鼓風機構造：圖解各種常見的鼓風機、壓縮機、通風機結構及工作原理

　　風機包括通風機、透平鼓風機、羅茨鼓風機和透平壓縮機，詳細劃分為離心式壓縮機、軸流式壓縮機、離心式鼓風機、羅茨鼓風機、離心式通風機、軸流式通風機和葉氏鼓風機等7大類。

　　一、離心式壓縮機

　　離心式壓縮機是一種葉片旋轉式壓縮機(即透平式壓縮機)。在離心式壓縮機中，高速旋轉的葉輪給予氣體的離心力作用，以及在擴壓通道中給予氣體的擴壓作用，使氣體壓力得到提高。早期，由于這種壓縮機只適于低，中壓力、大流量的場合，而不為人們所注意。由于化學工業(yè)的發(fā)展，各種大型化工廠，煉油廠的建立，離心式壓縮機就成為壓縮和輸送化工生產(chǎn)中各種氣體的關鍵機器，而占有極其重要的地位。隨著氣體動力學研究的成就使離心壓縮機的效率不斷提高，又由于高壓密封，小流量窄葉輪的加工，多油楔軸承等關鍵技術的研制成功，解決了離心壓縮機向高壓力、寬流量范圍發(fā)展的一系列問題，使離心式壓縮機的應用范圍大為擴展，以致在很多場合可取代往復壓縮機，而大錦工擴大了應用范圍。

　　有些化工基礎原料，如丙烯、乙烯、丁二烯、苯等，可加工成塑料、纖維、橡膠等重要化工產(chǎn)品。在生產(chǎn)這種基礎原料的石油化工廠中，離心式壓縮機也占有重要地位，是關鍵設備之一。除此之外，其他如石油精煉、制冷等行業(yè)中，離心式壓縮機也是極為關鍵的設備。我國在五十年代已能制造離心式壓縮機，從七十年代初開始又以石油化工廠，大型化肥廠為主，引進了一系列高性能的中、高壓力的離心式壓縮機，取得了豐富的使用經(jīng)驗，并在對引進技術進行消化、吸收的基礎上大大增強了自己的研究、設計和制造能力。

　　性能特點：

　　優(yōu)點：

　　離心式壓縮機之所以能獲得這樣廣泛的應用，主要是比活塞式壓縮機有以下一些優(yōu)點。

　　1、離心式壓縮機的氣量大，結構簡單緊湊，重量輕，機組尺寸小，占地面積小。

　　2、運轉平衡，操作可靠，運轉率高，摩擦件少，因之備件需用量少，維護費用及人員少。

　　3、在化工流程中，離心式壓縮機對化工介質可以做到絕對無油的壓縮過程。

　　4、離心式壓縮機為一種回轉運動的機器，它適宜于工業(yè)汽輪機或燃汽輪機直接拖動。對一般大型化工廠，常用副產(chǎn)蒸汽驅動工業(yè)汽輪機作動力，為熱能綜合利用提供了可能。但是，離心式壓縮機也還存在一些缺點。

　　缺點：

　　1、離心式壓縮機還不適用于氣量太小及壓比過高的場合。

　　2、離心式壓縮機的穩(wěn)定工況區(qū)較窄，其氣量調節(jié)雖較方便，但經(jīng)濟性較差。

　　3、離心式壓縮機效率一般比活塞式壓縮機低。

　　二、軸流式壓縮機

　　軸流式壓縮機是屬于一種大型的空氣壓縮機，最大的功率可以達到KW，排氣量是20000m3每分鐘，它的壓縮機能效比可以達到百分之90左右，比離心機要節(jié)能一些。它是由3大部分組成，一是以轉軸為主體的可以旋轉的部分簡稱轉子，二是以機殼和裝在機殼上的靜止部件為主體的簡稱定子(靜子)，三是殼體、密封體、軸承箱、調節(jié)機構、聯(lián)軸器、底座和控制保護等組成。軸流式壓縮機也屬于透平式或速度式壓縮機，煉油廠多選用作催化裂化裝置的主風機。

