風機的選擇、復核及布置 1 風機基本知識介紹按風機作用原理的不同，有葉片式風機與容機式風機兩種類型。葉片式是通過葉輪旋轉將能量傳遞給氣體；容積式是通過工作室容積周期性改變將能量傳遞給氣體 。兩種類型風機又分別具有不同型式。 離心式風機葉片式風機 軸流式風機 混流式風機 往復式風機容積式風機 回轉式風機按風機工作壓力（全壓）大小分類（1）風扇 標準狀態下，風機額定壓力范圍為98Pa(10 mmH2O）。此風機無機殼，又稱自由風扇，常用于建筑物的通風換氣。（2）通風機 設計條件下，風機額定壓力范圍為98Pa14710Pa(1500 mmH2O)。一般風機均指通風機而言，也是本章所論述的風機。通風機是應用最為廣泛的風機。空氣污染治理、通風、空調等工程大多采用此類風機。（3）鼓風機 工作壓力范圍為14710Pa196120Pa。壓力較高，是污水處理曝氣工藝中常用的設備。（4）壓縮機 工作壓力范圍為196120Pa，或氣體壓縮比大于3.5的風機，如常用的空氣壓縮機。一般空調通風工程中常用的風機，按其工作原理可分為離心式、軸流式和貫流式三種。近年來在工程中廣泛使用的混流式風機以及斜流式風機等均可看成是上述風機派生而來的。1.1離心式風機：可以在很寬的壓力范圍內有效地輸送大風量或小風量，性能曲線（G-H）較平坦，因而在流量變化過程中，對風壓的穩定性較好。如果系統的實際阻力與設計點相差較大時，會嚴重影響風機的風量。隨著風量的增大，離心風機的耗電量將迅速加大因此，離心風機應關閥啟動。1.2軸流式風機：低風壓下輸送大風量，其流量較高，壓力較低，性能曲線（G-H）大都屬于陡降型。因此，軸流風機的風量相對比較穩定，在系統風壓變化較大時，風量變化比較小。隨著風壓得增大，軸流風機的耗電量將迅速加大，在零流量時耗電量達到最大，因此，軸流風機應開閥啟動。軸流風機在性能曲線最高壓力點的左邊有個低谷，這是由于風機的喘振引起的，使用時應避免在此段區間運行。通常情況下軸流風機的噪聲比離心風機高、效率比離心風機低。1.3混流式和斜流式風機：外形與軸流風機類似，都屬于管道式風機的范圍。可提供中等的風量和風壓，風壓高于同型號的軸流風機，風量大于同型號的離心風機，效率較高，高效區較寬、噪聲較低、結構緊湊且安置方便，應用較為廣泛。1.4貫流式風機：全壓系數較大，效率較低，適宜于空氣幕等設備。從用途上可分為通用、消防排煙用、屋頂、誘導、防腐、排塵和防爆型等。 圖1-1（風機性能曲線比較）a曲線-軸流風機 b曲線-離心風機 c曲線-混流或斜流風機1.5風機的全稱風機的全程包括名稱、型號、機號、傳動方式、旋轉方向和風口位置六部分。1.5.1名稱：風機的名稱由三部分組成：（1） 風機的用途或輸送介質，其稱呼和代號見表1-1規定。（2） 風機葉輪的作用原理，有離心式、軸流式等。（3） 風機在管網中的作用和壓力高低。 常用風機產品用途代碼 表1-1用途類別代號漢字簡寫一般通用通風換氣通用T防爆氣體通風換氣防爆B防腐氣體通風換氣防腐F紡織工業通風換氣紡織FZ船舶用通風換氣船通CT礦井主體通風礦井K隧道通風換氣隧道CD排塵通風排塵C鍋爐通風鍋通G鍋爐引風鍋引Y1.5.2型號：型號組成的順序（見表1-2和表1-3） 離心式通風機型號組成順序 表1-2型號型式品種 示設計序號 示比轉數 示壓力系數 示用途 No 示機號說明：1 用途代號按表1-1規定 2 壓力系數采用以為整數。個別前向葉輪的壓力系數大于1.0時，亦可采用兩位整數 表示。若用兩葉輪串聯結構，則用2X壓力系數表示。 3 比轉數采用兩位整數。若用兩葉輪并聯結構，或單葉輪雙吸入結構，則用2X比轉 數表示。 4 若產品的型式中產生有重復代號或派生型時，則在比轉數后加注序號，采用羅馬數 字體I，II等表示。 