鼓风机（强制鼓风的器具）-趣爱秀

历史发展

东汉光武帝刘秀在位期间，注意“选用良吏”。建武七年（31），杜诗出任南阳太守。他提倡节俭，兴利除害，为政清平。杜诗在做南阳太守期间，注意节省民力。为了提高冶金技术，他发明了水排（一种水力鼓风机）。

水排应用水力机械轮轴带动鼓风囊，使皮囊不断伸缩，给冶金高炉加氧。这种装置，用力少，见功多，是我国冶金史上的一大改革。三国时期的钏暨曾加以改进推广，使其效果提高了三倍。

杜诗发明水排，一改中国冶炼鼓风装置靠人力和畜力为动力的善，不仅大大提高了劳动效率，而且比欧洲早了1100年，在中国古代冶炼工艺发展史上具有里程碑的意义。

杜诗同时也重视农业生产，修治陂池，广拓土田，使郡内民户殷实富足。当时人们就将杜诗与西汉南阳太官运亨通召信君相提并论，民间盛传：“前有召父，后有杜母。”

特点描述

1、由于叶轮在机体内运转无磨擦，不需要润滑，使排出的气体不含油。是化工、食品等工业理想的气力输送气源。

流量的选择可通过选择转速而达到需要。

3、鼓风机的转速较高，转子与转子、转子与机体之间的间隙小，从而泄露少，容积效率较高。我厂加工和装配技术力量强，能保证间隙的合理、均匀，既达到较高的容积效率又不至于机体内因热膨胀而发生磨擦。

4、鼓风机的结构决定其机械磨擦损耗非常小。因为只有轴承和齿轮副有机械接触在选材上，转子、机壳和齿轮圈有足够的机械强度。运行安全，使用寿命长是本厂鼓风机产品的一大特色。

5、本厂鼓风机的转子，均经过静、动平衡校验。成品运转平稳、振动极小。

用途结构

用途

医院、实验室的污水搅拌曝气；

印刷行业的真空送纸；

电镀槽、工业废水的搅拌曝气；

塑焊、吹风的气源供应；

燃烧器的喷雾、玻璃工业及其它；

鼓风机结构精巧，主要由下列六部分组成：电机、空气过滤器、鼓风机本体、空气室、底座（兼油箱）、滴油嘴。鼓风机靠汽缸内偏置的转子偏心运转，并使转子槽中的叶片之间的容积变化将空气吸入、压缩、吐出。在运转中利用鼓风机的压力差自动将润滑送到滴油嘴，滴入汽缸内以减少摩擦及噪声，同时可保持汽缸内气体不回流。

鼓风机输送介质以清洁空气、清洁煤气、二氧化硫及其他惰性气体为主。也可按需生产输送其他易燃、易爆、易蚀、有毒及特殊气体。因而能广泛适用于冶金、化工、化肥、石化、食品、建材、石油、矿井、纺织、煤气站、气力输送、污水处理等各工业部门。

结构

转子：由轴、叶轮、轴承、同步齿轮、联轴器、轴套等组成。

叶轮：选用渐开线型面，容积利用率高。

轴承：近联轴器端作为定位端选用3000型双列向心球面滚子轴承。近齿轮端作为自由端选用32000型单列向心短圆柱滚子轴承以适应热臌胀时转子的轴向位移。

同步齿轮：由齿圈和轮毂组成，便于调整叶轮间隙。

机体：由机壳和左、右墙板组成。左、右墙板及安装在左右墙板内的轴承座、密封部等均可互相通用。

底座：中、小型风机均配有公共底座，大型风机仅配风机底座，便于安装调试。

润滑：齿轮采用浸入式，轴承采用飞溅润滑。润滑效果好，安全可靠。

传动方式：以联轴器直联为主。若性能规格需要，也可选用三角皮带轮变速的方式。联轴器选用弹性联轴器，能缓和冲击及补偿少量的轴线偏差。大流量风机除以电动机作为驱动机外，也可采用汽轮机或其他驱动机。

基本分类

1、按风压分

根据风机的压力，可将风机分为低压风机、中压风机和高压风机、其压力范围如下：

低压：风机全压H≤1000Pa

中压：1000Pa

高压(离心风机)：3000Pa

通风工程中大多采用低压与中低压风机。

2、按用途分

可分为通用风机，排尘风机，工业通风换气风机，锅炉引风机，矿用风机等。风机广泛应用于隧道、地下车库、高级民用建筑、冶金、厂矿等场所的通风换气及消防高温排烟。根据用途不同,可大致将常用的风机分为以下类型：

⑴离心压缩机

⑵电站风机

⑶一般离心通风机

⑷一般轴流通风机

⑸罗茨鼓风机

⑹污水处理风机

⑺高温风机

⑻空调风机

⑼消防风机

⑽矿井风机

⑾烟草风机

⑿粮食风机

⒀船用风机

⒁排尘风机

⒂屋顶风机

⒃锅炉鼓引风机

矿用风机按其用途不同又可分为：主扇、辅扇和局扇。主扇用于全矿井的通风，辅扇用于通风网络中某分支风路的风量调节，局扇用于局部地点的通风。

3、按原理分

可分为离心式风机和轴流式通风机。

工作原理

离心式鼓风机的工作原理与离心式通风机相似，只是空气的压缩过程通常是经过几个工作叶轮（或称几级）在离心力的作用下进行的。

鼓风机有一个高速转动的转子，转子上的叶片带动空气高速运动，离心力使空气在渐开线形状的机壳内，沿着渐开线流向风机出口，高速的气流具有一定的风压。新空气由机壳的中心进入补充。

