1、第一节 离心式通风机第一节 离心式通风机 一、离心式通风机的结构、工作原理 1结构 矿用离心式通风机,一般分为具有前弯叶片和具有后弯叶片两种.前弯式叶片离心式通风机,压力系数较高,但效率较低,经济性差.我国五、六十年代生产的产品，属于淘汰产品。后弯式叶片离心式通风机，压力系数较低，但效率较高，经济性好，现代高效离心式通风机，大都属于此类型。离心式通风机的结构如图41所示。其主要部件的功能如下： 图41离心式通风机结构示意图1一叶轮 2一整流器 3一集流器； 4一机壳(蜗壳)；5一调节器 6一进风箱 7一轮毂 8一大轴； 9一叶片 10一舌(喉部)； 11一扩散器 (1)叶轮(风轮、工作轮)。
2、它是离心式通风机的关键部件，由前盘、后盘、叶片和轮毂等零件焊接或铆接而成。 后盘紧固在轮毂上用键与风机转轴或直接与电动机轴相连接，参见图152。叶轮的作用在于使被吸入叶片间的空气强遣旋转，产生离心力而从叶轮中甩出来，以提高空气的压力。前盘的结构形式有平前盘、锥形前盘和弧形前盘等几种。 图15-2叶轮与轴的连接 1一前盘；2一后盘，3一叶片I 4一轮毂I 5一轴 (2)整流器(稳压器、扩压环)。它可起到减少机壳内涡流损失、入口区的压力差和泄漏，稳定气流的作用。(3)集流器(喇叭口、吸风口)。它可保证气流均匀地进入叶轮，使叶轮得到良好的进气条件，减少流动损失和降低进口涡流噪声。其开口有筒形、锥形、
3、弧形和组合形等几种。目前在大型离心式通风机上多采用弧形或锥弧形集流器，以提高风机效率和降低噪声；中、小型离心式通风机多采用弧形集流器。图156风机的集流器型式n一圆筒形j b一圆锥形，c一圆弧形 (4)机壳(蜗壳)。它是用钢板(小型凤机铸造)焊成包住叶轮的外壳，其形状呈螺旋线形。它是汇集从叶轮流出的气流，导至风机的出口，并将气体的部分动能转变为静压。 (5)调节器(导流器、挡板)。通过改变其叶片开启度的大小，来控制进风量大小和叶轮进口气流方向，以满足调节要求。导流叶片数目一般为812片。 (6)进风箱(耳子)。其横断面积与叶轮进口面积之比为17520时适宜，与风机出口的夹角90。为最好。 (7
4、)轮毂(葫芦头、轴盘)。通过它将叶轮固定在大轴上。（8)大轴。用以传递电动机的功率。(9)叶片。用其将机械能转变为气体的压力能。 图15-3叶片型式 大多数叶片是由钢板压制而成如图153a，这种叶片用铆接或焊接方法固定在叶轮的前后盘上。也有做成如图153b所示的中空机翼形。根据叶片出口安装角不同，叶片可分为前倾式、径向式和后倾式3种，大型主要通风机均采用后倾式，出口安装角在1572之间。叶片的形状大致可分为平板形，圆弧形和机翼形几种，目前多采用机翼形。叶片数目，与叶片安装角度以及叶轮外径和内径的比值有关，通过试验可以找到某一最佳值，数目一般为l0片。(10)舌(喉部)。其作用是防止部分气体在蜗
5、壳内循环流动，其结构形式常见的有深舌、短舌和平舌3种(见图4-1中虚线部分，最下面为深舌)。 (11)扩散器(扩压器)。风机外壳出口处气流有较高的动压，随着气流直接抛入大气的同时，其动压散失于大气，无益于通风。若将动压的一部分转换为静压，可以减少能量损失扩散角一般小于l5。 离心式通风机的一般结构如上所述，若考虑主要因素的影响，其结构形式的不同主要表现在进气方式、旋转方式、出风口位置、传动方式等几方面。 1)进气方式。 离心式通风机流量小的一般都采用单级叶轮，单侧进气的结构，称为单吸通风机。流量大的有时做成双侧进气的，称为双吸通风机。风压高的通风机也可做成两级串联的结构形式。 2)旋转方式。
