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通风机主要类型及其原理分析

时间:2023-06-21 理论教育 版权反馈
【摘要】:通风机主要有离心式和轴流式两种类型。离心式通风机使用广泛,下面首先介绍离心式通风机。中、高压通风机的叶片则是弯曲的,所以高压通风机的外形和结构与单级离心泵更为相似。离心通风机的风压目前还不能用理论方法进行计算,而是由实验测定。一般通过测量风机进、出口处气体的流速与压强的数值,按伯努利方程式来计算风压。由于的单位与压强的单位相同,故称为风压。前一类型属中、低压通风机,后两类属于高压通风机。

通风机主要类型及其原理分析

风机主要有离心式和轴流式两种类型。轴流式通风机排风量大而风压很小,一般仅用于通风换气,而不用于气体输送。离心式通风机使用广泛,下面首先介绍离心式通风机。

一、离心式通风机的基本结构

离心式通风机的应用十分广泛,按其产生风压可分为:

(1)低压离心通风机:出口风压小于1.0kPa(表压)

(2)中压离心通风机:出口风压1.0~3.0kPa(表压)

(3)高压离心通风机:出口风压3.0~15.0kPa(表压)

离心式通风机的结构如图4-4所示,它的机壳1也是蜗壳形的,但排出口气体流道4的断面有方形和圆形两种。一般低、中压通风机的叶轮2上的叶片多是平直的,与轴心成辐射状安装。中、高压通风机的叶片则是弯曲的,所以高压通风机的外形和结构与单级离心泵更为相似。

图4-4 离心式通风机简图

1—机壳 2—叶轮 3—吸入口 4—排出口

二、离心式通风机的性能参数及特性曲线

1.性能参数

与离心泵类似,离心通风机性能参数有风量、风压、轴功率效率。由于气体通过风机的压强变化较小,在风机内运动的气体可视为不可压缩流体,所以前述的离心泵基本方程式亦可用来分析离心通风机的性能。

(1)风量。是指单位时间内流过风机进口的气体体积,即体积流量,以Q表示,单位为m3/h。

(2)风压。风压是单位体积的气体流过风机时所获得的能量,以表示,单位为N/m2(即Pa)。由于的单位与压强的单位相同,故称为风压。风压的单位习惯上用mmH2O来表示。离心通风机的风压取决于风机的结构、叶轮尺寸、转速和进入风机的气体密度。离心通风机的风压目前还不能用理论方法进行计算,而是由实验测定。一般通过测量风机进、出口处气体的流速与压强的数值,按伯努利方程式来计算风压。

(3)轴功率与效率。离心通风机的轴功率N为:

式中 N——轴功率,kW

Q——风量,m3/s

——风压,Pa

η——效率,因按全风压定出,故又称为全压效率

应注意,在应用式(4-1)计算轴功率时,式中的Q必须是同一状态下的数值。

2.特性曲线

离心通风机的特性曲线,如图4-5所示。它表示某种型号的风机在一定转速下,风量Q与风压、静风压、轴功率N、效率η四者的关系。

图4-5 离心式通风机的特性曲线

三、离心通风机的选择

离心通风机的选择与离心泵的相类似,其选择步骤如下:

(1)根据伯努利方程式,计算输送系统所需的实际风压,再换算成实验条件下的风压

(2)根据所输送气体的性质(如清洁空气、易燃、易爆或腐蚀性气体以及含尘气体等)与风压的范围,确定风机的类型。若输送的是清洁空气,或与空气性质相近的气体,可选用一般类型的离心通风机,常用有4-72型、8-18型和9-27型。前一类型属中、低压通风机,后两类属于高压通风机。

(3)根据以风机进口状态计的实际风量与实验条件下的风压,从风机样本或产品目录中的特性曲线或性能表中选择合适的机号,选择的原则与离心泵的相同。

四、离心通风机的安装和使用

在安装前首先应准备好安装用材料及工具,并对风机各部分的机件进行检查。对叶轮、主轴和轴承等更应特别细致检查,如发现损伤,应该修好,然后用煤油清洗轴承箱内部。在安装操作的过程中必须注意下列几点:

(1)在一些结合面上,为了防止生锈,减少拆装困难,应涂上一些润滑脂机械油;

(2)在上结合面的螺栓时,如有定位销钉应先上好销钉,再拧紧螺栓;

(3)检查机壳内及其他壳体内部,不应有掉入遗留的工具和杂物。

安装要求:

(1)安装风机时,输气管道的重力不应加在机壳上,注意进风口与叶轮之间间隙尺寸,而且保持轴水平位置。(www.xing528.com)

