風(fēng)機(jī)電子教案

1、【課次】43 【課時(shí)安排】2【課前回顧】5分鐘1、實(shí)驗(yàn)室通風(fēng)系統(tǒng)：集氣罩、通風(fēng)管、風(fēng)機(jī)，無(wú)凈化裝置2、超市通風(fēng)系統(tǒng)：風(fēng)口、通風(fēng)口、中央空調(diào)【新課導(dǎo)入】1-2分鐘 通風(fēng)過(guò)程中風(fēng)機(jī)起到關(guān)鍵作用，那么風(fēng)機(jī)有哪些類型，結(jié)構(gòu)如何？【新課講授】75分鐘任務(wù)四 風(fēng)機(jī)本節(jié)風(fēng)機(jī)是指通風(fēng)機(jī)而言。由于通風(fēng)機(jī)的工作壓力較低，其全壓不大于1500mmH2O,因此可以忽略氣體的壓縮性。這樣，在通風(fēng)機(jī)的理論分析和特性研究中，氣體運(yùn)動(dòng)可以按不可壓縮流動(dòng)處理。這一近似使得通風(fēng)機(jī)與水泵在基本原理、部件結(jié)構(gòu)、參數(shù)描述、性能變化和工況調(diào)節(jié)等方面有很多的相同之處，在水泵的各相關(guān)內(nèi)容中已作了論述。但是，由于流體物性的差異，使通風(fēng)機(jī)和水泵

2、在實(shí)際應(yīng)用的某些方面有所不同，形成了通風(fēng)機(jī)的一些特點(diǎn)。一、 風(fēng)機(jī)分類1、按風(fēng)機(jī)工作原理分類按風(fēng)機(jī)作用原理的不同，有葉片式風(fēng)機(jī)與容機(jī)式風(fēng)機(jī)兩種類型。葉片式是通過(guò)葉輪旋轉(zhuǎn)將能量傳遞給氣體；容積式是通過(guò)工作室容積周期性改變將能量傳遞給氣體 。兩種類型風(fēng)機(jī)又分別具有不同型式。 離心式風(fēng)機(jī)葉片式風(fēng)機(jī)軸流式風(fēng)機(jī) 混流式風(fēng)機(jī) 往復(fù)式風(fēng)機(jī)容積式風(fēng)機(jī)回轉(zhuǎn)式風(fēng)機(jī)2、按風(fēng)機(jī)工作壓力（全壓）大小分類（1）風(fēng)扇 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，風(fēng)機(jī)額定壓力范圍為98Pa(10 mmH2O）。此風(fēng)機(jī)無(wú)機(jī)殼，又稱自由風(fēng)扇，常用于建筑物的通風(fēng)換氣。（2）通風(fēng)機(jī) 設(shè)計(jì)條件下，風(fēng)機(jī)額定壓力范圍為98Pa14710Pa(1500 mmH2O)。一般風(fēng)

3、機(jī)均指通風(fēng)機(jī)而言，也是本章所論述的風(fēng)機(jī)。通風(fēng)機(jī)是應(yīng)用最為廣泛的風(fēng)機(jī)。空氣污染治理、通風(fēng)、空調(diào)等工程大多采用此類風(fēng)機(jī)。（3）鼓風(fēng)機(jī) 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(shè)備。（4）壓縮機(jī) 工作壓力范圍為196120Pa，或氣體壓縮比大于3.5的風(fēng)機(jī)，如常用的空氣壓縮機(jī)。二、通風(fēng)機(jī)分類通風(fēng)機(jī)通常也按工作壓力進(jìn)行分類。 低壓風(fēng)機(jī)980Pa(100 mmH2O) 離心式風(fēng)機(jī) 中壓風(fēng)機(jī) 980Pa2942Pa(300 mmH2O) 高壓風(fēng)機(jī) 2942Pa14710Pa(1500 mmH2O）通風(fēng)機(jī) 低壓風(fēng)機(jī) 490Pa(50 mmH2O） 軸流式風(fēng)機(jī) 高壓風(fēng)