6、离心式通风机叶轮只能顺蜗壳螺旋线的展开方向旋转，根据叶轮旋转方向不同分为左旋和右旋两种，确定方法为：从电动机一端看风机，叶轮按顺时针方向旋转的称为右旋通风机；反之，则为左旋通风机。应该注意的是，右旋和左旋通风机的机壳螺旋线是不相同的，但是以右旋转作为基本的旋转方向。一旦叶轮反转，风量会突然下降。 3)出风口位置。 按叶轮旋转方向用右（或左）和出风口角度表示， 出风口往往制成可以自由转动的结构。我国对离心式通风机出风口位置作了规定，根据现场使用要求，离心式通风机蜗壳出口方向可从图42规定的8个基本出风口位置中选取。 如果仍不能满足要求，可以从下列补充角度15。，30。，60。，75。，105。，
7、l20。，l50。，l65。，l95。，210。中选取。 图4-2出风口位置风口位置基本出风口位置表示方法右0右45右90右135右180右225右270右315旧用代号017018011012013014015016表示方法左0左45左90左135左180左225左270左315旧用代号027028021022023024025026补充出风口位置1560105150195（240）（285）（330）3075120165210（255）（300）（345）注:括号内的数字一般未采用.4)传动方式。 主要考虑通风机转速、进气方式和尺寸大小等因素而定其传动方式。我国对通风机的传动方式规定有6种
8、，如图43所示。(e) (O图43通风机传动方式离心式通风机的传动方式代号A型B型C型D型E型F型传动方式无轴承电机直联传动悬臂支承皮带轮在轴承中间悬臂支承皮带轮在轴承外侧悬臂支承联轴器传动双支承皮带轮在外侧双支承联轴器传动 如果离心式通风机与电动机转速相同时，大号通风机可采用联轴器与电动机直接连接；小号通风机则可将叶轮直接安装在电动机输出轴上。如果离心式通风机的转速与电动机的转速不相同，则可采用带变速传动方式；对于双吸式或大型单吸离心式通风机，一般是采用将叶轮放在两个轴承的中间，即双支承式方式。 2工作原理 气体在离心式通风机内的流动方向是：从进风口沿轴向进入叶轮，随着叶轮流道的改变，气流又
9、从径向出叶轮。在这个流动过程中，风压和流速不断增大，气流汇集在螺旋机壳中，气流速度下降而压力上升，最后经过扩散器排入大气。 离心式通风机的工作原理：当电动机经过传动机构带动叶轮旋转时，叶片流道间的空气随叶片的的旋转而转，由于叶片的作用，气体获得能量，即压力提高和动能增加，并汇集于螺旋状的机壳中，由出口排入扩散器。与此同时，在叶片的入口叶根处形成较低的压力（负压）于是，在大气压力作用下气流不断地由进风口连续进入叶轮，形成了连续风流。 离心式通风机内的气流压力是低于大气压的，其作用就是把低于大气压力的气流吸进去，经过叶轮又给气流增加压力，然后排向大气。如此不断地吸、排，以达到输送空气的目的。 3型
10、号含义 离心式通风机的全称包括名称、型号、机号、传动方式、旋转方向、出风口位置等6部分。这6部分标明了离心式通风机的适用范围、用途、特性、基本尺寸等特点，命名规则如下：(1) 名称。包括用途、作用原理和管网中的作用等三部分。以用途的汉语拼音字母的第一个字母表示，（1为一级叶轮，2为双级叶轮）口(2)型号：由型式和品种组成，型式又由通风机用途代号、压力系数、比转数、进气方式（单侧进气为1，双侧进气为0）和设计顺序号组成，共分三组，每组可用阿拉伯数字表示，中间用横线隔开。品种（机号）：用通风机叶轮直径的分米数表示，尾数四舍五入，数字前冠以符号N0表示。表 3- 1 表3-2 风机产品用途代号用途类
