1、空调风机基本和基础知识DOC空调风机基本和基础知识通风机的作用原理与分类通风机的作用是实现气体介质的输送。气体输送可以有多种形式，我们常见的是透平式气体输送机械，所谓“透平”是外来语，即Turbine的读音。共同特点是通过旋转叶片把机械能变成气体能量，因此也称叶片机械。其他有用曲柄机构使活塞在气缸内往返运动使压力升高的容积式机械等。目前我们接触的都是透平式通风机。通风机按气体流动方向分：A 离心通风机 B 轴流通风机 C 混流通风机 D 横流通风机等其中最常用的是离心，轴流二种。离心通风机是目前最常用和用量最大的一种形式。从气流在叶轮流向角度看，气体径向气口水平轴向吸入，然后由于叶轮旋转的离心
2、作用，气体在叶轮进口腔内约折转90流经叶片间构成的流道，当气体通过叶轮的叶道间，由于叶片的作用，气体获得能量，在离心力的作用下，气体从叶片出口甩出，而蜗壳则把从叶轮中甩出的气体集中、导流，扩压后排出，当足以客服其阻力时，则可将气体输送到高处或远处。轴流通风机是指气体沿轴向流动的通风机，其气流不改变流动方向。这种风机通常在散热和管道增压上，它的压力不高，效力也不能与离心通风机相比。今天我们着重介绍离心通风机。离心通风机按其升压大小可分为：A、高压离心通风机，升压为294014700Pa(300500mmH2O)B、中压离心通风机，升压为9802940Pa(100300mmH2O)C、低压离心通风
3、机，升压为980Pa以下(100mmH2O以下)通风机按用途分类：a、锅炉通风机 b、一般通风换气用通风机 c、工业炉用通风机 d、矿井通风机 e、特殊用途通风机 f、防爆通风机 g、耐腐蚀通风机等。离心通风机的主要性能参数和计量单位及换算A、风量（Q）计算单位常用容积表示，m3/h(每小时流量)，也可表示为m3/min(每分钟流量)，或m3/s(每秒钟流量)，换算方法很简单： B、风速（U）计算单位是“m/s”，意为每秒钟的风速，气象上用“km/h”表示，意为每小时的风速是多少公里。C、动压（Pd）计算单位是“Pa”，有时也有用“mmH2O”表示，即为毫米水柱，它和Pa的单位换算为：9.80
4、7 Pa=1 mmH2O，如果不需要很精确，可以近似用10 Pa1 mmH2O来快速推算。风量（Q）、风速（U）和动压（Pd）这三者，简单地说讲的是体现了空气的体积大小、空气流动的速度和形成动能的情况。说的都是空气，或者空气以外的其他气体，所以这三者既独立又互有联系。通过公式，这三者可以互算。只要知道其中一个数据就可以算出另外两个。下面就说一下换算公式和方法。这时必须具备一个条件，就是气体流经的横截面面积，单位是，用“A”来表示。已知风量求风速：已知风速求动压：已知动压求风速： 已知风速求风量： Q=A*u , m3/s已知风量求动压：已知动压求风量：D、静压（Pst）计量单位也是“Pa”，也
5、可以用“mmH2O”做计量单位。E、全压（P）计量单位和动压、静压相同。全压是动压加静压之和。F、通风机有效功率（Ne）气体实际吸收的功率G、通风机内功率（Ni）消耗在气体上的功率，包括风机在气动形成中的一系列损失，但不包括机械传动损失。 Nr圆盘摩擦损失总和，kWH、通风机轴功率（Ns）通风机的输入功率为轴功率，它等于内功率加机械损失之和。 NsNiNm ，kW Ni-内功率 Nm-机械损失功率I、通风机内效率（i）通风机的有效功率和内功率之比。 iNe/Ni ，kW Ne有效功率 Ni-内功率J、通风机全压效率（）通风机有效功率和轴功率之比 Ne/Ns ，kW 也可写成：K、通风机所需功率