4、機(jī) 490Pa4900Pa(500 mmH2O）三、離心式風(fēng)機(jī)主要部件離心風(fēng)機(jī)的主要部件與離心泵類似。下面僅結(jié)合風(fēng)機(jī)本身的特點(diǎn)進(jìn)行論述。 1.葉輪葉輪是離心泵風(fēng)機(jī)傳遞能量的主要部件，它由前盤(pán)、后盤(pán)、葉片及輪轂等組成。葉片有后彎式、徑向式和前彎式（見(jiàn)離心泵葉片形狀，圖216），后彎式葉片形狀又分為機(jī)翼型、直板型和彎板型。葉輪前盤(pán)的形式有平直前盤(pán)、錐形前盤(pán)和弧形前盤(pán)三種，如圖41所示。（a）平直前盤(pán) (b)錐形前盤(pán) (c)弧形前盤(pán) 圖4-1 前盤(pán)形式2.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(jìn)氣；另一種是用吸風(fēng)管或進(jìn)氣箱進(jìn)氣。不管哪一種進(jìn)氣方式，都需要在葉輪前裝置進(jìn)口集流

5、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(dá)到進(jìn)口所要求的速度值，并在氣流損失最小的情況下進(jìn)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4-2所示?；⌒?，錐弧形性能好，被大型風(fēng)機(jī)所采用以提高風(fēng)機(jī)效率，高效風(fēng)機(jī)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4-2 集流器形式3.渦殼渦殼作用是匯集葉輪出口氣流并引向風(fēng)機(jī)出口，與此同時(shí)將氣流的一部分動(dòng)能轉(zhuǎn)化為壓能。渦殼外形以對(duì)數(shù)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(kuò)壓器，

6、由于渦殼出口氣流受慣性作用向葉輪旋轉(zhuǎn)方向偏斜，因此擴(kuò)壓器一般作成沿偏斜方向擴(kuò)大，其擴(kuò)散角通常為6。8。，如圖4-3所示。離心風(fēng)機(jī)渦殼出口部位有舌狀結(jié)構(gòu)，一般稱為渦舌（圖4-3）。渦舌可以防止氣體在機(jī)殼內(nèi)循環(huán)流動(dòng)。一般有渦舌的風(fēng)機(jī)效率，壓力均高于無(wú)舌的風(fēng)機(jī)。圖4-3 渦殼 圖4-4 進(jìn)氣箱4.進(jìn)氣箱氣流進(jìn)入集流器有三種方式。一種是自由進(jìn)氣；另一種是吸風(fēng)管進(jìn)氣，該方式要求保證足夠長(zhǎng)的軸向吸風(fēng)管長(zhǎng)度；再一種是進(jìn)氣箱進(jìn)氣，當(dāng)吸風(fēng)管在進(jìn)口前需設(shè)彎管變向時(shí)，要求在集流器前裝設(shè)進(jìn)氣箱進(jìn)氣，以取代彎管進(jìn)氣，可以改善進(jìn)風(fēng)的氣流狀況。進(jìn)風(fēng)箱見(jiàn)圖4-4所示。進(jìn)氣箱的形狀和尺寸將影響風(fēng)機(jī)的性能，為了使進(jìn)氣箱給風(fēng)機(jī)提供