11、别代号用途类别代号汉字简写汉字简写一般通用通风机通用T（省略）防腐蚀气体通风机防腐F防爆气体通风机防爆B高温气体输送机高温W煤粉吹送机煤粉M工业冷却水通风机冷却L排尘通风机排尘C矿井主体通风机矿井K矿井局部通风机矿局KJ锅炉通风机锅炉G锅炉引风机锅引Y工业炉通风机工业GY (4)传动方式。如图43所示的A、B、C、D、E、F的含义。 (5)旋转方向。“左旋”和“右旋”。 (6)出风口位置。如图42所示，常用角度表示。 4结构示例(1)、离心式通风机名称型号表示举例表3-3 名称型号说明型式品种1、（通用）离心通风机4-72No20示一般通风换气用,该系列通风机的压力系数为0.4，比转数为72，
12、叶轮外径为2000mm,用途（通用）二字用符号均省略2、（通用）离心通风机4-272No20示通风机叶轮为双吸入结构形式，其他参数同上3、矿井离心通风机K4-272No20示矿井主扇通风机用，其他参数同上4、防爆离心通风机B4-72No20示防爆通风机换气用，其他参数第一条5（通用）离心通风机4-721No20示与人为善-72型相同的另一型（系列）产品，其他参数同第一条6、（通用）离心通风机4-72-1No20示原4-72型改进产品，为便于区别加用“-1”设计序号表示，其他参数同第一条7、空调离心通风机KT11-74No5示用于空调通风机上，该系列通风机的压力系数为1.1，比转数为74，叶轮外
13、径为500mm8、空调离心通风机KT11-274No20示两个叶轮并联结构，其他参数同上（2）矿井离心式通风机的构造举例K473一0l型是国产大型离心式通风机，专供大型矿井通风使用，共有N025、N028、N032及N035等4个机号。其型号含义以K473一OlN032型通风机为例，说明如下： K矿用通风机； 4效率最高点压力系数的l0倍，取整数； 73效率最高点比转数，取整数； 0通风机进风口为双侧吸入； 1第一次设计； N032风机机号，叶轮直径为3200mm。 K473ol型通风机的结构如图44所示。井下风流由两侧进风箱l0，经过进风口进入叶轮，获得能量后由蜗壳收集、导流、降速，最后经扩
14、散器排入大气。 图44 K47301型通风机结构图1一主轴； 2一轮毂； 3一叶片中盘；4一叶片； 5、6、7一轴承； 8一传动轴； 9一定心联轴器； l0一进风箱壳； ll一机壳；12一曲线形前盘； l3一扩散器； l4一电动机；15一联轴器； 16一检查孔； l7一测轴承温度用导管 该通风机由转子、进风口、蜗壳及进风箱等四大部分组成。 转子由叶轮、主轴、传动轴、轴承及联轴器构成。叶轮由叶片、前盘、中盘及轮毂等组成。每侧由12个后向机翼形斜切叶片焊接于弧形前盘与平板形中盘之间，故风机效率较高。叶轮轮毂由铸钢制成，用键与轴连接，用螺栓与中盘连接。叶轮采用高强度钢材制成，运行圆周速度可达l00m
15、s。叶轮经过静平衡及动平衡校正，运行平衡。 K473一ol型通风机流量很大，叶轮进风口两侧设置的进风箱体积也较大，这就需要较长的机轴来传递扭矩。为了减少因轴长而产生的过大挠度，以及因实心长轴而带来的机械加工问题，机轴由主轴和传动轴组成，共用3个轴承架来支承。其中主轴的轴承5和6设在机壳内，另一个轴承7设在机壳外。主轴承架中轴承6是定位轴承，其余则是浮动的，以便当气体温度变化时主轴、传动轴可以沿轴向自由伸缩。 主轴l是用一个特殊定心联轴器9与传动轴8连接的。主轴的一端镶在一个滚动轴承的内圈里，而滚动轴承的外圈则装配在传动轴一侧的半联轴器的内孔里，用以保证两轴的同轴度。这种特殊联轴器连接方式，给检