6、（N）电机储备容量k见下表 单位：kW一般规定我公司建议电动机功率（Kw）功率储备系数k电动机功率（kW）功率储备系数k0.51.5111.151.02.01.3111.12.05.01.25.01.15算出通风机所需功率后还要根据我国电机功率规格进行靠裆。我国电机标准规格见下表。单位：Kw0.180.250.370.550.751.11.52.23.04.05.57.5111518.522303745557590110132160200250例如：某风机Q10000m3/h，P1000Pa，70，求配用电机功率？ 靠裆配用5.5kW电机。从上面可以看出，内功率和轴功率是两种不同的功率，内功率
7、和全压效率也是两种不同的效率，这经常会使人混淆。对A式传动直联风机而言，内功率就是轴功率，对皮带传动的风机来说，内功率就不等于轴功率，因为皮带传动是有机械损耗的，一般以5估算。L、A计权声压级噪声，用“LA”表示，计量单位为dB(A)，是表示风机在某一工况点的噪声。A计权比声压级噪声，用“LSA”表示，计量单位为dB(A)，是表示单位风量压力下的噪声。这两种噪声指标，前一种没有可比性，后一种有可比性，所以现在都采用比A声级噪声来衡量风机噪声的优劣。这两种噪声指标是可以互相换算的：LSALA10lg(QP2)+19.8，dB(A) Q- m3/min，PPa例如：已知某一风机某一工况Q15000
8、 m3/h，P1000Pa，LA82 dB(A)，计算比A声级噪声。根据上面公式计算LSA8210lg250(1000)2+19.817.82 dB(A) 反之，已知比A声级亦可换算称声压A声级，换算公式是：LALSA+10lg(QP2)19.8，dB(A)还是上面的例子： 17.82+10lg(QP2)19.882dB(A)空调风机的基本概念人工空气调节系统中央空调，在我国起步较晚，由于社会经济发展原因，直至上世纪七十年代后期文化大革命结束，我国全面实行改革开放以后，中央空调这个名词才逐渐被人们所熟悉。就在中央空调起步初期，这时用在中央空调末端机组的风机也并非是特定意义下的空调风机，而只是一
9、般用途的通风机，即现在所说的国标风机，诸如4-72、4-69等。随着社会的进步，人们生活水平的不断提高，特别是高科技产品的问世，对人工空气调节有了一个相对的较高要求，迫使通风机制造商提供一套适应中央空调末端机组适用的风机即空调风机。其实空调风机的形成并非一朝一夕之事。而是长年累月水到渠成的结果，就是直到目前，也不能讲，已经拥有了从小到大完整的一套适应各种中央空调使用的空调风机。中央空调末端机组的设计工程师们往往还在为找不到一台适用的风机而大伤脑经，最后不得不把选取标准降低。这其中固然有空调风机研究生产的滞后，也有市场的因素，在市场经济规律下，某些特殊要求的风机其市场需求量不大，企业也不会花大力
10、气去研究开发。例如某些大风量低压头风机，等某些爆防腐类风机和某些净化空调用的高压低噪声风机等。空调风机在国家标准中没有具体定义，据我所知，目前在GB国标中仅出台了“GB10080-2001空调通风机的安全要求”机械工业部的行业标准中近年来倒相继出台了“JB/T 9070-1999 空调用风机平衡精度”和“JB/T 9068-1999 前向多翼式离心通风机”等。其实，空调风机是一般用途的通风机基础上的改进产品，主要改进内容：1、噪声的改善空调末端机组在运转中产生的噪声是由风机产生，由于中央空调对噪声要求高，这就势必促使产生噪声的风机要降低噪声，为此在这方面国内外同行数十年来进行了大量不懈的研究和
