產(chǎn)生的離心力來做功的風機稱為離心風機[3]。

離心風機可以分為三種：單吸式離心風機進出風口皆可接風管；雙吸式離心風機只有出風口接風管，進風口為開放式；箱式離心風機可降低風機噪聲，減小機殼受損。

3 離心風機結構

離心風機主要由葉輪、集流器、機殼、蝸舌等部件構成。

3.1 葉輪

葉輪是離心風機的主要部件。葉輪由葉片、連接和固定葉片的前盤與后盤，以及輪轂組成。離心風機的葉片型式根據(jù)出口方向和葉輪旋轉(zhuǎn)方向之間的關系可分為后向式、徑向式、前向式三種。后向式葉片的彎曲方向與氣流的自然運動軌跡完全一致，因此氣流與葉片之間的撞擊少，能量損失和噪聲都小，效率也就高。前向式葉片的彎曲方向與氣流的運動軌跡相反，氣流被強行改變方向，因此它的噪聲和能量損失都較大，效率較低。徑向式葉片的特點介于后向式和前向式之間[5]。

3.2 集流器

集流器在葉輪前，使氣流能均勻地充滿葉輪的入口截面，并且氣流通過集流器時的阻力損失是最小的。集流器主要有四種形式：①圓筒形，葉輪進口處會形成渦流區(qū)，較空氣直接進入時的效果更好；②圓錐形，好于圓筒形，但長度太短，效果不佳；③弧形，好于前兩種；④錐弧形，效果最佳，高效離心風機基本上都采用此種集流器。

集流器與葉輪的配合，以套口間隙形式為好，而對口間隙形式一般較少采用。為了減弱渦流，控制倒流，可在風機內(nèi)部進氣口部位加裝一個擋風圈。

3.3 機殼

風機性能的好壞、效率的高低主要決定于葉輪，但蝸殼的形狀和大小、吸氣口的形狀等也會對其有影響。機殼的作用是收集從葉輪中甩出的氣體，使氣體流向排氣口，并在這一流動過程中使氣體從葉輪處獲得的一部分動壓能轉(zhuǎn)換為靜壓能，形成一定的風壓[6]。機殼的外形為對數(shù)螺旋線形，因為氣流從機殼流出時向葉輪旋轉(zhuǎn)方向偏斜，所以機殼出口擴壓器一般做成向葉輪一邊擴大的形式，其擴散角通常為 6～8°。

3.4 蝸舌

離心風機的機殼出口處有舌狀結構，一般稱作蝸舌。蝸舌可以防止氣體在機殼內(nèi)循環(huán)流動[7]。

蝸舌的形狀一般有如下幾種：①尖舌，用于高效率離心風機，風機的噪聲一般比較大；②深舌，大多用于低轉(zhuǎn)速離心風機；③短舌，大多用于高轉(zhuǎn)速離心風機；④平舌，用于低效率離心風機，風機噪聲小。

4 離心風機工作原理

離心風機的工作原理基本與離心水泵相同，當電機帶動風機葉輪高速旋轉(zhuǎn)時，葉輪上葉片間的氣體即獲得一個離心力，并使氣體從葉片之間的開口處甩出。被甩出的氣體碰到機殼，使機殼內(nèi)的氣體動能增大。機殼為一螺旋線形，空氣的過流斷面逐漸增大，動能轉(zhuǎn)換為靜壓能，并在風機出口處達到最大值，氣體被壓出風機的出口。當氣體被壓出時，葉輪中心部分壓力減小，氣體從風機的吸入口被吸入。因此，葉輪不斷旋轉(zhuǎn)，空氣在風機的作用下，在管道中不斷流動[8]。

5 離心風機性能參數(shù)

5.1 風量

風量Q為單位時間內(nèi)所排送的空氣體積。風機產(chǎn)生的風量與葉輪直徑、轉(zhuǎn)速，以及葉輪形式有關。風機風量一般通過試驗方法獲得。管道系統(tǒng)風量調(diào)節(jié)可以通過調(diào)節(jié)管道閥門及調(diào)整風機轉(zhuǎn)速來實現(xiàn)。風量大小與風機的葉輪尺寸和轉(zhuǎn)速成正比。

5.2 風壓

風壓H為風機出口氣流全壓與進口氣流全壓之差。風機產(chǎn)生的風壓與風機的葉輪直徑、轉(zhuǎn)速，以及空氣密度、葉輪形式有關。風機風壓與轉(zhuǎn)速的二次方成正比。風壓調(diào)節(jié)可以通過調(diào)整風機轉(zhuǎn)速來實現(xiàn)，在管道系統(tǒng)中也可以通過調(diào)整閥門來實現(xiàn)。