16、修、拆卸带来很多方便。只要将两半联轴器中间的定心轴承5拨开，传动轴就可很方便地取出。 K473一ol型通风机两侧的传动轴都可以连接电动机，这给更换电动机、安装备用电动机带来很大方便。 进风口采用锥弧形，由于尺寸重量都较大，故制成三开式，便于运输拆装。 进风箱上部用钢板焊接而成，下部用水泥与机壳及基础浇注在一起。 蜗壳上部也是用钢板焊接而成，下部用水泥浇注。47211型 此型号的风机是用在中小型矿井容量较小的通风机。具有效率高、噪声低、运转平稳的特点，同时也可以用做厂房，大型公共建筑物的通风换气。该通风机型号含义是：47211No16D4通风机在最高效率点的全压系数乘10倍的化整数72通风机在最
17、高效率点的比转数1通风机进口为单吸入1通风机的设计顺序号为第一次No16通风机号、叶轮直径为1600毫米D传动方式为D式二、离心式通风机的性能参数 1性能参数 风量、全压、转速、功率及效率是表示通风机性能的主要参数，它们共同表达了通风机的规格和特性。 (1)风量Q：表示单位时间流过通风机的空气量，单位常用ms、mmin、mh表示。 (2)风压H：单位体积的气体在通过通风机时所获得的总能量叫通风机的全压H (Pa)，由静压H 和速压H 组成，即 H =H +H (3)转速n：通风机叶轮每分钟旋转的周数叫转速，单位为rmin。其大小直接影响通风机的风量、风压和效率。 (4)功率N：分输出功率和输入
18、功率，也称有效功率和轴功率。输出功率为单位时间内通风机对所输送气体所作的功；输入功率为电动机传给通风机轴上的功率。对应于通风机全压和通风机静压，输出功率可表示为全压输出功率和静压输出功率。 全压功率： N= 静压功率： N= 式中N全，N静一分别为通风机全压和静压输出功率，kW； H全，H静分别为通风机的全压和静压，Pa； Q一一通风机风量，ms。 (5)效率：通风机轴上的功率由于有一部分损失而不能全部传给空气，所以就用效率来反映损失的大小及工作的优劣。效率也有全压效率和静压效率两种表示方式。 全压效率： 静压效率： 式中N、通风机的输入功率，kW，其他符号意义同上。 2特性曲线 通风机的风量
19、、风压、功率、效率等几个性能参数之间存在着一定的依存关系。这种关系一般都是生产厂家用模拟试验的方法求得的。 通风机的特性曲线，就是在既定转速下，反映风量、风压,、功率、效率之间依存关系的曲线。它表明了通风机的各种工作性能和变化规律，对通风机的造型和分析通风机的工作状态是十分有用的。 下面以后倾式离心式通风机的特性曲线为例进行讲述(图45)图45后倾式离心式通风机特性曲线 (1)风量一风压曲线。即以风量为横坐标、风压为纵坐标得出的关系曲线，简称Q一H线。从图中可看出，它是一条变化比较平缓的曲线，当风量接近零时，风压达到最大；随着风量的增加，风压逐渐下降。 (2)风量一功率曲线。反映通风机的风量与
20、功率之间的关系曲线，简称QN曲线。N为通风机的输出功率，即有效功率。当风量为零时，功率最小；随着风量的增加，功率逐渐增大。所以离心式通风机是在闸门全关闭下启动，此时电动机消耗的功率是最小的，有利于安全启动，避免电流过大而烧坏电动机。 (3)风量一效率曲线。反映通风机的风量与效率之间的关系曲线，简称Q- 曲线。当风量为零时，效率也是零；随着风量的增加，效率也逐渐上升；达到最大值A后，随着风量的继续增加，效率反而会逐渐下降。所以，通风机在效率最高点A处运行是最经济的。 3离心式通风机的特点 离心式通风机结构简单，造价低，维修方便，噪声小，并联工作稳定性好。但它的体积较大，一般不能与高速电动机直接相