11、改进，改进的手段主要有：A、降低风机转速；B、加大风机进口截面；C、加大出口截面降低出口风速；D、改进叶片和蜗壳的几何形状以减少涡流；E、用质量好的配套件，如用低噪声电机做原动力、用低噪声轴承、带齿防滑传动带.等。实际上目前空调风机的噪声与国际风机相比已有很大降低，例如，“B/T8690-1998 工业通风机噪声限值”规定了：前向叶片风机比A声级LSA24后向叶片风机比A声级LSA27而现在的水平是：前向叶片风机最高效率时比A声级16后向叶片风机最高效率时比A声级17（均指皮带传动风机）从数字上可以看出，现在的空调风机噪声足足比机械部标准低了810个分贝。2、结构上的改进风机在人们的印象中历来
12、是笨、重、粗的感觉，而现在的空调风机改进了用材，把不必要的笨、重、粗减下来，例如以前用35mm钢板做风机的蜗壳，现在都改成不超过2mm的镀锌钢板制作（10风机以下）为加强风机蜗壳强度，往往在蜗壳外面加框架保护。这就大大减轻了整机重量，同时也使风机外表美观。3、设计技术上突破目前的空调风机在设计技术上是超过原有国标风机的。例如前向多翼式离心通风机，其进口截面很大，大到使部分叶片都露在外面，就在以前风机设计理论上是不敢想象的；又如叶轮和进风口的距离理论上是越小越好，但现在的空调风机却把这个距离有意识加大。这是为什么呢？经研究表明，这可以改善噪声，尽管损失一些压力，能得到噪声大幅度改善，还是合算的。
13、特别是这种技术上的大胆突破，正好适应中央空调末端机组的要求。从这里可以看出从事这方面的工程技术人员的用心良苦。空调风机的主要形式1、直联式（外转子离心风机），和皮带传动离心风机各自优缺点。A、外转子离心风机由于结构紧凑，体积小巧而大量在空调末端机组中使用，它直联传动没有传动损失，相对来说运行成本也低。但是很多这类风机过分压缩风机体积，违反风机设计的基本理论，造成风机出口风速增高，噪声增大。B、皮带传动离心风机。这类风机出口风速低，噪声好，效率也高，改变带轮直径可以改变风机主轴转速，从而可以改变风机工况，适应任何空调末端机组使用。这类风机体积较大，一般不适合吊顶空调。2、离心式空调风机的整体质量
14、，另部件都用定型模具生产，叶轮更是严格进行平衡，叶轮的不平衡量，外转子离心风机在2克以下，皮带传动离心风机在4克以下，振动精度，外转子离心风机保持在1.5mm以下，皮带传动离心风机保持在4mm/s以下，大大低于国家标准。离心通风机从叶片出口角为原则分为：（1）、前向叶片。叶片出口安装角2A90 290（2）、径向叶片。叶片出口安装角2A90 290（3）、后向叶片。叶片出口安装角2A90 290这三种叶片从效率观点看，后向叶片效率最高，一般能达到80左右，甚至更高。前向叶片效率最低，一般在70左右。径向叶片则居中。但事物总是一分为二的，有好的一面也有不利的一面，有不利的一面也会有好的一面，风机
15、也不例外，前向叶片虽然效率较低，但它的压力系数是其他风机无法比拟的。多翼式前向叶片风机，压力系数可达到1.11.5，而后向叶片压力系数就很低，一般后向叶片风机，其压力系数只有0.4，和前向叶片相比，二者相差很大。因此，如果风量、压力、转速不变的条件下，前向叶片的叶轮最小，也就是说选用的机号最小；后向叶片叶轮最大，选用的机号就大。从节约成本的角度，选前向叶片风机成本最低，而后向叶片风机成本最高，这仅仅从风机成本看。由于后向叶片风机效率比前向叶片风机效率高，所以后向叶片风机的运行成本比前向叶片风机运行成本就低。气体在风机内的流动状态我国规定了通风机进口的标准状态：介质为空气，大气压力为101325