　　性能特點：

　　效率較高，單機效率可達86%～92%，比離心式壓縮機高5%～10%，單位面積流通能力大，徑向尺寸小，適宜流量大于1500m3/min的場合，單級壓力比較低，單缸多級壓力比可達11，與離心式壓縮機相比，靜葉不可調試式軸流壓縮機的穩(wěn)定工況區(qū)較窄，在恒定轉速下，流量變化相對較少，壓力變化較大。此外，結構較為簡單，維護方便。因此，軸流壓縮機對于中、低壓、大流量，且載荷基本不變的情況較為理想。全靜葉可調式軸流壓縮機可以擴大壓縮機的穩(wěn)定工況區(qū)，彌補了靜葉不可調式軸流壓縮機的不足，而且可以提高壓縮機的效率，降低起動功率。目前，煉油廠主要用全靜葉可調式軸流壓縮機。

　　三、往復式壓縮機

　　曲軸帶動連桿，連桿帶動活塞，活塞做上下運動。活塞運動使氣缸內的容積發(fā)生變化，當活塞向下運動的時候，汽缸容積增大，進氣閥打開，排氣閥關閉，空氣被吸進來，完成進氣過程；當活塞向上運動的時候，氣缸容積減小，出氣閥打開，進氣閥關閉，完成壓縮過程。通常活塞上有活塞環(huán)來密封氣缸和活塞之間的間隙，氣缸內有潤滑油潤滑活塞環(huán)。靠一個或幾個作往復運動的活塞來改變壓縮腔內部容積的容積式壓縮機。目前往復式壓縮機主要是活塞式空壓機，化工工藝壓縮機，石油、天然氣壓縮機為主，而活塞式空壓機現(xiàn)在主要向中壓及高壓方向發(fā)展，這個是螺桿機、離心機目前無法達到的一個高度。

　　性能特點：

　　由于設計原理的關系，就決定了活塞壓縮機的很多特點。比如運動部件多，有進氣閥、排氣閥、活塞、活塞環(huán)、連桿、曲軸、軸瓦等；比如受力不均衡，沒有辦法控制往復慣性力；比如需要多級壓縮，結構復雜；再比如由于是往復運動，壓縮空氣不是連續(xù)排出、有脈動等。

　　優(yōu)點：

　　1、熱效率高、單位耗電量少

　　2、加工方便、對材料要求低，造價低廉

　　3、裝置系統(tǒng)較簡單

　　4、設計、生產(chǎn)早，制造技術成熟

　　5、應用范圍廣

　　缺點：

　　1、運動部件多，結構復雜，檢修工作量大，維修費用高

　　2、轉速受限制

　　3、活塞環(huán)的磨損、氣缸的磨損、皮帶的傳動方式使效率下降很快

　　4、噪音大

　　5、控制系統(tǒng)的落后，不適應連鎖控制和無人值守的需要，所以盡管活塞機的價格很低，但是也往往不能夠被用戶接受。

　　四、離心式鼓風機

　　在設計條件下，風壓為15kPa~0.2MPa或壓縮比e=1.15^3的風機叫鼓風機，有兩個或更多葉輪串聯(lián)組成的離心鼓風機叫多級離心鼓風機，(相鄰葉輪之間必須有導葉連接)。多級離心鼓風機廣泛應用于各種冶煉高爐及化鐵爐鼓風、洗煤跳汰機配套、礦山浮選、污水曝氣、化工造氣等需要輸送空氣的場合，亦可用于輸送其它特殊氣體。