21、连，通常采用v带传动，传动效率低；而且风量调节不方便，可利用闸门调节，但经济性能差，改变其转速，但操作麻烦；从反风方面看，必须有反风道才能实现反风；适用于风量变化大而风阻变化较小的矿井。离心式通风机在启动时，须关闭闸门，以减小起动负荷。第二节 轴流式通风机一、轴流式通风机的结构、工作原理 1结构 轴流式通风机结构比较紧凑，重量较轻，转速高，但结构比较复杂。结构形式如图4-6所示。其主要部件的功能如下： 89图46轴流式通风机结构示意图1一集风器；2一流线体；3一前导器；4一第一级叶轮； 5一中间整流器；6一第二级叶轮。7一后整流器；8一环形扩散器与水泥扩散器；9一机架；10一电动机；ll一机房
22、；l2一风硐；13一导风板；l4一基础；15一径向轴承；l6一止推轴承；l7一制动闸；18一齿轮联轴器 (1)叶轮。由叶片和轮毂组成，有一级和二级两种。其作用是增加空气的全压。叶片为中空机翼型，由钢板弯曲压制而成。叶片的安装角度可以根据风量和风压的需要来调整它的大小。安装角的定位是以叶片两侧尖端的连线与轮毂上的刻度位置对齐来实现的。安装角度愈大，压力和风量愈大，但每个叶片的角度都应保持一致，否则会引起气流不均匀，甚至出现脱流。 (2)进风口。由集风器和流线体组成，集风器是一个断面逐渐缩小的喇叭形圆筒，流线体表面是流线形的罩子。集风器的作用是使气体均匀地由轴向流入叶轮，以减少气流冲击损失，提高效
23、率。 (3)整流器。是由导叶组成的固定圆筒，圆筒内径与叶轮轮毂直径相同，沿圆筒表面均匀排列的导叶是等宽的，并以一定的角度固定不动。一级通风机装有前导叶和后导叶，二级通风机装有中导叶和后导叶。其作用是整直由叶轮流出的旋转气流，减少动能和涡流损失。 (4)扩散器。装在通风机出口末端，是一个逐渐扩大的筒体。气流通过它时速度降低，动压减小。扩散器一般用砖砌成，用拉筋板与扩散芯筒连接。扩散器的作用是将动压的一部分转变为静压，减少空气动压损失，提高通风机效率。 (5)传动装置。由轴承、传动轴、主轴和联轴器四部分组成。通风机转子装在前后两个双列调心的滚子轴承上，承受通风机主轴、传动轴和叶轮质量而引起的径向载
24、荷。由于叶轮前后压力差而产生的轴向推力由后端的三个单列径向推力轴承来承担。传动轴的两端用联轴器分别与电机、主轴连接。 2工作原理 风流从集风器进入，通过旋转的叶轮使风流获得能量，然后流入导叶，导叶是静止的，其作用是改变风流方向并使气流的大部分动能转换为静压能；然后风流通过扩散器，进一步降低流速，将轴向风流的动能转换为静压能，最后排入大气。 叶轮旋转时，由于机翼形叶片与气流的相互作用，叶片受到压差作用沿轴向移动，但叶片是固定在轮毂上的，不可能沿轴向移动，于是叶片迎面的高压气流，在叶片推动下向出口流出，而背面的低压气流会不断地将空气引进来，穿过两叶片间的通道，向后流动。 轴流式通风机的工作原理：当
25、电动机经过传动机构带动工作轮旋转时，叶片在空气中快速扫过，处于叶片迎面的气体受挤压，静压增加；与此同时，叶片背面的气体静压降低。于是叶片迎面的高压气流向叶道出口流出，叶片背面的低压区将空气吸入叶道，形成连续气流。 3型号含义 轴流式通风机的全称包括名称、型号、机号、传动方式、气流方向及风口位置6部分内容。 (1)名称。名称前可冠用各种用途字样，一般也可以省略不写。 (2)型号。由基本型号和补充型号组成，中间用横线隔开。基本型号占一组，用通风机的轮毂比(叶轮轮毂直径与叶轮直径之比)取其百分数和翼型代号以及设计序号表示。补充型号占后一组，用通风机叶轮级数和结构的设计序号表示。 (3)机号。以叶轮直
