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风机基础认知分解

风机基础知识

风机是将旋转的机械能转换成流动空气总压增加而使空气连续运动的动力机械。

风机的主要用途就是对建筑内进行的通风换气。

一.通风机分类

通风机分类有很多种方法,比较常用的有以下几种;

1.根据气流运动的特点分类

可以分为离心风机,轴流风机,混流风机。

离心风机出风方向与风机主轴呈90度,适合与风压较高的场合。

轴流风机出风方向与进风方向相同,适合较大风量的场合。

离心风机的叶轮分为前向叶轮、后向叶轮；

混流风机性能介于轴流和离心风机之间；气流在风机内部的运动综合了轴流风机和离心风机的特点。

我国通常把混流风机和斜流风机统称为混流风机。

2.根据产品用途分类

可以分为一般用途通风机，排尘用通风机，高温通风机，防爆通风机，防腐通风机，消防排烟通风机，屋顶风机等等。

二.基本定义及常识

1）动压：

气流在某一点的动压是根据空气密度和气体的运动速度而定的压力。

动压计算公式：

Pd=0.5GV为气体密度，通常取1.2（kg/m）

V为气流速度，Pd为动压。

2）静压：

气流在某一点的静压是根据空气密度和压缩程度得出的与空气的运动速度无关的压力。

3）全压：

气流在某一点的全压是根据空气密度、压缩程度和空气的运动速度而定的压力。

气流在某一点的全压是指该点静压和动压的和。

全压计算公式：

Pt=Pd+PstPt表示全压，Pst表示静压。

4）风机的全压：

风机的全压是风机出口的全压和进口的全压的差值。

Pt=Pt2-Pt1=（Pd2+Pst2）-（Pd1+Pst1）

通风机：

出口全压低于0.015MPa

鼓风机：

出口全压0.115-0.35MPa

压缩机：

出口全压大于0.35MPa

5）风机的静压：

风机的静压是指风机的全压减去风机出口处的动压。

静压作用是克服送风管路的阻力。

风机静压计算公式：

Pst=Pt-Pd2

6）风机的动压：

风机的动压是与风机出口处的平均空气速度相对应的压力。

若进口尺寸等出口尺寸则Pd2=Pd1

7）标准状况：

通常我们给定的风机的性能参数都是转化成标准状态下的参数。

标准状况是指在101325帕、20摄氏度、湿度为50%的湿空气状态，此时空气的密度为1.2kg/m。

标准状况通常写为NTP。

风机的性能参数会随着使用条件的不同而发生变化，海拔高度对高压风机影响较大，使用温度对通用系列的风机影响较大。

8）风机旋向及安装角度：

风机的旋向分为左旋（LG、CCW、逆时针）和右旋（RD、CW、顺时针）。

右旋是指从风机的传动端来看，风机叶轮的旋转方向是顺时针的。

左旋是指从风机的传动端来看,风机叶轮的旋转方向是逆时针的。

9）平衡精度等级：

常用风机的平衡精度等级为G6.3，一般空调用风机平衡精度等级为G4.0。

叶轮的平衡精度等级高，叶轮的许用不平衡量就越小，叶轮在旋转时由叶轮不平衡引起的震动就小，由震动带来的噪声就小、轴承的寿命会延长，提高了整机的产品质量。

10）风机常用的安装角度：

11）风机常用的安装形式：

风机的安装方式有如下几种，最常用的有A式（直联安装方式）、

C式（皮带传动方式）。

12）常用单位、单位换算及其解释：

流量的单位m/h（立方米每小时）,缩写为CMH，m/min（立方米每分钟）,缩写为CMM，m/s（立方米每秒）缩写为CMS，ft/m（立方英尺每分钟），缩写为CFM。