7、良好的進(jìn)氣條件，對(duì)其形狀和尺寸有一定要求。 （1）進(jìn)氣箱的過(guò)流斷面應(yīng)是逐漸收縮的，使氣流被加速后進(jìn)入集流器。進(jìn)氣箱底部應(yīng)與進(jìn)風(fēng)口齊平，防止出現(xiàn)臺(tái)階而產(chǎn)生渦流（見(jiàn)圖4-4）。 （2）進(jìn)氣箱進(jìn)口斷面面積與葉輪進(jìn)口斷面面積之比不能太小，太小會(huì)使風(fēng)機(jī)壓力和效率顯著下降，一般/1.5；最好應(yīng)為/=1.252.0（見(jiàn)圖4-4）。 （3）進(jìn)風(fēng)箱與風(fēng)機(jī)出風(fēng)口的相對(duì)位置以90。為最佳，即進(jìn)氣箱與出風(fēng)口呈正交，而當(dāng)兩者平行呈180。時(shí)，氣流狀況最差。 5.入口導(dǎo)葉 在離心式風(fēng)機(jī)葉輪前的進(jìn)口附近，設(shè)置一組可調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)角的導(dǎo)葉（靜導(dǎo)葉），以進(jìn)行風(fēng)機(jī)運(yùn)行的流量調(diào)節(jié)。這種導(dǎo)葉稱為入口導(dǎo)葉或入口導(dǎo)流器，或前導(dǎo)葉。常見(jiàn)的入口導(dǎo)葉

8、有軸向?qū)Я髌骱秃?jiǎn)易導(dǎo)流器兩種，如圖4-5所示。入口導(dǎo)葉調(diào)節(jié)方式在離心風(fēng)機(jī)中有廣泛的應(yīng)用。圖4-5 離心式風(fēng)機(jī)的入口導(dǎo)流器（a）軸向?qū)Я髌鹘Y(jié)構(gòu)示意圖 (b) 簡(jiǎn)易導(dǎo)流器結(jié)構(gòu)示意圖1 入口導(dǎo)葉 2 葉輪進(jìn)口風(fēng)筒 3 入口導(dǎo)葉轉(zhuǎn)軸 4 導(dǎo)葉操作機(jī)構(gòu)四、離心風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)型式離心風(fēng)機(jī)一般采用單級(jí)單吸或單級(jí)雙吸葉輪，且機(jī)組呈臥式布置。圖4-6所示為4-13.2（工程單位制為4-73）1116D型高效風(fēng)機(jī)。該風(fēng)機(jī)為后彎式機(jī)翼型葉片，其最高效率可達(dá)93%，風(fēng)量為1700068000m3/h，風(fēng)壓為6007000Pa，葉輪前盤(pán)采用弧形。風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)口前裝有導(dǎo)流器，可進(jìn)行入口導(dǎo)流器調(diào)節(jié)。根據(jù)風(fēng)機(jī)使用條件的要求不同，離心風(fēng)

9、機(jī)的出風(fēng)口方向，規(guī)定了“左”或“右”的回轉(zhuǎn)方向，每一回轉(zhuǎn)方向分別有8種不同出風(fēng)口位置，如圖4-7所示。另可補(bǔ)充15。、30。、60。、75。、105。、120。角度。圖4-6 4-13.2（4-73）1116D型風(fēng)機(jī)1 機(jī)殼 2 進(jìn)風(fēng)調(diào)節(jié)門(mén) 3 葉輪 4軸 5 進(jìn)風(fēng)口 6 軸承箱 7 地腳螺栓 8 聯(lián)軸器 9、10地腳螺釘 11 墊圈 12 螺栓及螺母 13 銘牌 14 電動(dòng)機(jī)圖4-7 出風(fēng)口位置圖4-8 軸流式（通）風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖（兩級(jí)葉輪）1 進(jìn)氣箱 2 葉輪 3 主軸承 4動(dòng)葉調(diào)節(jié)裝置 5 擴(kuò)壓器 6 軸 7 電動(dòng)機(jī)五、風(fēng)機(jī)選型方法在風(fēng)機(jī)應(yīng)用中，除了滿足對(duì)其流量、風(fēng)壓的要求之外，還應(yīng)考慮