16、Pa（760mmHg），绝对温度为293K（20C），相对湿度50的湿空气，其介质密度1.2Kg/m3。气体的流动分两种状态，一种是有秩序的分层流动叫层流。另一种是杂乱无章的流动叫紊流。气体流动状态的转变不仅与流速有关，还受管径大小、流体的粘度等因素影响。在通风机中，由于气体流速大，多数就是紊流状态。离心通风机静止部件与旋转部件之间必然存在间隙，这些间隙的存在就造成了通风机有泄漏损失，使通风机的效率下降。以进风口与叶轮的间隙为例。现在进风口与叶轮的配合基本有两种形式，一是对口形式（轴向间隙），二是套口形式（径向间隙）。不管哪一种形式，都会造成气流损失。很早就有研究结论，其间隙的大小与泄漏成正比
17、，换句话说，间隙越大损失越大。但是事物总是在不断进步，这个基本理论在最近几年从另一个角度受到了冲击。人们发现，通风机静止部件与旋转部件之间的间隙还和噪声有关，噪声的好坏与间隙的关系正好与气流损失与间隙的关系在某些地方相反。也就是说，适当加大些进风口与叶轮的间隙可以降低噪声。由于空调风机对噪声要求的特殊性，人们不得不重新审视对这个间隙的褒与贬（特别是前向多翼式离心风机）。最早敢于第一个吃这螃蟹的，据我观察是意大利风机（不一定正确），大约在十年前，意大利前向多翼式离心风机进入我国市场，就有这种形式，在设计上有意识地把进风口与叶轮的间隙加大。由于中央空调对风机的压力要求不高，一般不会超过2000Pa
18、，加大这个间隙固然会损失一些压力，造成一些泄漏，实验证明，由于进口处负压的存在，即使加大了间隙也不至于有太大的损失，而最大的收获是取得了噪声大幅降低，对空调风机而言，这些利弊得失是显而易见的。到目前我国几乎在所有空调用皮带传动的前向多翼式离心风机中均采用这种形式，有的还发展到外转子前向多翼式离心风机上。但万事都有个度，这个间隙也不是越大越好，据我研究，这个间隙大小的合适度和进口截面、进口流速、叶轮直径等有着千丝万缕的联系，很难在理论上定义，要确定一个真正意义上的合适间隙绝非易事。通风机上的另一个间隙对风机的性能也起到相当大的影响，也应该引起足够重视，那就是蜗舌与叶轮出口的间隙。蜗舌的作用是把蜗
19、壳收集的气流引导出去，如果蜗舌与旋转的叶轮存在间隙，想象中可以理解为有一部分气流会从这个间隙中回归到蜗壳内循环流动，这样势必造成风机效率下降。但蜗舌是静止的部件而叶轮这时旋转的部件，这两者之间不可能没有间隙，想象中这个间隙应该越小越好。但事实往往和我们的想象相左，实验证明这个间隙并非越小越好，也并非越大越好，它也有一个合适度，这个合适度同样不是一成不变的，它与叶轮直径、叶片出口角、流速、叶片叶道形状有关。实验告诉我们，缩小这个间隙，可以提高风机静压、增大流量，但效率下降，噪音增高；加大这个间隙，可以提高风机静压、增大流量，但效率下降，噪声增高；加大这个间隙，则静压下降，而效率在一定范围内会提升
20、，超过一定范围则下降。另外，蜗舌在通风机的出口高度“C”以及蜗壳扩张量“A”均能影响风机性能。这里这种介绍风机扩张量“A”，这对我们今后选用风机是很有益的。风机蜗壳的作用是起到气流集中、导流、扩压的作用。当气体质点从叶片进口进入叶道，由于叶轮的旋转，使进入叶道的气体质点加速运动并聚集能量，在离心力的作用下，气体质点在叶片出口处被甩出，由于蜗壳是螺旋状的，气体静压随着蜗壳截面逐渐放大而升高，相反，动压随着蜗壳截面逐渐放大而降低，也可以理解为风速随着蜗壳截面逐渐放大而降低。蜗壳截面是逐渐放大的，放大的程度，或者说放大的大小这就取决于扩张量“A”。对气体能量的最大限度利用是一个很重要的课题，那就是如
21、何对气体扩压，我们知道，压力和截面有关，截面越大，形成的静压也越高，如果风机蜗壳没有足够扩张量，不但不能形成足够静压，同时也会使风机动压增高、风速增大，相应的噪声也会随着增高。这就是为什么我们要非常重视蜗壳扩张量“A”的道理。噪声和噪声的定义所谓噪声就是人们不需要的声音的总称。中央空调末端机组的噪声主要来源于风机，随着社会工业的发展以及人们生活水平的提高，对空调的声音的要求也越来越苛刻。但是风机在运转中振动了空气，势必产生空气动力性噪声；由于气体的冲击、机械性振动、涡流等原因，风机噪声在所难免，风机设计人员和制造商应在这方面高度重视，尽可能把噪声降低到最低限度。例如前面所讲的前向多翼式离心风机