5 設計序號用阿拉伯數字1、2等表示。供對該型產品有重大修改時用。 若性能參數、 外形尺寸、地基尺寸、易損件沒有更動時，不應使用設計 序號。 6 機號用葉輪直徑的dm數表示。 軸流式通風機型號組成順序 表1-3型號型式品種 示設計序號 示轉子位置 示葉輪轂比 示用途 示葉輪數 No 示機號說明：1 葉輪數代號，單葉輪可不表示，雙葉輪用2表示。 2 用途代號按表1-1規定。 3 葉輪轂比為葉輪底徑與外徑之比，取兩位整數。 4 轉子位置代號臥式用A表示，立式用B表示。產品無轉子位置變化可不表示。 5 若產品的型式中產生有重復代號或派生型是，則在設計序號前加注序號。采用羅馬 數字體I，II等表示。 1.5.3機號：以風機葉輪直徑的dm值（尾數四舍五入）冠以符號No表示。 1.5.4傳動方式（見表1-4和圖1-2） 通風機的六種傳動方式 表1-4代號ABCDEF傳動方式離心通風機無軸承，電機直聯傳動懸臂支承，皮帶輪在軸承中間懸臂支承，皮帶輪在軸承外側懸臂支承，聯軸器傳動雙支承，皮帶在外側雙支承，聯軸器傳動軸流式風機無軸承，電機直聯傳動懸臂支承，皮帶輪在軸承中間懸臂支承，皮帶輪在軸承外側懸臂支承，聯軸器傳動（有風筒）懸臂支承，聯軸器傳動（無風筒）齒輪傳動圖1-2 風機的傳動方式（a）離心風機的傳動方式 （b）軸流風機的傳動方式1.5.5旋轉方向從主軸槽輪或電動機位置看葉輪旋轉方向，順時針者為右，逆時針者為左。1.5.6風口位置離心風機的風口位置，以葉輪的旋轉方向和進出風口方向（角度）表示。寫法是：右（左）出風口角度/進風口角度。其基本出風口位置為八個，特殊用途可增加補充，見圖1-3和表1-5。圖1-3 離心風機出風口位置 離心風機的風口位置 表1-5 基本的04590135180225270315補充的15306075105120150165195210（240）（255）（285）（300）（330）（345）軸流風機的風口位置，用進（出）若干角度表示，見圖1-4。基本風口位置有四個，特殊用途可增加，見表1-6。圖1-4 軸流風機風口位置 軸流風機的風口位置 表1-6 基本的090180270補充的45135225315 1.6單臺風機的工作特性 1.6.1風機的構造和性能曲線本專業常用的離心式風機、軸流式風機和貫流式風機等的構造性能曲線及應用范圍詳見附表（附最后）（1） 離心式風機離心式風機由集流器、葉輪、機殼和傳動部件組成。A葉輪是離心泵風機傳遞能量的主要部件，它由前盤、后盤、葉片及輪轂等組成。葉輪上葉片的結構形式分為前向式、后向式和徑向式。如圖1-5所示。圖1-5 離心式風機葉片的結構形式（a） 前向式；（b）后向式；（c）徑向式 B集流器：將氣體引入葉輪的方式有兩種，一種是從大氣直接吸氣，稱為自由進氣；另一種是用吸風管或進氣箱進氣。不管哪一種進氣方式，都需要在葉輪前裝置進口集流器。集流器的作用是保證氣流能均勻地分布在葉輪入口斷面，達到進口所要求的速度值，并在氣流損失最小的情況下進入葉輪。集流器形式有圓柱形，圓錐形，弧形，錐柱形和錐弧形等，如圖1-6所示。弧形，錐弧形性能好，被大型風機所采用以提高風機效率，高效風機基本上都采用錐弧形集流器。(a)圓柱形 (b)圓錐形 (c)弧形 (d)錐柱形 (e)錐弧形 圖1-6 集流器形式C渦殼：渦殼作用是匯集葉輪出口氣流并引向風機出口，與此同時將氣流的一部分動能轉化為壓能。渦殼外形以對數螺旋線或阿基米德螺旋線最佳，具有最高效率。渦殼軸面為矩形，并且寬度不變。渦殼出口處氣流速度仍然很大，為了有效利用氣流的能量，在渦殼出口裝擴壓器，由于渦殼出口氣流受慣性作用向葉輪旋轉方向偏斜，因此擴壓器一般作成沿偏斜方向擴大，其擴散角通常為68，如圖1-7所示。