离心风机概述

□ 张金彪□ 刘永玲□ 冯志明 □ 杨树健□ 潘 强 □ 潘丰丰

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1 风机概述

风机是用于输送气体的机械，从能量观点看，它是把原动机的机械能转换为气体能量的一种机械。通常风机是对气体压缩和气体输送机械的习惯性简称。简单而言，风机是依靠输入的机械能，提高气体压力并排送气体的机械。

风机在农业机械中应用很广。大多数情况下，利用风机产生的气流作介质进行工作。例如：在植保机械上，用气流输送、喷洒药粉和药液，并使药液雾化；在谷物收获机械及清选机械上，用气流进行清选及谷粒分级[1]；在谷物干燥机械上，用气流作热介质传递热能，以加温烘干谷物并运出水汽；在输送装置上，用气流输送各种农业物料；在气吸式播种机上，利用风机产生的真空度使种子吸附于排种盘上进行排种。此外，在农业中也常用风机进行通风换气及物料输送等工作[2]。

2 风机分类

按排气压力的高低，风机可分为压缩机、鼓风机、通风机。压缩机的排气压力高于34.3×104Pa，鼓风机的排气压力为 11.27×104～34.3×104Pa，通风机的排气压力低于11.27×104Pa。

按作用原理，风机可分为容积式风机和叶片式风机。前者可分为往复式柱塞压缩机和回转式螺杆风机，后者按照气流运动方式可分为离心风机和轴流风机。

风机在工作中，气流由风机轴向进入叶片空间，然后在叶轮的驱动下随叶轮旋转，同时在惯性的作用下提高能量，气流沿半径方向离开叶轮。这一靠产生的离心力来做功的风机称为离心风机[3]。

离心风机可以分为三种：单吸式离心风机进出风口皆可接风管；双吸式离心风机只有出风口接风管，进风口为开放式；箱式离心风机可降低风机噪声，减小机壳受损。

3 离心风机结构

离心风机主要由叶轮、集流器、机壳、蜗舌等部件构成。

3.1 叶轮

叶轮是离心风机的主要部件。叶轮由叶片、连接和固定叶片的前盘与后盘，以及轮毂组成。离心风机的叶片型式根据出口方向和叶轮旋转方向之间的关系可分为后向式、径向式、前向式三种。后向式叶片的弯曲方向与气流的自然运动轨迹完全一致，因此气流与叶片之间的撞击少，能量损失和噪声都小，效率也就高。前向式叶片的弯曲方向与气流的运动轨迹相反，气流被强行改变方向，因此它的噪声和能量损失都较大，效率较低。径向式叶片的特点介于后向式和前向式之间[5]。

3.2 集流器

集流器在叶轮前，使气流能均匀地充满叶轮的入口截面，并且气流通过集流器时的阻力损失是最小的。集流器主要有四种形式：①圆筒形，叶轮进口处会形成涡流区，较空气直接进入时的效果更好；②圆锥形，好于圆筒形，但长度太短，效果不佳；③弧形，好于前两种；④锥弧形，效果最佳，高效离心风机基本上都采用此种集流器。

集流器与叶轮的配合，以套口间隙形式为好，而对口间隙形式一般较少采用。为了减弱涡流，控制倒流，可在风机内部进气口部位加装一个挡风圈。

3.3 机壳

风机性能的好坏、效率的高低主要决定于叶轮，但蜗壳的形状和大小、吸气口的形状等也会对其有影响。机壳的作用是收集从叶轮中甩出的气体，使气体流向排气口，并在这一流动过程中使气体从叶轮处获得的一部分动压能转换为静压能，形成一定的风压[6]。机壳的外形为对数螺旋线形，因为气流从机壳流出时向叶轮旋转方向偏斜，所以机壳出口扩压器一般做成向叶轮一边扩大的形式，其扩散角通常为 6～8°。

3.4 蜗舌

离心风机的机壳出口处有舌状结构，一般称作蜗舌。蜗舌可以防止气体在机壳内循环流动[7]。

蜗舌的形状一般有如下几种：①尖舌，用于高效率离心风机，风机的噪声一般比较大；②深舌，大多用于低转速离心风机；③短舌，大多用于高转速离心风机；④平舌，用于低效率离心风机，风机噪声小。

4 离心风机工作原理

离心风机的工作原理基本与离心水泵相同，当电机带动风机叶轮高速旋转时，叶轮上叶片间的气体即获得一个离心力，并使气体从叶片之间的开口处甩出。被甩出的气体碰到机壳，使机壳内的气体动能增大。机壳为一螺旋线形，空气的过流断面逐渐增大，动能转换为静压能，并在风机出口处达到最大值，气体被压出风机的出口。当气体被压出时，叶轮中心部分压力减小，气体从风机的吸入口被吸入。因此，叶轮不断旋转，空气在风机的作用下，在管道中不断流动[8]。