　　性能特點：

　　該系列鼓風機具有效率高、噪聲低、運行平穩(wěn)、絕無脈沖、穩(wěn)定區(qū)域廣、輸送的氣體清潔、干燥且無油，易損件少和安裝、操作、維護簡便等特點。

　　五、羅茨鼓風機

　　羅茨鼓風機系屬容積回轉鼓風機。這種壓縮機靠轉子軸端的同步齒輪使兩轉子保持嚙合。轉子上每一凹入的曲面部分與氣缸內壁組成工作容積，在轉子回轉過程中從吸氣口帶走氣體，當移到排氣口附近與排氣口相連通的瞬時，因有較高壓力的氣體回流，這時工作容積中的壓力突然升高，然后將氣體輸送到排氣通道。兩轉子互不接觸，它們之間靠嚴密控制的間隙實現(xiàn)密封，故排出的氣體不受潤滑油污染。下側兩“鞋底尖”分開時，形成低壓，將氣體吸入；上側兩“鞋底尖”合攏時，形成高壓，將氣體排出。

　　性能特點：

　　其最大的特點是使用時當壓力在允許范圍內加以調節(jié)時流量之變動甚微，壓力選擇范圍很寬，具有強制輸氣的特點。輸送時介質不含油。結構簡單、維修方便、使用壽命長、整機振動小。羅茨鼓風機輸送介質為清潔空氣，清潔煤氣，二氧化硫及其他惰性氣體，特殊氣體行業(yè)(煤氣、天然氣、沼氣、二氧化碳、二氧化硫等)及高壓工況的首選產(chǎn)品。鑒于具有上述特點，因而能廣泛適應冶金、化工、化肥、石化、儀器、建材行業(yè)。

　　與離心風機的區(qū)別比較大：

　　⒈工作原理不同，離心風機用的是曲線風葉，靠離心力將氣體甩到機殼處，而羅茨風機用的是兩個8字形的風葉，它們間的間隙很小，靠兩個葉片的擠壓，將氣體擠至出氣口。

　　⒉由于工作原理不同，一般它們的工作壓力不同，羅茨風機的出氣壓力比較高，而離心風機比較小。

　　⒊風量不同，一般羅茨風機用在風量要求不大但壓力要求較高的地方，而離心風機用在壓力要求低，風量要求大的地方。

　　⒋制造精度不一樣，羅茨風機要求的精度很高，對裝配要求也很嚴，而離心風機比較松。

　　六、離心式通風機

　　其原理與離心泵相同。葉輪上葉片的數(shù)目比離心泵的稍多，葉片比較短。中低壓風機的葉片常向前彎，高壓風機的葉片為后彎葉片。

　　性能特點：

　　優(yōu)點：

　　1、通風換氣效果好，非常適合用在管道抽風或者送風。

　　2、適用性強、無腐蝕、易燃易爆氣體場所均可使用。

　　3、噪聲低，離心式通風機根據(jù)空氣流力學采用合理葉輪角度設計，運行時無任何機械摩擦，合理葉片形線使噪聲降為最低；離心式通風機產(chǎn)生的噪音是高頻噪音，只要有障礙物，即可隔音。

　　4、運行平穩(wěn)，優(yōu)化設計的葉輪使軸向力減小到最低程度，且有高效的葉輪，并經(jīng)靜動平衡校正，使整機運行平穩(wěn)，在不加任何減振裝置的情況下，軸承振幅比較小。