它们的换算关系如下：

1m/s=60m/min=3600m/h。

1ft/m=1.7m/h。

压力的单位为帕（Pa）,常见的单位还有毫米水柱，缩写为mmAq、mmH2O。

mmAq、mmH2O与Pa的换算关系：

1mmAq=1mmH2O=9.8Pa。

风速的单位是米/秒，缩写为m/s。

转速的常用单位是转/分，缩写为rpm。

我国常用的噪声指的是声压级，噪声的单位是分贝，缩写为dB,我们常见的形式为dB（A），A的含义是在A计权网络下测量的噪声，称为A声级，记作dB（A）。

A计权网络是指模拟人耳对不同频率声音敏感程度的不同而对不同频率的声音分配不同的权重，对测量后的声音进行加权计算的一种测量方法。

AMCA认证噪声测量用的单位是声功率级（LwiA）,我国通常使用的是声压级，声压级与声功率级的转化计算为：

声功率级-声压级=11.5（12）

功率的单位是kW（千瓦），W（瓦），1kW=1000W。

英制单位为Hp（马力），1马力=735W。

13）轴承寿命说明：

对轴承寿命有四种说法，既B10、L10、B50、L50，其中B10、L10表示同一种说法，B50、L50表示同一种说法。

目前比较常用的说法是L10。

L10是指由AMBA（美国轴承制造协会）认可的轴承额定寿命，是指在常规工作环境下运行时，轴承有90%的可靠寿命。

L10有时也被一些制造商作为最小可靠寿命或平均寿命。

L10标准

L50标准

每天平均运行小时

8小时

16小时

24小时

80000小时

400000小时

27.5年

13.7年

9.2年

100000小时

500000小时

34.3年

17.2年

11.4年

200000小时

1000000小时

68.6年

34.3年

22.8年

轴承寿命—年，是指轴承每周运行7天，每年52周条件下的轴承寿命。

三.电机基础部分

风机常用的电机为；三相异步交流电机（380V/50HZ/3PH），单相交流异步电机（220V/50HZ/1PH），以三相异步交流电机为主。

电机根据用途可分为变频电机、多速电机、防爆电机等。

电机有着不同的防护等级、绝缘等级和冷却方式，可以根据电机具体的使用环境要求来选择电机的防护等级和冷却方式。

风机用电机常见的防护等级为IP44、IP54，行业内常用的电机防护等级为IP54。

电机常用的绝缘等级为B级、F级、H级（高温环境）。

常用的电机绝缘等级为F级。

常用的冷却方式为IC01、IC0141、IC0161等。

电机的参数：

（1）电机功率：

电机功率表示电机做功能力的量，电机功率要大于轴功率。

单位：

kW

（2）电机转速：

电机一般为单速电机，如有特殊用途（如消防排烟），可采用双速电机，普通排风时用低转速、消防排烟时用高转速。

（3）电机防护等级：

电机的防护类型有防止异物进入电机内部的防护等级，防止水进入电机内部的防护等级。

IP防护等级

第一个数字

第二个数字

0—无专门防护

0—无专门防护

1—防止大于50mm的固体进入电机

1—垂直滴水无有害影响

2—防止大于12mm的固体进入电机

2—从垂直位置至15度内的滴水无有害影响

3—防止大于2.5mm的固体进入电机

3—与垂线成60度角以内任一角度的淋水无有害影响

4—防止大于1mm固体进入电机

4—任何方向的溅水无有害影响

5—能防止部分粉尘进入电机

5—任何方向的喷水无有害影响

电机的防护等级高意味着在相同的使用条件下我们公司产品所配套的电机故障率更小。

（4）电机的绝缘等级：

风机的使用温度主要由电机的最高允许使用温度决定，电动机的使用温度由绝缘材料决定，电机的绝缘等级：

绝缘等级

A

E

B

F

H

最高允许温度

105

120

130

155

180

环境温度为40度时的最高温升

65

80

90

115

140

四.选型简介

风机选型一般要提供的参数是风量和静压，一般我们对风量和静压会比客户要求的大一点，即通常留有10%左右的调节余量。

选型时我们主要根据使用环境和性能参数来选择，我们首先确定风机的类型，然后根据性能参数来选择具体型号。

从满足的风量点向上做垂线，与风量和风压曲线的交点再做N（功率）坐标轴的垂线，我们就可以找到对应某一个转速时客户要求风量下的风机静压，然后与客户给定值进行比较，然后根据客户的一些其它条件再来进行选择，比如噪声和功率，有时同一系列的风机可以有很多型号满足相同的性能，这时选择型号大一些的风机，电机功率反而可以减小，在这种情况下我们就可以从设备投资的回收期角度来向客户来推销我们大一些型号的风机。