由于空氣分子不規(guī)則運動而撞擊于管壁上產(chǎn)生的壓力為靜壓?？諝饬鲃訒r產(chǎn)生的壓力P為動壓，P=0.5ρv2，其中ρ為空氣密度，v為空氣流動速度。全壓則為靜壓與動壓的代數(shù)和。余壓為全壓減去系統(tǒng)內(nèi)各設備的阻力。

5.3 功率

風機輸送氣體時，氣體從風機獲取能量，而風機需要消耗能量，風機每單位時間傳給氣體的能量稱為風機的有效功率N，N=QH。

6 離心風機旋向

離心風機可制成順旋或逆旋兩種形式。從電機一端正視，如葉輪按順時針方向旋轉(zhuǎn)，則稱為順旋風機；如葉輪按逆時針方向旋轉(zhuǎn)，則稱為逆旋風機。

風機的出口位置以機殼的出口角度來表示，順旋風機、逆旋風機均可制成 0°、45°、90°、135°、180°、225°共六種角度，也可按用戶的要求制成其它特殊角度。風機出風口規(guī)定了左或右的回轉(zhuǎn)方向，各有八種不同的基本出風口位置[9]。

7 離心風機安裝注意事項

應嚴格按照總圖尺寸進行安裝各部件。為了保證離心風機的性能，特別應保證風機進風口與葉輪的套口間隙。對于一些氣體溫度較高且機號較大的離心風機，為了保證風機在高溫狀態(tài)下運行時，機殼熱膨脹后進風圈與葉輪不發(fā)生摩擦，進風圈與葉輪進口的套口間隙并非完全均勻，一般上大下小，左右均勻。調(diào)校進風圈與葉輪進口的套口間隙，保證這一間隙滿足總圖的要求。

安裝調(diào)節(jié)門時，應注意調(diào)節(jié)門的葉片轉(zhuǎn)動方向是否正確，應保證進氣的方向與葉輪旋轉(zhuǎn)方向一致。常見的調(diào)節(jié)門是花瓣式葉片型調(diào)節(jié)門，調(diào)節(jié)范圍由0°全開至90°全閉。調(diào)節(jié)門的搬動把手位置，從進風口方向看去是在右側(cè)。對于順旋風機，搬動把手由下往上推是全閉至全開方向。對于逆旋風機，搬動把手由上往下拉是全閉至全開方向。

8 離心風機保養(yǎng)

離心風機長期停機存放不用時，應在軸承及其它主要零部件的表面涂上防銹油，以免銹蝕。風機轉(zhuǎn)子每隔約半個月時間，應人工手動旋轉(zhuǎn)半圈，即旋轉(zhuǎn)180°。轉(zhuǎn)動前應在軸端作好標記，使原來最上方點轉(zhuǎn)動后位于最下方。

9 離心風機選用

農(nóng)業(yè)機械及農(nóng)用設備所需通用型離心風機，大多可直接選用工業(yè)風機，而不必重新設計。我國原機械工業(yè)部編有風機產(chǎn)品樣本，各風機制造廠也都提供產(chǎn)品的詳細使用數(shù)據(jù)，可作選用依據(jù)[10]。離心風機性能常用表格或選擇曲線來表示，所提供的效率η數(shù)據(jù)均為η≥0.9ηmax范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)。因為我國各風機制造廠目前均采用公制，所以在提供的數(shù)據(jù)中，風機壓力均為出口處的壓力[11]。

離心風機的選用原則如下。

（1）離心風機的風壓及流量應滿足管網(wǎng)的要求，應盡量選用效率高、運轉(zhuǎn)平穩(wěn)、噪聲低、調(diào)節(jié)性能佳的離心風機。

（2）由于管網(wǎng)工作條件有一定變化范圍，因此應按管網(wǎng)最大流量為依據(jù)，計算管網(wǎng)的壓損及流量。

（3）因為管道有關設備在安裝中往往因不夠嚴密而存在漏風現(xiàn)象，所以在選用離心風機時需將流量增大10%～15%。

（4）考慮到管網(wǎng)壓損計算的不完善，離心風機提供的壓力應比管網(wǎng)計算的壓損增大10%。

10 離心風機常見故障及排除

離心風機常見故障及排除措施見表1。

表1 離心風機常見故障與排除措施

11 結束語

離心風機作為一種從動的流體機械，應用比較廣泛，在各種行業(yè)中都有所涉及。隨著經(jīng)濟的高速發(fā)展，工業(yè)生產(chǎn)在追求質(zhì)量和高效的過程中，對于離心風機的重視程度與日俱增。伴隨社會經(jīng)濟的發(fā)展和人類文明的進步，離心風機在生產(chǎn)和生活中的作用會越來越廣，成為人類社會不可缺少的一種機械設備。我們應掌握離心風機的結構、工作原理及效率影響因素，合理選用離心風機，高效地利用能量。