10、對(duì)風(fēng)機(jī)高效運(yùn)行的要求，這是合理選擇風(fēng)機(jī)的一個(gè)重要因素。風(fēng)機(jī)性能是風(fēng)機(jī)合理選型的依據(jù)，風(fēng)機(jī)性能的表示方法不同，風(fēng)機(jī)選型的方法也不同。（1）利用風(fēng)機(jī)性能表選擇風(fēng)機(jī)這種方法與利用水泵性能表選擇水泵相同，雖然簡(jiǎn)單方便，但是不能準(zhǔn)確地確定風(fēng)機(jī)裝置工況。此方法也只適用于單一工況風(fēng)機(jī)的選擇，難以對(duì)選擇進(jìn)行比較分析，不能解決工況調(diào)節(jié)問(wèn)題。 （2）利用風(fēng)機(jī)性能曲線選擇風(fēng)機(jī) 這一方法與利用水泵性能曲線選擇水泵一樣，是一種最基本也比較簡(jiǎn)單的方法。此方法便于工況調(diào)節(jié)的分析和調(diào)節(jié)參數(shù)的確定。利用性能曲線的比選性較差。 （3）利用風(fēng)機(jī)無(wú)量綱性能曲線選擇風(fēng)機(jī)風(fēng)機(jī)無(wú)量綱性能曲線是表示各種型式，不同機(jī)號(hào)的系列風(fēng)機(jī)的無(wú)量綱性能參

11、數(shù)。為了縮小選擇的范圍，先選定風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速（在可能條件下盡量選擇較高的轉(zhuǎn)速，但鍋爐引風(fēng)機(jī)，排塵風(fēng)機(jī)應(yīng)考慮高轉(zhuǎn)速的磨損問(wèn)題）。由風(fēng)機(jī)選擇參數(shù)和式（ ）或式（ ）計(jì)算風(fēng)機(jī)的比轉(zhuǎn)數(shù)。再由值查找離心風(fēng)機(jī)的無(wú)量綱曲線，找出與計(jì)算比轉(zhuǎn)數(shù)最為接近并且本身效率又較高的風(fēng)機(jī)作為選定的風(fēng)機(jī)型式。選定風(fēng)機(jī)型式后，由相應(yīng)的無(wú)量綱性能曲線上查出最高效率點(diǎn)（即風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)工況點(diǎn)）的流量系數(shù)和壓力系數(shù)。然后根據(jù)這兩個(gè)無(wú)量綱參數(shù)的定義式（4-10）和式（4-11），可以確定風(fēng)機(jī)葉輪外徑，也可根據(jù)式（4-14）和式（4-15）分別寫(xiě)出的計(jì)算式，即 （4-30） （4-31）由以上兩式求出的葉輪外徑應(yīng)相等或近似相等（查圖的誤差所致）。

12、最后按照計(jì)算的葉輪外徑，選擇最接近的風(fēng)機(jī)機(jī)號(hào)（即風(fēng)機(jī)葉輪外徑）。并根據(jù)所選擇的風(fēng)機(jī)型號(hào)，進(jìn)行風(fēng)機(jī)工作參數(shù)（即風(fēng)機(jī)選擇參數(shù)）的校核。圖4-19（4）利用風(fēng)機(jī)的性能選擇曲線選擇風(fēng)機(jī)這是風(fēng)機(jī)選擇中最常用的一種方法。選擇曲線是把同一相似系列，不同葉輪外徑 的每一臺(tái)風(fēng)機(jī)的全壓，功率，轉(zhuǎn)速與流量的關(guān)系，在對(duì)數(shù)坐標(biāo)圖上所標(biāo)繪的一系列線族，如圖418所示為413型風(fēng)機(jī)性能選擇曲線。選擇曲線圖中包含有，和的三組等值線族和一系列高效工作區(qū)的線族。由于采用對(duì)數(shù)坐標(biāo)，三組等值線族均為各自平行的直線，并規(guī)定高效區(qū)是效率達(dá)最高效率90%以上的工作區(qū)范圍。等線通過(guò)的性能曲線族，表示同一機(jī)號(hào)，不同轉(zhuǎn)速下的風(fēng)機(jī)性能曲線。對(duì)任意