(2)安装进风口管道时,可以直接利用进风口本身的螺栓连接,此时进风口的固定是靠三个沉头螺钉。

(3)出风口被安装成某一角度时,后盖板适当地旋转能保持标牌在水平位置。

(4)安装部分型号风机时,根据要求利用千分表塞尺,测量风机主轴和电机轴的同轴度及联轴器两端面不平行度。两轴不平行度允差为0.05mm。联轴器端面不平行度允差为0.1mm。

(5)风机安装完后,用手或杠杆拨动转子,检查是否有过紧或碰撞的现象,没有这些现象时方可试转。

(6)电机安装后,安装皮带轮或联轴器、护罩,如进气口处不接进气管道时,也需加添防护网或其他安全装置。

风机所采用电机的功率,系指在特定工况下,加上机械损失与应在的储备量而言,并非出风口全开时所需的功率。如风机的出口或入口不接管路或未加外界阻力而进行空运转,则电机也有烧毁的危险。为安全起见,应在风机的出口或入口管路中加上阀门,启动电机时将其关闭,运转后将阀门慢慢开启,达到规定工况为止,并注意电机电流量是否超过规定值。

五、离心通风机的维护

1.风机维护

(1)只有在风机设备完全正常的情况下方可运转;

(2)如风机设备在检修后开动时,则需注意风机各部位是否正常;

(3)定期清除风机及气体输送管道内部的灰尘、污垢及水等杂质,并防止锈蚀;

(4)对风机设备的清理,不许在运转中进行。

2.风机正常运转中的注意事项

(1)如发现流量过大,不符使用要求,或短时间内需要较小的流量,可利用节流装置进行调节。

(2)对温度计及油标的灵敏性定期检查。

(3)在风机的开车、停车或运转过程中,如发现不正常现象时,应立即进行检查。

(4)对检查发现的小故障,应及时查明原因,设法消除或处理,如小故障不能消除,或发现大故障时,应立即进行检修。

(5)除每次拆修后应更换润滑油外,还应定期更换润滑油。

3.风机的主要故障及原因

(1)轴承箱振动剧烈:①风机轴与电机轴不同心,联轴器装歪;②机壳或进风口与叶轮摩擦;③基础的刚度不够或不牢固;④叶轮铆钉松动或轮盘变形;⑤叶轮轴盘与轴松动,联轴器螺栓活动;⑥机壳与支架、轴承箱与支架、轴承箱盖与座等联接螺栓松动;⑦风机进出气管道安装不良;⑧转子不平衡;⑨管网过细、风速过快。

(2)轴承温升过高:①轴承箱振动剧烈;②轴承润滑油脂质量不良、变质、含有灰尘、黏砂、污垢等杂质;③轴承箱盖和座连接螺栓的紧力过大或过小;④轴与滚动轴承安装歪斜,前后两轴承不同心;⑤滚动轴承损坏。

(3)电机电流过大和温升过高:①开车时进气管内闸门或节流阀未关严;②流量超过规定值或风管漏气;③风机输送气体密度过大,使压力过大;④电机输入电压过低或电源单相断电;⑤联轴器连接不正,皮圈过紧或间隙不匀;⑥受轴承箱剧烈振动的影响。

六、轴流式通风机

1.轴流式通风机的工作原理

轴流式通风机由叶轮、轴、进风口、前流线体、圆通形外壳、整流器、锥形扩散器等构成(图4-6)。当动轮旋转时,翼栅即以圆周速度u移动,处于叶片迎面的气流受挤压,静压增加;与此同时,叶片背面的气体静压降低,翼栅受压差作用,但受轴承限制,不能向前运动,于是叶片迎面的高压气流由叶道出口流出,翼背的低压区“吸引”叶道入口侧的气体流入,形成穿过翼栅的连续气流。

图4-6 轴流式通风机结构示意图

1—工作轮 2—叶片 3—轴 4—外壳 5—进风口6—前流线体 7—整流器 8—扩散器

2.轴流式通风机和离心式通风机的比较

(1)风流方向。离心式通风机中的空气沿轮的轴向进径向出,轴流式通风机中的空气沿轮的轴向进轴向出。

(2)结构方面。轴流式风机比旧式离心风机结构尺寸小,质量轻,与新型离心式风机相比则差不多;轴流式风机结构复杂,维修较困难;轴流式风机噪声大,需安装消声措施。

(3)效率方面。离心式风机最高效率比轴流式高,但平均效率低于轴流式。

(4)通风机调节方面。轴流式风机调节方法多、经济性好,离心式较差。

(5)特性方面。轴流式通风机特性曲线陡斜,适用于阻力变化大而风量变化不大的窗锁,离心式则相反。

(6)启动方式。轴流式风机启动时可关闭出口闸门也可不关,启动负荷变化不大;离心式风机必须关闭出口启动,以减小启动负荷。

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