離心風機渦殼出口部位有舌狀結構，一般稱為渦舌（圖1-7）。渦舌可以防止氣體在機殼內循環流動。一般有渦舌的風機效率，壓力均高于無舌的風機。圖1-7 渦殼 圖1-8 進氣箱D進氣箱：氣流進入集流器有三種方式。一種是自由進氣；另一種是吸風管進氣，該方式要求保證足夠長的軸向吸風管長度；再一種是進氣箱進氣，當吸風管在進口前需設彎管變向時，要求在集流器前裝設進氣箱進氣，以取代彎管進氣，可以改善進風的氣流狀況。進風箱見圖1-8所示。進氣箱的形狀和尺寸將影響風機的性能，為了使進氣箱給風機提供良好的進氣條件，對其形狀和尺寸有一定要求。 （1）進氣箱的過流斷面應是逐漸收縮的，使氣流被加速后進入集流器。進氣箱底部應與進風口齊平，防止出現臺階而產生渦流（見圖4-4）。 （2）進氣箱進口斷面面積與葉輪進口斷面面積之比不能太小，太小會使風機壓力和效率顯著下降，一般/1.5；最好應為/=1.252.0（見圖4-4）。 （3）進風箱與風機出風口的相對位置以90。為最佳，即進氣箱與出風口呈正交，而當兩者平行呈180時，氣流狀況最差。 E入口導葉：在離心式風機葉輪前的進口附近，設置一組可調節轉角的導葉（靜導葉），以進行風機運行的流量調節。這種導葉稱為入口導葉或入口導流器，或前導葉。常見的入口導葉有軸向導流器和簡易導流器兩種。離心式通風機的壓力分區：高壓P3000Pa 適宜工業通風或特殊工程通風中壓1000PaP3000Pa 適宜工業與民用建筑的通風、空調低壓P1000Pa 用于建筑的通風、空調系統（2） 軸流式風機軸流式風機主要有集風器、葉輪、輪轂、機殼和傳動部件組成。由于軸流式風機（包括軸流式泵）具有較大的輪彀，故可以在輪彀內裝設動葉調節機構。動葉調節機構有液壓式調節和機械式調節兩種類型。該機構可以調節葉輪葉片的安裝角，進行風機運行工況調節。目前，國內外大型軸流風機與軸流泵都已實現了動葉可調。導葉是軸流式風機的重要部件，它可調整氣流通過葉輪前或葉輪后的流動方向，使氣流以最小的損失獲得最大的能量；對于葉輪后的導葉，還有將旋轉運動的動能轉換為壓能的作用。葉輪后設置導葉稱后導葉。后導葉設置在軸流風機和軸流泵中普遍采用。葉輪前設置導葉稱為前導葉。目前，中、小型軸流風機常采用前導葉裝置。在葉輪前后均設置導葉是以上兩種型式的綜合，可轉動的前導葉還可進行工況調節。這種型式雖然工作效果好，但結構復雜，僅適用于軸流風機。軸流式（通）風機結構示意圖（兩級葉輪）1 進氣箱 2 葉輪 3 主軸承 4動葉調節裝置 5 擴壓器 6 軸 7 電動機 軸流式風機的壓力分區：低壓P500Pa 適宜各種通風換氣高壓P500Pa 適宜各種通風換氣（3） 貫流式風機貫流式風機是將機殼部分地敞開，使氣流直接徑向進入葉輪，氣流橫穿葉片兩次后排出。1.6.2風機的管網特性從風機工作的通風系統看，在吸風口和送風口處存在有靜壓差外，管網的特性曲線取決于管網的總阻力和管網排出時的動壓。 圖1-9 管網中風機的工作特性 P=SQ2 （1-1）即管網的阻力特性曲線呈拋物線向上，隨流量的增大而增大，如上圖1-9所示。風機特性曲線和管網特性曲線的交點即為該風機在管網中的工作點。風機的軸功率的核算1.6.3風機的功率風機所需的軸功率NZ（kW）。 （1-2） 式中 Q風機所輸送的風量，m3/h； P風機所產生的風壓，Pa； 風機的效率； 風機的傳動效率，見表1-7。 風機的傳動效率（%） 表1-7傳動方式電動機直聯聯軸器連接三角皮帶傳動1009895配用風機的電機功率N，可按式計算 N=KNZ （1-3） 式中 K電動機容量安全系數，見表1-8所示。 電動機容量安全系數K 表1-8電動機容量（kW）0.50.51.012255K1.51.41.31.21.13 1.6.4風機的比轉數風機的比轉數ns，表示風機在標準狀態下流量Q、壓力P和轉速n之間的關系，同一類型的風機，其比轉數必然相等。 （1-4）一般離心式通風機的比轉數為1580，軸流式通風機的比轉數為100500。1.7 多臺風機聯合工作的工作特性風機并聯工作可以提高風量，串聯工作可以提高風壓；但聯合運行與單臺運行比較總會引起經濟性和可靠性的降低，因此在非必要的情況下，應盡量不采用。 1.7.1 并聯工作 圖1-10為兩臺風機并聯運行的性能曲線。左為兩臺相同風機的并聯運行，右為兩臺不同 風機的并聯運行。 圖1-10 對兩臺相同風機，對兩臺不通風機的并聯運行，在A點并聯運行工況是良好的風量小于兩臺風機單獨運行時的風量之和，但大于單臺風機時的風量。B、C兩點則不好，在B點，兩臺風機并聯運行的風量等于1風機的風量；在C點，并聯風機運行的風量小于1風機的風量。應注意避免并聯風機在阻力大的情況下運行。 1.7.2 串聯工作 圖1-11 表示兩臺性能不同的風機串聯運行的性能曲線。 圖1-11B點是串聯運行的臨界點，即串聯運行的性能曲線和單臺風機性能曲線的交點。工況點在B點的左方，串聯運行可增加氣體的壓力和流量，離B點越遠，串聯運行的效果越好，反之，工況點在B點的右邊，串聯運行沒有效果，氣體的壓力和流量比單臺風機2單獨工作時的流量和壓力還小。因此，一定要經過綜合性能分析后，再確定串聯運行是否有效。總結可知，如果布置不得當，并聯工作不但不能增加風量，可能會比單臺通風機的風量還小；串聯工作不但不能增加風壓，而且會比單臺通風機的風壓小。這是必須避免的。在不得不進行多臺風機并聯或串聯運行時，宜選擇相同特性曲線的通風機。1.8 非標準狀態下風機的風量、風壓、功率 1.8.1 改變介質密度、轉速時 （1-5） 1.8.2 當大氣壓力P0及其溫度t改變時 Q=Q0 （1-6） 式中 標準狀態或性能表中的風量、風壓、功率、 效率、轉數和大氣壓； 實際工作條件下的風量、風壓、功率、效率、 轉數、大氣壓和溫度。標準狀態：大氣壓力101.3kPa、溫度20、相對濕度50%、密度1.2kg/m31.9 風機的運行調節1.9.1 改變管路阻力調節法 通過管路系統中閥門等節流裝置的開啟程度增減管路阻力，以改變管路特性曲線， 達到調節流量的目的。該方法適用于小范圍調節風量條件，操作簡便，但耗能、 不經濟。1.9.2 風機入口導流器調節法 通過風機入口導流葉片角度的調節，改變節流阻力和氣流入口流向，達到調節流 量的目的。這是一種比較經濟的風量調節方法。1.9.3 改變風機轉速調節法 隨著風機轉速降低，風機的效率基本保持不變，其功率則由于流量和壓力的降低 而迅速降低。一般改變轉速的方法：變頻調速、變級調速等。此方法是最節能、 經濟的風量調節方法。 2 風機的選擇2.1 根據風機輸送氣體的性質、安裝場所、能耗及價格、噪聲等以及對應管路系統的 基本特性，確定選用風機的類型。2.1.1 輸送氣體的性質：如用于廚房灶具排風時，由于空氣中帶有較多油污，采用電機 內置的軸流、斜流或混流風機時，電機容易受到油煙的損壞，這時一般應采用電 機外置的普通離心風機。用于消防排煙時，由于煙氣溫度可達280，普通電機 不能直接置于氣流之中，因此離心風機仍然是較好的選擇；也可采用電機內置但 完全與氣流隔絕的消防排煙專用軸流風機。用于排除腐蝕性氣體，如酸性蓄電池 間排風，風機需要防腐型的。用于有爆炸性危險的場所的風機，如煤氣表間等， 風機和電機均應采用防爆型。2.1.2 安裝場所：由于離心風機具有較高的效率，在有足夠的風機房位置時，盡量采用 離心風機。當位置緊張或無風機房時，可采用管道式風機。2.1.3 能耗及價格：一般來講離心風機是首選。2.1.4 噪聲：盡可能采用低噪聲風機，尤其是風機未安裝在風機房時。