22、采取加大进风口与叶轮间隙以降低噪声，就是降低噪声的一种手段。下面讲一讲声音的概念。声音可以用声强、声功率、声压来表示。由于声强、声功率测量比较困难，我国通常用声压来表示。下面谈谈声压与声压级。我们生活在大气压下，声音的传播尤如在平静湖面上投下一颗小石子，破坏湖面的平静而产生波动。声音也是一种传播在媒质中的疏密纵波，由于声波的存在与传播，引起了大气压发生变化，这个压力的变化量就是声压，单位是N/m2 ，这个数值是个绝对值。声音的强弱只有相对的意义，所以这个N/m2通常不怎么使用。为方便起见，选用人耳在1000Hz的听阀声压值作为基准声压来进行对比，这个基准声压是：P0 2*10-50.00002
23、 N/m2 与之对比的数值称之为声压级，用dB(分贝)表示，并以此度量。声压级相同而频率不同的声音作用于人耳，人们感觉的声音大小是不同的，也就是说声音的大小（响度）是人们的听感而决定的，即响度才是人们对声音强弱的主观度量。响度也用级来表示，成为响度级，单位为（Pohn）。A声级是相当于人耳对40纯音的响度级。它使接收的声音通过时，在低频段（500Hz以下）不敏感并有较大衰减，而在高频段则比较敏感，这恰好与正常人耳的感觉一致。所以在噪声测量中，往往都用A特性测得总声级代表噪声的级，称作A声级。声级计测得的噪声称作总噪声级，A计权网络测得的噪声用LA表示。声功率级用测得的声压级计算得出：LwLa+
24、20lgr+8dB如果声源距测点一米，则r为0，只要在声压级上加8dB即为声功率级的级值。合成相同声压级的机器，其合成声压级由下式决定： LL1+10lgn ，dB n机器台数也可从下表查得机器台数n2345678910增加的数值dB35678891010通风机的相似理论在中央空调风机选型中的应用两台通风机的相似是指叶轮与气体能量传递过程中以及气体在通风机内流动过程相似，或者说两台通风机在任何一个对应点的同一物理量之比保持常数。比如说，两台通风机叶轮进口几何尺寸与出口集合尺寸之比保持常数。以本公司DDF系列为例：DDF3.55#进口（D1）直径是0.307m，出口（D2）是0.355m ，D1
25、/ D20.865DDF4.0#进口（D1）直径是0.346m，出口（D2）是0.4m ，D1/ D20.865这个0.865称作轮径比，是风机设计之初设定的常数，不管这个同系列风机做得多大或多小，0.865这个常数不变，单这个项目来说两台风机相似。还有蜗壳扩张量等等都很相似。这说的是风机的几何相似。当流体流经几何相似的模型与实物时，其对应点的速度的方向相同，比值保持常数，这就是运动相似。由于运动相似，所以它们的进口角1和出口角2都很相似。严格地讲，几何相似，应该表面粗糙度也相似，但限于加工条件，有些是很难做到的。就表面粗糙度来说，对风机的影响很小，一般都忽略不计。另外还有进风口与叶轮的间隙等
26、。通风机的无因次参数全压系数静压系数流量系数功率系数由于风机的相似理论引出了通风机的比例法则，在空调机组对风机的选型上我们可以利用这个比例法则较容易地选配风机。请看下表通风机性能换算综合表表中：Q流量，P全压，D叶轮直径，N功率，气体密度注脚：M原来的，标准的，2出口的下面我们用两个例子来说明一下通风机性能换算综合表在实际工作中的应用。例如,某风机Q：2000m3/h, P:1000Pa, n:860r/min,现如果把转速提高到950r/min,其Q和P将产生如何变化？根据通风机性能换算综合表：D2=D2M,nnM,=M这一栏，按公式：代入P（950/860）2 10001.22100012