26、径的分米（dm）数表示，有小数时取整数或12，并在前面冠以符合“N0”。 (4)传动方式。如图43所示，对于传动方式为A式或E式的轴流式通风机，仅有一种传动方式时，则传动方式、气流方向和风口位置均省略不写。有A式和E两种传动方式时，则仅表示传动方式。 (5)气流方向。用来区别吸气、出气。“入”表示正对风口气流顺面方向流入；“出”表示正对风口气流迎面方面流入。 (6)风口位置。分进风与出风口两种，用入、出若干角度表示，若无进出风口位置则可不予表示。基本风口位置有四个，特殊用途可增加。基本位置有：0、90、l80、270；补充位置有：45、l35、225、315。 4结构示例（1）2K 60型 2
27、K60型轴流式通风机可代替原BY、70B2型矿井通风机，此种类型的通风机为双级叶轮。叶片为机翼型扭曲面，叶片角度可在15 45范围内调节。装有扭曲型的中后叶。由NO18、NO24、NO28、NO30、NO36五个机号组成。该通风机型号含义是：2K601 NO182该型通风机为双级叶轮K矿井用通风机60该型通风机轮毂比的100倍1该型通风机为第一次设计结构NO18机号，通风机叶轮直径为1800毫米图4 是2K60型通风机结构示意图。主要部件由叶轮、整流器、进风口、扩散器、传动装置等组成。叶轮由叶片和轮毂组成，叶片由钢板弯曲压制成中空机翼型。叶片的安装角度可根据风量和风压的需要来调整它的大小，每个
28、叶轮的叶片角度，都要保持一至。否则易引起气流不均匀，甚至出现脱流。整流器是由导叶组成的固定圆筒。圆筒内径与叶轮毂上的导叶上等宽度的，并以一定的角度固定不动。进风口由集风器和流线体组成。集风器上一个断面逐渐缩小的喇叭形圆筒，流线体上表面呈流线形的罩子。进风口的作用上使气体均匀地轴向流入叶轮，以减少气流冲击损失。扩散器装在通风机出口未端，这上一个逐渐扩大的筒体。扩散器一般用砖砌成，用拉筋板与芯筒联接。扩散器的作用上将动压的一部分转变为静压，减少空气动压损失。传动装置由轴承、传动轴、主轴、联轴器四部分组成5、矿井主通风机简介现介绍几款高性能、新型主要通风机：（1）BD-系列弯掠组合正交型隔爆对旋轴流
29、式主通风机BD82424机号24，叶轮直径D=24m88极电动机，转速n=740rmin改进型D对旋风机B防爆型 规格型号及性能 为适应于各种不同的大、中型煤矿的需要，该系列风机有l230共19个机号；25个规格。结构及其特点BDIl系列隔爆对旋轴流式主通风机是由一级风机、二级风机、扩散器、小托车等部分组成，该系列风机采用电机与叶轮直联的形式，结构紧凑简单，运转平稳，维护方便。摈弃了一般轴流主扇的长轴传动，消除了传动装置易于损坏变形的现象。叶片安装角度可根据需要调节，有4032，4335，4638，4941，5244，5547等六个角度。该机可以反转实现反风，在各种工况条件下反风率达到60以上，不必另设反风道，具有节约基建投资和反风速度快的优点。（2）YBK5 6-系列弯掠组合正交型隔爆抽出式轴流主通风机YBK56-4-8Y三相异步电动机B防爆型K矿用通风机56轮毂比d=056改进型44极电动机，转速n=1450rmin8机号8，叶轮直径D-08m规格型号及性能 为适应于各种不同的大、中型煤矿的需要，该系列风机有8l9共l2个机号；l6个规格。该系列风机结构形式为矿用隔爆轴流式。该机由集流器1、隔流腔2、风管3、隔爆电机4、叶轮5、防摩擦火花铜环6、扩散器7等七部分组成采用电机与叶轮直联的方法，可以反转实现反风，不必另设反风道。动叶片在停机
