離心風機概述

□ 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業裝備有限公司 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。

風機在農業機械中應用很廣。大多數情況下，利用風機產生的氣流作介質進行工作。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，用氣流輸送各種農業物料；在氣吸式播種機上，利用風機產生的真空度使種子吸附于排種盤上進行排種。此外，在農業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，然后在葉輪的驅動下隨葉輪旋轉，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出口方向和葉輪旋轉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，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換為靜壓能，形成一定的風壓[6]。機殼的外形為對數螺旋線形，因為氣流從機殼流出時向葉輪旋轉方向偏斜，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循環流動[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，大多用于低轉速離心風機；③短舌，大多用于高轉速離心風機；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，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

5.1 風量

風量Q為單位時間內所排送的空氣體積。風機產生的風量與葉輪直徑、轉速，以及葉輪形式有關。風機風量一般通過試驗方法獲得。管道系統風量調節可以通過調節管道閥門及調整風機轉速來實現。風量大小與風機的葉輪尺寸和轉速成正比。

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。風機產生的風壓與風機的葉輪直徑、轉速，以及空氣密度、葉輪形式有關。風機風壓與轉速的二次方成正比。風壓調節可以通過調整風機轉速來實現，在管道系統中也可以通過調整閥門來實現。

由于空氣分子不規則運動而撞擊于管壁上產生的壓力為靜壓。空氣流動時產生的壓力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和。余壓為全壓減去系統內各設備的阻力。

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，則稱為順旋風機；如葉輪按逆時針方向旋轉，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。風機出風口規定了左或右的回轉方向，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下運行時，機殼熱膨脹后進風圈與葉輪不發生摩擦，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。

安裝調節門時，應注意調節門的葉片轉動方向是否正確，應保證進氣的方向與葉輪旋轉方向一致。常見的調節門是花瓣式葉片型調節門，調節范圍由0°全開至90°全閉。調節門的搬動把手位置，從進風口方向看去是在右側。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

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。風機轉子每隔約半個月時間，應人工手動旋轉半圈，即旋轉180°。轉動前應在軸端作好標記，使原來最上方點轉動后位于最下方。

9 離心風機選用

農業機械及農用設備所需通用型離心風機，大多可直接選用工業風機，而不必重新設計。我國原機械工業部編有風機產品樣本，各風機制造廠也都提供產品的詳細使用數據，可作選用依據[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數據均為η≥0.9ηmax范圍內的數據。因為我國各風機制造廠目前均采用公制，所以在提供的數據中，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的要求，應盡量選用效率高、運轉平穩、噪聲低、調節性能佳的離心風機。

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

（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）考慮到管網壓損計算的不完善，離心風機提供的壓力應比管網計算的壓損增大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，在各種行業中都有所涉及。隨著經濟的高速發展，工業生產在追求質量和高效的過程中，對于離心風機的重視程度與日俱增。伴隨社會經濟的發展和人類文明的進步，離心風機在生產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。