　　5、維護方便，部分機型可配置清理門，勿須拆機維護清潔，省時省力。

　　缺點：

　　1、體積較為龐大，其進風與送風之方向垂直，在配置上，系統(tǒng)風管需要較妥當?shù)呐浜稀?/p>

　　2、無法逆向送風。

　　3、價格較貴。

　　七、軸流式通風機

　　送風方向與軸向相同。靠葉片的軸向傾斜，將軸向空氣向前推進。

　　性能特點：

　　優(yōu)點：

　　1、軸流式通風具有結構緊湊、體積小、質量輕、轉速高。

　　2、可直接與電動機相連，風量調節(jié)較為方便、可以逆向送風。

　　3、價格便宜。

　　4、適用于低壓、錦工量的情況。

　　5、由于風吹送的方向與軸平行，故可容易與管路相連接，成為管路統(tǒng)之套件。

　　缺點：

　　1、其缺點是噪音大、構造復雜、檢修困難、并聯(lián)工作穩(wěn)定性差。它一般運用于風壓變化較大，風量變化較小的礦井。

　　2、效率特性曲線陡直，略超出設計點之運轉會產(chǎn)生激變的現(xiàn)象，效率迅速降低。

　　3、對塵埃及表面腐蝕的現(xiàn)象較為敏感，造成效率降低的現(xiàn)象。

　　八、葉氏鼓風機

　　葉氏鼓風機是另一種回轉式鼓風機。它是由長圓筒形機殼、阻風翼、鼓風翼以及兩根平行的軸所組成。圖1為葉氏鼓風機的兩個轉子，它們的結構互不相同。兩根平行軸的兩端裝有式樣完全相同的兩個活動齒輪，其中一個軸與電動機相聯(lián)，叫主動軸，另一根叫從動軸。鼓風翼裝在主動軸上，阻風翼裝在從動軸上。

　　圖（1）

　　(a)—阻風翼 (b)—鼓風翼

　　圖1葉式鼓風機的轉子結構

　　葉氏鼓風機實際上是羅茨鼓風機的一種變形，其工作原理如圖2所示；

　　圖（2）

　　1—阻風翼 2—鼓風翼 3—機殼 4—鼓風翼蓋

　　圖2葉氏鼓風機的工作原理

　　本文轉自化工707

鼓風機構造：離心式鼓風機：構造原理分析圖解（附：動態(tài)圖）

　　風壓為15kPa~0.2MPa或壓縮比e=1.15~3的風機叫鼓風機，有兩個或更多葉輪串聯(lián)構成的離心鼓風機叫多級離心鼓風機，（相鄰葉輪之間必須有導葉銜接）。多級離心鼓風機廣泛應用于各種冶煉高爐及化鐵爐鼓風、洗煤跳汰機配套、礦山浮選、污水曝氣、化工造氣等需求運送空氣的場合,亦可用于運送其它特別氣體。

　　該系列鼓風機具有功率高、噪聲低、運轉平穩(wěn)、絕無脈沖、安穩(wěn)區(qū)域廣、運送的氣體清洗、枯燥且無油,易損件少和裝置、操作、保護簡便等特點。

　　體積小，分量輕：單機制冷量大，在制冷量相一起它的體積小，占地面積少，分量較活塞式輕5～8倍。能經(jīng)濟便利的調理制冷量且調理的規(guī)模較大。

　　該鼓風機設備沒有汽閥活塞環(huán)等易損部件，又沒有曲柄連桿機構，因此作業(yè)牢靠、作業(yè)平穩(wěn)、噪音小、操作簡略、保護費用低。作業(yè)輪和機殼之間沒有沖突，無需光滑。故制冷劑蒸汽與光滑油不觸摸，然后進步了蒸發(fā)器和冷凝器的傳熱功能。

　　制冷作用增強：因為適合選用分子量比較大的制冷劑，故只適用于大制冷量，通常都在25～30萬大卡/時以上。如制冷量太少，則 要求流量小，流道窄，然后使活動阻力大，功率低。但這些年通過不斷改進，用于空調的離心式制冷壓縮機，單機制冷量能夠小到10萬大卡/時左右

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鼓風機構造：鼓風機

　　鼓風機無論大小都會配有底座，便于安裝和調試。為了減少鼓風機使用過程中產(chǎn)生的噪音，齒輪采用浸入式，并且軸承采用飛濺潤滑。這樣做不僅潤滑效果好，而且安全可靠。

　　鼓風機特點

　　(1) 鼓風機是內部的葉輪在機體內高速運轉，所以摩擦小，不需要潤滑油，同時鼓出的氣體不含油，使用更加安全;

　　(2)