一般來講，參數 相近時，離心風機噪聲最低2.2 根據管路特性曲線和風機性能曲線，確定風機的風量和風壓。 2.2.1 風機風量應附加風管和設備的漏風量。送、排風系統可附加5%10%，除塵系統 可附加10%15%，排煙兼排風系統宜附加10%20%。 注：上述附加百分率適用于最長正壓管段總長度不大于50m的送風系統和最長負壓管 段總長度不大于50m的排風系統。對于比這更大的系統，其漏風百分率可適當增 加。全面排風系統直接布置在使用房間內，則不必考慮漏風的影響。 2.2.2 風機采用定速時，一般空調通風系統風機的壓力在系統計算的壓力損失上附加 10%15%，除塵系統附加15%20%，排煙系統附加10%。2.2.3 風機采用變速時，風機的壓力應以系統計算總壓力損失作為額定壓力，但風機 電動機的功率應在計算值上附加15%20%。2.2.4 設計工況下，風機的效率不應低于最高效率的90%。2.3 選擇空氣加熱器、空氣冷卻器和空氣熱回收裝置等設備時，應附加風管和設備等 的漏風量。系統允許漏風量不應超過2.2.1條的規定。2.4 風機輸送非標準狀態空氣時，應對其電動機的軸功率進行驗算（選擇風機時不必 再對風管的計算壓力損失和風機的風壓進行修正。） 注：風機樣本所提供的性能曲線和性能數據，通常是按標準狀態下（大氣壓力101.3kPa、 溫度20、相對濕度50%、密度1.2kg/m3）編制的。當大氣壓力和空氣溫度為非標 準狀態時，可按下列公式計算，得出轉速不變時，該風機在非標準狀態下的風壓。 （ 2-1） 再根據1-2公式計算風機的軸功率。2.5 當通風系統運行時間較長且運行工況（風量、風壓）有較大變化時，風機宜采用 雙速或變速風機。2.6 空氣中含有易燃易爆危險物質的房間中的送風、排風系統應采用防爆型通風設備； 送風機如設置在單獨的通風機房內且送風干管上設置止回閥時，可采用非防爆型 通風設備。 注：空氣中含有易燃易爆危險物質的房間中的送、排風設備，當其布置在單獨隔 開的送風機房內時，由于所輸送的空氣比較清潔，如果在送風干管上設有止回閥 時，可以避免有燃燒或爆炸危險性物質竄入送風機房內，這種情況下風機可以采 用普通型。 3 風機的復核 空調通風系統的作用半徑不宜過大。風機的單位風量耗功率(WS)應按下式計算，并 不應大于表3-1中的規定。 ( 3-1 ) 式中Ws 單位風量耗功率W/ (m3/h); P 風機全壓值(Pa); 包含風機、電機及傳動效率在內的總效率 (%) 風機的單位風量耗功率限值W/ (m3/h) 表3-1注：考慮到目前國產風機的總效率都能達到52%以上，同時考慮目前許多空調機組已經 開始配置中效過濾器的因素，根據辦公建筑中的兩管制定風量空調系統、四管制定 風量空調系統、兩管制變風量空調系統、四管制變風量空調系統的最高全壓標準分 別為900Pa、1000Pa、1200Pa、1300Pa；商業、旅館建筑中分別為980Pa、1080Pa、 1280Pa、1380Pa，以及普通機械通風系統600Pa，計算出上述WS的限值。但考慮到 許多地區目前在空調系統中還是采用粗效過濾的實際情況，所以同時列出這類空調 要求，實際上是要求通風系統的作用半徑不宜過大，如果超過，則應對風機的效率 提出更高的要求。對于規格較小的風機，雖然風機效率和電機效率有所降低，但由 于系統較小和噪聲處理設備的減少，風機壓頭可以適當減少。據計算，由于這個原 因，小規格風機同樣可以滿足大風機所要求的WS值。由于空調機組濕膜加濕器以 及嚴寒地區空調機組通常設有預熱盤管，風阻力會大一些，因此給出了單位風量耗 功率（WS）的增加值。需要注意的是，為了確保單位風量耗功率設計值的確定，要 求設計圖紙的設備表上都注明空調機組采用的風機全壓與要求