27、20Pa ，再按公式：代入 （950/850）2000022353m3/h 。又如，某风机Q：10000m3/h, P:800Pa, n:900r/min,现要把全压提高到1000Pa,问主轴转速应该提高到多少转？ 代入：这里要注意的是，提高转速不仅提升了压力，同时也提升了流量，当转速从900转提高到1006转时，其流量也从10000m3/h，提高到11178 m3/h。综上所述，通风机相似理论告诉我们，流量、压力、功率具有以下关系： 流量：（尺寸比）3 （转速比） 压力：（尺寸比）2 （转速比）2 功率：（尺寸比）5 （转速比）3这就是通风机相似理论中有名的“123”和“325”法则。也就是
28、说：（1）、叶轮直径尺寸相同转速不同的两台相似通风机，分别与转速的一次方、二次方、三次方成正比。（2）、叶轮直径尺寸不同转速相同的两台相似通风机，其流量与尺寸的立方、压力与尺寸的平方、所需功率与尺寸的五次方成正比。当前风机的设计与制造执行标准GB1236 通风机空气动力性能试验方法GB/T2888 风机和罗茨风机噪声测定方法GB10080 空调用通风机安全要求GB3235 通风机基本形式、尺寸、参数及性能曲线JB/T9070 空调用风机平衡精度JB/T9101 通风机转子平衡JB/T8690 工业通风机噪声限值JB/T8689 通风机振动检测及其限值Q320582ZKF2 DDF系列空调离心通
29、风机Q320582ZKF3 EDK系列空调离心通风机Q320582ZKF1 KTD系列空调离心通风机怎样从风机性能曲线和风机测试报告查阅风机性能。风机性能曲线是以风机流量为横坐标，其它性能按指示出的各工况点的参数而连接起来的曲线。最常见的有下列几种。流量全压曲线。流量静压曲线。流量功率曲线。流量效率曲线。流量噪声曲线。查阅曲线最好是用以上任何一种单项曲线来查阅，因为这种曲线表一般成比例绘制，从曲线的形状大致可以看出风机性能的优劣。如果用混合曲线来看，由于曲线中包含着多种不同转速工况，曲线标尺不成比例，光看曲线形状就很难看出名堂。随着计算机软件的开发，现在已有很多风机选型软件。从我们英德利公司风
30、机选型软件中，客户就很容易而直观地分别查阅到流量全压、静压、效率、功率曲线，可谓一目了然。查阅风机性能曲线各参数不可能非常具体，曲线本身就存在一定的模糊性。要查阅很具体的风机性能最好还是看风机性能测试报告。一份完整的风机性能测试报告应具有以下四部分内容：A、标准依据、试验装置、风机型号、风机编号、叶轮直径、电机功率、出口面积、风管直径、设计转速等。B、试验数据。包含温度、工况转速、压差、出口静压、输入功率、噪声。C、计算结果。包含流量、静压、全压、内功率。D、换算结果。按照标准条件换算，包含换算后的流量、静压、全压、内功率、内效率、（A）声级噪声、比（A）声级噪声。这里应该指出的是风机性能测试中的效率是要结合电机效率参数来计算的，一般电机效率很难找到详细的性能曲线，而且严格地说，每一台电机的性能都不尽相同，目前在常规测试中，电机效率这一项，只是按照电机样本中的标的最高效率来进行风机效率的计算，实际上电机样本标注的电机效率是电机在满负荷时的效率，而风机测试的工况点大多不在电机满负荷上，这时电机运行效率都低于最高效率，如果都按电机最高效率来计算，那么计算结果，其风机效率是偏低的。查阅风机测试报告应该看最终按大气标准状态换算后的“换算结果”，这里要提醒各位的是，在看“