5 离心风机性能参数

5.1 风量

风量Q为单位时间内所排送的空气体积。风机产生的风量与叶轮直径、转速，以及叶轮形式有关。风机风量一般通过试验方法获得。管道系统风量调节可以通过调节管道阀门及调整风机转速来实现。风量大小与风机的叶轮尺寸和转速成正比。

5.2 风压

风压H为风机出口气流全压与进口气流全压之差。风机产生的风压与风机的叶轮直径、转速，以及空气密度、叶轮形式有关。风机风压与转速的二次方成正比。风压调节可以通过调整风机转速来实现，在管道系统中也可以通过调整阀门来实现。

由于空气分子不规则运动而撞击于管壁上产生的压力为静压。空气流动时产生的压力P为动压，P=0.5ρv2，其中ρ为空气密度，v为空气流动速度。全压则为静压与动压的代数和。余压为全压减去系统内各设备的阻力。

5.3 功率

风机输送气体时，气体从风机获取能量，而风机需要消耗能量，风机每单位时间传给气体的能量称为风机的有效功率N，N=QH。

6 离心风机旋向

离心风机可制成顺旋或逆旋两种形式。从电机一端正视，如叶轮按顺时针方向旋转，则称为顺旋风机；如叶轮按逆时针方向旋转，则称为逆旋风机。

风机的出口位置以机壳的出口角度来表示，顺旋风机、逆旋风机均可制成 0°、45°、90°、135°、180°、225°共六种角度，也可按用户的要求制成其它特殊角度。风机出风口规定了左或右的回转方向，各有八种不同的基本出风口位置[9]。

7 离心风机安装注意事项

应严格按照总图尺寸进行安装各部件。为了保证离心风机的性能，特别应保证风机进风口与叶轮的套口间隙。对于一些气体温度较高且机号较大的离心风机，为了保证风机在高温状态下运行时，机壳热膨胀后进风圈与叶轮不发生摩擦，进风圈与叶轮进口的套口间隙并非完全均匀，一般上大下小，左右均匀。调校进风圈与叶轮进口的套口间隙，保证这一间隙满足总图的要求。

安装调节门时，应注意调节门的叶片转动方向是否正确，应保证进气的方向与叶轮旋转方向一致。常见的调节门是花瓣式叶片型调节门，调节范围由0°全开至90°全闭。调节门的搬动把手位置，从进风口方向看去是在右侧。对于顺旋风机，搬动把手由下往上推是全闭至全开方向。对于逆旋风机，搬动把手由上往下拉是全闭至全开方向。

8 离心风机保养

离心风机长期停机存放不用时，应在轴承及其它主要零部件的表面涂上防锈油，以免锈蚀。风机转子每隔约半个月时间，应人工手动旋转半圈，即旋转180°。转动前应在轴端作好标记，使原来最上方点转动后位于最下方。

9 离心风机选用

农业机械及农用设备所需通用型离心风机，大多可直接选用工业风机，而不必重新设计。我国原机械工业部编有风机产品样本，各风机制造厂也都提供产品的详细使用数据，可作选用依据[10]。离心风机性能常用表格或选择曲线来表示，所提供的效率η数据均为η≥0.9ηmax范围内的数据。因为我国各风机制造厂目前均采用公制，所以在提供的数据中，风机压力均为出口处的压力[11]。

离心风机的选用原则如下。

（1）离心风机的风压及流量应满足管网的要求，应尽量选用效率高、运转平稳、噪声低、调节性能佳的离心风机。

（2）由于管网工作条件有一定变化范围，因此应按管网最大流量为依据，计算管网的压损及流量。

（3）因为管道有关设备在安装中往往因不够严密而存在漏风现象，所以在选用离心风机时需将流量增大10%～15%。

（4）考虑到管网压损计算的不完善，离心风机提供的压力应比管网计算的压损增大10%。

10 离心风机常见故障及排除

离心风机常见故障及排除措施见表1。

表1 离心风机常见故障与排除措施

11 结束语

离心风机作为一种从动的流体机械，应用比较广泛，在各种行业中都有所涉及。随着经济的高速发展，工业生产在追求质量和高效的过程中，对于离心风机的重视程度与日俱增。伴随社会经济的发展和人类文明的进步，离心风机在生产和生活中的作用会越来越广，成为人类社会不可缺少的一种机械设备。我们应掌握离心风机的结构、工作原理及效率影响因素，合理选用离心风机，高效地利用能量。