13、一條性能曲線來(lái)說(shuō)，其上各點(diǎn)的葉輪直徑，轉(zhuǎn)速都是相同的，且等于最高效率點(diǎn)（設(shè)計(jì)工況點(diǎn)）的值和 值。等線與等線在性能曲線上的交點(diǎn)就是風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)工況點(diǎn)。等線一般并不通過(guò)性能曲線的設(shè)計(jì)工況點(diǎn)，且性能曲線上各點(diǎn)的功率都不相等。根據(jù)風(fēng)機(jī)的選擇參數(shù)（），在選擇曲線圖上可找出相應(yīng)的工況點(diǎn)，若該點(diǎn)位于性能曲線上則可直接選定風(fēng)機(jī)的機(jī)號(hào)，轉(zhuǎn)速和功率。但所需要的工況點(diǎn)往往不是剛好落在性能曲線上，如圖4-19上的1點(diǎn)。這時(shí)，需要在流量保持不變的條件下，向上查找最接近的性能曲線上的2點(diǎn)和3點(diǎn)，由2點(diǎn)或3點(diǎn)所在的性能曲線，查出出風(fēng)機(jī)的機(jī)號(hào)（即 ），轉(zhuǎn)速和功率。對(duì)于初選的兩臺(tái)風(fēng)機(jī)（對(duì)應(yīng)兩條曲線）還應(yīng)進(jìn)行比較分析，一般

14、應(yīng)選取效率比較高，轉(zhuǎn)速比較高，葉輪外徑較小，功率較小的風(fēng)機(jī)。如圖中的3點(diǎn)性能曲線為最后選定的風(fēng)機(jī)。 六、風(fēng)機(jī)選型步驟 風(fēng)機(jī)選型的根本目的是在不同工作條件和不同工作狀況下，滿足風(fēng)機(jī)裝置系統(tǒng)對(duì)流量和壓力的要求，并且要確保風(fēng)機(jī)能夠經(jīng)濟(jì)安全的運(yùn)行。選型目的也就決定了風(fēng)機(jī)選型的基本原則，這些原則更全面也更充分地體現(xiàn)在風(fēng)機(jī)選型的每一步驟中。（1）風(fēng)機(jī)工作條件下的大氣壓強(qiáng)，輸送氣體的溫度，密度。裝置系統(tǒng)工作特點(diǎn)和擬采用的風(fēng)機(jī)工作方式和工況調(diào)節(jié)方法。（2）根據(jù)實(shí)際需要確定每臺(tái)風(fēng)機(jī)工作的最大流量，再根據(jù)系統(tǒng)管路布置計(jì)算相應(yīng)的最大壓力（全壓）。并按設(shè)計(jì)規(guī)定，風(fēng)機(jī)負(fù)荷應(yīng)考慮一定的安全富裕量，一般流量取值為=（0.0

15、50.1），比轉(zhuǎn)數(shù)大取小值；壓力取值為=（0.10.15），比轉(zhuǎn)數(shù)大取大值。（3）風(fēng)機(jī)產(chǎn)品樣本給出的風(fēng)機(jī)性能都是在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的參數(shù)，而風(fēng)機(jī)通常是在非標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下工作的。因此，必須按照相似定律和氣體狀態(tài)方程，將實(shí)際狀態(tài)的設(shè)計(jì)流量和壓力，換算為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)的流量和壓力。根據(jù)無(wú)量綱性能參數(shù)和比轉(zhuǎn)數(shù)的討論，有關(guān)系（m3/s） (4-32)(N/) (4-33)(KW) (4-34)式中，是風(fēng)機(jī)在實(shí)際狀態(tài)（即使用條件）下的流量（m3/s），全壓(N/)和功率(KW)；標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)為101325 N/的大氣壓和20的氣溫。換算后的，是風(fēng)機(jī)的選擇參數(shù)，也是風(fēng)機(jī)選型的第一個(gè)控制條件。（4）根據(jù)風(fēng)機(jī)產(chǎn)品樣本確定風(fēng)機(jī)選型采