单级高速离心风机的工作原理是：原动机通过轴驱动叶轮高速旋转，气流由进口轴向进入高速旋转的叶轮后变成径向流动被加速，然后进入扩压腔，改变流动方向而减速，这种减速作用将高速旋转的气流中具有的动能转化为压能（势能），使风机出口保持稳定压力。

从理论上讲，离心鼓风机的压力-流量特性曲线是一条直线，但由于风机内部存在摩擦阻力等损失，实际的压力与流量特性曲线随流量的增大而平缓下降，对应的离心风机的功率-流量曲线随流量的增大而上升。当风机以恒速运行时，风机的工况点将沿压力-流量特性曲线移动。风机运行时的工况点，不仅取决于本身的性能，而且取决于系统的特性，当管网阻力增大时，管路性能曲线将变陡。风机调节的基本原理就是通过改变风机本身的性能曲线或外部管网特性曲线，以得到所需工况。

变频调控原理与特性：　

随着科技的不断发展，交流电机调速技术被广泛采用。通过新一代全控型电子元件，用变频器改变交流电机的转速方式来进行风机流量的控制，可以大幅度减少以往机械方式调控流量造成的能量损耗。变频调节的节能原理：

当风量需从Q1减少到Q2时，如果采用节流调节法，工况点由A到B，风压增加到H2，轴功率P2下降，但减少的不太多。如果采用变频调节方式，风机工况点由A到C，可见在满足同样风量Q2情况下，风压H3将大幅度下降，功率P3随着显著减少。节省的功率损耗△P＝△HQ2与面积BH2H3C成正比。由以上分析可知，变频调节是一种高效的调节方式。鼓风机采用变频调节，不会产生附加压力损失，节能效果显著，调节风量范围0％～100％，适合调节范围宽，且经常处于低负荷下运行的场合。但是，当风机转速下降，风量减小时，风压将发生很大变化，由风机比例定律：Q1/Q2＝(n1/n2)，H1/H2＝(n1/n2)2，P1/P2＝(n1/n2)3

轴功率各下降到原来的1/2、1/4、1/8，这就是变频调节方式可以大幅度节电的原因。根据变频调节这一特性，对于在污水处理工艺中，曝气池始终保持5m正常液位，要求鼓风机在出口压力恒定的条件下，进行大范围的流量调节，当调节深度较大时，将会使风压下降过大，不能满足工艺要求。当调节深度较小时，则显示不出其节能的优势，反而使装置复杂，一次性投资增高。因此，对本工程的曝气池需保持5m液位的工况条件下，采用变频调节方式显然是不合适的。

进口导叶调节原理及特性：　　

进口导叶调节装置即在鼓风机吸风入口附近装设一组可调节转角的导叶-进口导叶，其作用是使气流在进入叶轮之前发生旋转，造成扭曲速度。导叶可绕自身轴转动，叶片每转动一个角度就意味着变换一个导叶安装角，使进入风机叶轮的气流方向相应改变。

进口导叶调节风量原理是：

当导叶安装角θ＝0°时，导叶对进口气流基本上无作用，气流将以径向流入叶轮叶片。当θ＞0°时，进口导叶将使气流进口的绝对速度沿圆周速度方向偏转θ角，同时对气流进口的速度有一定的节流作用，这种预旋和节流作用将导致风机性能曲线下降，从而使运行工况点变化，实现风机流量调节。进口导叶调节的节能原理。

当进口导叶安装角由θ1＝0°增大为θ2或θ3时，运行工况点由M1移至M2或M3；流量由Q1减小至Q2或Q3；轴功率由P′1减少至P′2或P′3。用剖面线表示的面积为进口导叶比节流调节节省的功率。在本工程中，曝气池深度是固定的，鼓风机在保持出口压力恒定条件下，进行流量调节，即H＝常量，Q＝变量时，管网的特性曲线近似于水平直线，鼓风机采用进口导叶调节，不必借助于改变管网特性曲线，可通过改变导叶的开闭角度，使风机的压力-流量性能曲线改变，流量的变化是通过将工况点移动到新的改变了的风机特性曲线上的方法实现的。

离心风机采用进口导叶调节方式，在部分负荷运行时可获得高效率和较宽的性能范围，在保持出口压力恒定条件下，工作流量可在50％～100％额定流量范围内变化。调节深度愈大、省功愈多。如流量减少到额定流量的60％时，进口导叶方式比进口节流方式节省功率达17％之多。此外，其结构相对简单，运行可靠，维护管理方便，初期投资低。因此，本工程中鼓风机采用进口导叶调节流量，显然是最佳调节方式。

不同调控方式的比较：

尽管变频调节的离心鼓风机调节范围很广，在节能上有显著效果，但用工艺系统中将受到工艺条件限制，调节范围仅为80％～100％，在相对流量变化不大时，变频与导叶两种调节方式消耗功率差别并不大，因此采用变频调节方式，其节能特长显示不出来，这就失去了选择它的意义。而选择导叶调节方式的鼓风机，在保持出口压力恒定条件下可以较大范围调节风量（50％～100％），以保证污水中溶解氧含量稳定，相对地节省了能源。所以应选择导叶调节方式的高速离心风机，作为本工程的设备选型。同时，为了更好地体现出节能效果，对于大功率的离心风机，还应注意配套电机的选择，如采用10kV高压电机，也有助于降低能耗。