从离心风机的功率曲线我们可以看出来，离心风机在流量最小时功率最小，所以离心风机不能全开启动，因为此时的阻力最小，流量最大，功率也最大，电机很容易烧毁。

从轴流风机的功率曲线我们同样也可以发现，轴流风机在流量最小时功率最大，所以轴流风机不能全闭启动，因为此时的阻力最大，流量最小，功率最大，电机容易被烧毁。

由于风机的型号和尺寸系列太多，所以就要了解对于某一确定的要求选择何种型号的风机为佳，而且还要选择最经济的风机，而很多种风机或同种不同型号的风机都会满足性能要求，这就要求我们选型时必须从所有满足性能要求的风机中选择出一个更适合于某特定工况下的风机，下面介绍一些基本方法。

1.直接传动式和皮带传动式风机比较

直接传动式风机对于低风量（3400m/H或者更低），低静压（125Pa或更低）工况，比较经济。

它们需要较少的维护，大多数直接传动电机都能配备速度控制器来调节流量。

皮带传动式风机较适合于风量高于3400m/H或静压高于125Pa的工况。

可调节皮带盘允许风机转速和风量调节25%，高温风机（高于49℃）也大多数选用皮带传动。

2.螺旋桨和离心叶轮

螺旋桨风机在较低静压（小于125Pa），传输较大风量（高于8500m/H）的工况下是比较经济实惠的。

但由于螺旋桨式风机电机安装在了气流中，这样就限制了风机只能传送相对比较清洁而且最高温度不能超过49℃的气流。

螺旋桨风机工业上常用于厂房，风机型号多样，即适于送风，排风，又可屋顶安装或边墙安装。

由于马达置于气流中，气体温度不得高于43℃

离心风机在较高静压下效率较高，且更为安静。

很多离心风机的马达被设于气流之外，更利于排放潮湿，高温的空气。

3.确定风量

风机型号确定后，必须确定风机的风量。

根据当地规范要求或下表推荐的风量需求来确定合适的风机。

下表所列换气次数适合大多数领域的通风，特殊情况下需要的“每分钟环伺次数”超出此范围。

在风量范围内确定实际风量前，必须考虑地理位置及该区域的平均负荷程度。

在热带地区及风机使用频繁的区域，选择风量较小的风机使之换气加快；在一般气候条件下及风机使用较少的区域，选择风量较大的风机为确定风量使之充分通风。

把房屋空气总流量分割计算出每分钟换气量。

例如：

某大楼需要一排风机对某办公室进行通风，办公室面积为：

9.15*12.2*2.44m，该大楼人员到岗率比较高。

解决方案：

房间容积为：

9.15*12.2*2.44=272m3，从上表得知，办公室换气次数为每小时7-30此。

由于大楼人员较多，推荐每四分钟换一次气，因此所需排风量为（272/4）*60=4121立方米/小时。

注意：

此例中，新风通过远离排风机的墙装百叶进入，若无新风口，则必须使用送风机，送风量与排风量一致，送风机应远离排风机。

3.确定静压

风机在风管中产生的压力非常小，但精确地估算风机静压对风机的选型非常重要。

风机必须克服的静压大小取决于风管中空气的流量，风管弯头及风管长度。

为在设计中充分考虑补风量，可以参照下表估算静压。

静压指导

非风管

12.5-50Pa

风管系统

每30米长风管50-100Pa（假设风管内气体流速5-9m/s）

附属装置

20Pa每附属装置（弯头、通风装置、格栅、风阀等）

厨房排风罩

156-375Pa

注：

新风的补给量会影响静压的大小，新风补给不足会使静压增大并减少排风量，故新风补给应等于排风量。

4.噪音

许多情况下，必须考虑风机噪音。

在风机领域，我国表示风机噪音通常以分贝dB（A）表示。

参照推荐的房间噪音来确定风机的噪音范围。

需要注意的是结构坚硬的房间（混凝土、瓷砖地板）会影响声音级，在这些房间需要选用低声音级的风机；柔软结构的房间或带有地毯，垂帘的房间，有吸音功能，在这些房间里，可以选择较高声音级的风机。

5.风机预选

当我们已知风机的型号、风量、静压、噪音等要求后，既可以进行选型。

当能满足上述要求的同一型号风机不止一种的情况时，应当选择与期望的风量最接近的风机尺寸。

风机安装完毕后，如果实际风量过高或过低，可以通过最终系统来调节，皮带传动的具有可调节的马达滑轮，可以调节风机转速，但皮带传动的风机应该避免选择最高转速的风机尺寸。