　　鼓風機在運行過程中隨著壓力的變化，流量變動不大，但流量會隨著轉速而變化。通常鼓風機的壓力選擇范圍很寬，而流量選擇則需選擇轉速而達到需要。

　　(3) 鼓風機的轉速較高，轉子與轉子、轉子與機體之間的間隙小，從而泄露少，容積效率較高。

　　(4) 鼓風機的結構是由轉子、機體以及底座組成，所以摩擦損耗小。因為只有軸承和齒輪副有機械接觸在選材上，所以運行安全，使用壽命長

　　(5) 鼓風機的轉子在使用之前都經(jīng)過嚴格檢驗，所以運轉時較為平穩(wěn)、振動小。

鼓風機構造：鼓風機工作原理及構造

　　鼓風機工作原理及構造

　　轉子：由軸、葉輪、軸承、同步齒輪、聯(lián)軸器、軸套等組成。 葉輪：選用漸開線型面，容積利用率高。

　　軸承：近聯(lián)軸器端作為定位端選用3000型雙列向心球面滾子軸承。近齒輪端作為自由端選用32000型單列向心短圓柱滾子軸承以適應熱臌脹時轉子的軸向位移。

　　同步齒輪：由齒圈和輪轂組成，便于調整葉輪間隙。

　　機體：由機殼和左、右墻板組成。左、右墻板及安裝在左右墻板內的軸承座、密封部等均可互相通用。

　　底座：中、小型風機均配有公共底座，大型風機僅配風機底座，便于安裝調試。 潤滑：齒輪采用浸入式，軸承采用飛濺潤滑。潤滑效果好，安全可靠。

　　傳動方式：以聯(lián)軸器直聯(lián)為主。若性能規(guī)格需要，也可選用三角皮帶輪變速的方式。聯(lián)軸器選用彈性聯(lián)軸器，能緩和沖擊及補償少量的軸線偏差。大流量風機除以電動機作為驅動機外，也可采用汽輪機或其他驅動機。 工作原理

　　離心式鼓風機的工作原理

　　離心式鼓風機的工作原理與離心式通風機相似，只是空氣的壓縮過程通常是經(jīng)過幾個工作葉輪（或稱幾級）在離心力的作用下進行的。鼓風機有一個高速轉動的轉子，轉子上的葉片帶動空氣高速運動，離心力使空氣在漸開線形狀的機殼內，沿著漸開線流向風機出口，高速的氣流具有一定的風壓。新空氣由機殼的中心進入補充。

　　單級高速離心風機的工作原理是：原動機通過軸驅動葉輪高速旋轉，氣流由進口軸向進入高速旋轉的葉輪后變成徑向流動被加速，然后進入擴壓腔，改變流動方向而減速，這種減速作用將高速旋轉的氣流中具有的動能轉化為壓能（勢能），使風機出口保持穩(wěn)定壓力。

　　從理論上講，離心鼓風機的壓力-流量特性曲線是一條直線，但由于風機內部存在摩擦阻力等損失，實際的壓力與流量特性曲線隨流量的增大而平緩下降，對應的離心風機的功率-流量曲線隨流量的增大而上升。當風機以恒速運行時，風機的工況點將沿壓力-流量特性曲線移動。風機運行時的工況點，不僅取決于本身的性能，而且取決于系統(tǒng)的特性，當管網(wǎng)阻力增大時，管路性能曲線將變陡。風機調節(jié)的基本原理就是通過改變風機本身的性能曲線或外部管網(wǎng)特性曲線，以得到所需工況。

　　變頻調控原理與特性

　　隨著科技的不斷發(fā)展，交流電機調速技術被廣泛采用。通過新一代全控型電子元件，用變頻器改變交流電機的轉速方式來進行風機流量的控制，可以大幅度減少以往機械方式調控流量造成的能量損耗。變頻調節(jié)的節(jié)能原理：

　　當風量需從Q1減少到Q2時，如果采用節(jié)流調節(jié)法，工況點由A到B，風壓增加到H2，軸功率P2下降，但減少的不太多。

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