16、用的方法（即性能表、性能曲線、無(wú)量綱性能曲線、性能選擇曲線中之一）。一般情況還應(yīng)根據(jù)風(fēng)機(jī)的選擇參數(shù)計(jì)算風(fēng)機(jī)的比轉(zhuǎn)數(shù)，更有利于風(fēng)機(jī)的合理選型。風(fēng)機(jī)性能是風(fēng)機(jī)選型的第二個(gè)控制條件。選型時(shí)應(yīng)注意選擇較高效率的風(fēng)機(jī)，并且應(yīng)保持風(fēng)機(jī)在高效工作區(qū)運(yùn)行；有條件時(shí)應(yīng)盡量選擇轉(zhuǎn)速高、葉輪直徑小的風(fēng)機(jī)。對(duì)于負(fù)荷較小，工況簡(jiǎn)單的系統(tǒng)，其風(fēng)機(jī)可以一次選定；而負(fù)荷較大，工況比較復(fù)雜的系統(tǒng)，往往需要進(jìn)行不同型號(hào)風(fēng)機(jī)之間的性能比較和綜合分析，以確定最合理的風(fēng)機(jī)型號(hào)。另在風(fēng)機(jī)的選型中，應(yīng)盡量避免風(fēng)機(jī)出現(xiàn)非穩(wěn)定運(yùn)行狀況的可能。如馬鞍形性能曲線 ，是風(fēng)機(jī)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)脫流、喘振和搶風(fēng)等不正常工作的主要原因，在風(fēng)機(jī)選型時(shí)應(yīng)引起重視。（5

17、）根據(jù)所選風(fēng)機(jī)的性能曲線和管路性能曲線，考慮系統(tǒng)管路布置方式和風(fēng)機(jī)運(yùn)行方式，圖解裝置運(yùn)行工況和風(fēng)機(jī)運(yùn)行參數(shù)。如果需要運(yùn)行工況調(diào)節(jié)的，應(yīng)根據(jù)采用的調(diào)節(jié)方法圖解調(diào)節(jié)工況，確定相應(yīng)的調(diào)節(jié)工況參數(shù)。對(duì)于可采用多種方法調(diào)節(jié)時(shí)，應(yīng)進(jìn)行不同方法的經(jīng)濟(jì)性分析，以確定最合理的調(diào)節(jié)方法。以上是風(fēng)機(jī)選型的主要步驟。從風(fēng)機(jī)選型的整個(gè)過(guò)程來(lái)看，是包括風(fēng)機(jī)理論、風(fēng)機(jī)性能、裝置工況及工況調(diào)節(jié)等內(nèi)容的一個(gè)綜合應(yīng)用過(guò)程，選型的目的就是實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)機(jī)最合理地應(yīng)用。以上步驟體現(xiàn)了風(fēng)機(jī)選型的目的和方法，有很重要的實(shí)際意義。   七風(fēng)機(jī)常見(jiàn)故障分析 1。振動(dòng)（可從下述幾個(gè)方面進(jìn)行檢查）；     A。葉輪旋轉(zhuǎn)時(shí)碰擦，此時(shí)會(huì)發(fā)生異常的聲音和激烈的振動(dòng)。原因是貯運(yùn)，安裝，使用過(guò)程中風(fēng)機(jī)外殼或葉輪部件發(fā)生變形。    b，貯運(yùn)，安裝，使用過(guò)程中傳動(dòng)件或機(jī)殼變形葉輪平衡破壞。原因如下：葉輪受壓變形；葉輪與軸套的連接件松動(dòng)；吊裝不妥導(dǎo)致主軸變形；電機(jī)固定螺旋松動(dòng)；    c風(fēng)機(jī)底腳螺栓未固緊。