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风机选型及应用

洁净工程联盟_宋松 | 公众号:jyclean 2021/09/23 12:00

新知达人, 风机选型及应用


01 风机设备主要参数


风量: 风机每分钟输送的空气立方数,SI:m³/h。

全压: 气体所具有的全部能量,等于动压+静压,SI:Pa。

动压: 将气体从零速度加速至某一速度所需要的压力,SI:Pa 。

静压: 流体某点的绝对压力与大气压力的差值,SI:Pa 。

风机转速: 风机叶轮每分钟转过的转数,SI:RPM;

轴功率: 电动机除去外部损耗因素,传递到风机轴上的实际功率,通常认为是风机实际所需功率,SI:KW 。

噪音: 风机在正常运转过程中气动噪音和机械噪音叠加所形成的噪音;大多数厂家公布A记权噪音(dBA),1.5m处。SI:dBA

全压效率: 风量X全压/轴功率/1000/3600*100%

电源: 380/50/3,220/50/1,220/50/3,690/50/3 等

出口风速: 风机出口截面积的风速,控制出口风速可间接控制噪音。SI:m/s


02 选型所需提供参数


1. 风机形式、种类及用途

2. 安装方式

3. 气体成分(包括特殊的温度、湿度、腐蚀性及杂质)

4. 出风方向

5. 室内安装还是室外安装

6. 限定的其他条件(如噪音小于60dBA等)

7. 配件及特殊要求

03 风机性能曲线


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曲线图上那条向下曲线代表风机工作点,纵轴是风压,横轴是风量。选型应该避开紧挨着最高压力点的工作点和低于最大压力40%的点。

轴流风机 建议选型区域在曲线开始平稳下降区域,工作区65~90%:
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后倾风机 风量轴功率曲线有最高点,不过载特点。工作区40~85%:
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前弯风机 风量风压曲线比较陡峭,工作区35~80%:
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一般来说风量越大,风压越小。设计风管时,根据管路阻力计算和风量需求,确定风管系统的总风量和静压损失,风口处最好保留30~50 Pa余压。这样得到的结果就是你选择风机的依据。比如设计一条管路。最不利的一条环路下静压损失300Pa,需要的总风量是5000 /h,那么你的风机就要选能够工作曲线能满足5000风量,静压330~350 Pa的那个型号。


04 根据样本选型


风机制造厂都会印有本厂的风机产品样本和目录。在风机产品样本和目录中,通常是按系列、机号列出各种转速下的选用性能表,表中的性能参数值是风机最高效率点90%范围内的数值,并取6~8个性能点的数值,以供选用。


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选型方法

1. 选型时,先找到静压;

2. 按照静压所在列向下查找,找到所需风量;

3. 读出轴功率、噪音,转速等参数;

4. 查看性能曲线,功率曲线,外形尺寸等是否满足需求;

5. 按照轴功率X1.1,向上匹配合适的电机;

6. 选型完成。


双速风机选型方法

已知:高风量/低风量高风压/低风压要选择双速风机,方法及步骤如下:

a. 按照高风量、高风压选型,得到风机型号、高转速、高电机极数、高轴功率、高噪音;

b. 按照低风量、低风压,在同一型号下选型,得出低转速;

c. 根据高/低(注意高比低)风机转速的比例,得到最接近的双速电机的极数;

d. 根据高轴功率和双速电机的极数比例,在双速电机库中选择双速电机;

e. 反向推算确定后的低转速;

f. 根据该低转速计算出相应的参数,完成选型。


05 选型风机型号及种类


风机按叶轮形式分类

离心风机,轴流风机、混流风机、贯流风机等;

 风机按 安装位置或按照安装形式分

屋顶风机、边墙风机、管道风机、风机箱等;

 风机按用途

排风机、送风机、过滤风机、除尘风机、排烟风机等;

 风机 类组合

屋顶离心排风机,边墙轴流排风机、排烟混流风机等。


通过比转数选取风机种类

比转数n s 是一个无因次参数,它反映了不同类型通风机的流量、全压和转速之间的综合特性。 通常是指单级单吸入时的比转数,取最高效率点的值。

而确定风机所需的比转速,则必须先选定风机的转速。所选风机几何尺寸不要太大,叶轮的圆周速度不要太高,如果初定转速不合格,可以调整从新计算。

例: 要求Q=23612 m³/h   P= 5761 Pa

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由于电机的转速一般为2900 r/min、1450 r/min、960r/min、730 r/min几种,尽量取大的转速,这样可以减小风机的外形尺寸,另从风机压力上看这是一台高压风机,所以选2900 r/min和1450 r/min两种转速进行选形。

n s 1 =62.26 (n=2900 r/min)

ns2=31.28 (n=1450 r/min)

所以有可能选择4-62型或者9-26型的前弯离心通风机、后 弯离心通风机 或者混流风机等。(前面的数字“4”表示压力系数, “62”表示风量系数,72大风量、62中风量、26低风量、19小风量、12小风量)


比转数 n s
风机类型
<10 罗茨风机
15~65 前弯离心通风机
20~90
后倾离心通风机
40~95
混流风机
50~150
带后导叶轴流风机
70~250
轴流风机
100~400
螺桨式风机


确定风机的叶轮外径(D)根据风机的压力系数公式:

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P—全压 Pa、D—叶轮直径 m、n—叶轮转速 r/min、ρ—介质密度 kg/m³

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当n=2900 r/min时可选用4-62型机座号为15的风机,当n=1450 r/min时可选用9-26型机座号为10的风机。再根据经济性的考虑,选用9-26-10的风机。

风机 轴功率 的确定:

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启动功率 Ne=1.15N=54.28 kW


风机选择最主要原则:合理组织气流,完成所需功能

1. 选型时,先找到静压

例1: 某热处理车间,面积4000㎡,厂房高约6m,无空调,夏季车间内最高平均温度可达50℃,为降低车间内温度,使工作人员感觉舒适,采用机械送排风方式引入外界冷风。第一次,采用10台边墙排风机,百叶送风形式,但百叶安装位置较高(4m左右)。使用后,车间地表温度降低5℃,5.5米行车处,温度降低10℃,工作人员对其效果不太满意。后改造,原风机位置及台数均不变,加大送风百叶面积,将百叶高度降低至距地面0.5m处。改造后,车间内送排风总量基本不变,但车间内地表温度降低9℃,工作人员认为效果有明显改善。

原因分析: 热处理设备为该车间主要热源,空气加热后向上方屋顶聚集,经过对流循环后,整个车间内温度升高。第一次方案中,采用机械送排风没有错,但是不应将百叶安装过高,这样进入室内的冷空气迅速被热空气混合加热,达不到给人员降温的作用。第二次方案中,降低了百叶的高度,使得冷空气先流过工作人员所在的地表,然后再混合热空气,降低最多的车间内地表温度。达到了设计目的。


例2: 某车间坐北朝南,由于地形原因,常年刮东南风,导致车间内气流多以由南向北为主。由于车间内有比较重的醋酸味,所以业主想增加机械排风,而后在南墙上安装一排排风机。使用后,效果非常不理想。后经改造,将南墙上的排风机安装在北墙上,并在南墙原风机位置加装电动百叶。改造后效果非常明显。

原因分析: 原方案机械排风和自然风方向相反,所以排风效果很不理想。改造后,机械排风与自然风形成合力,大幅度提高了排气效果,另外增加的百叶,也加强了自然通风的效果。所以效果会比较明显。


类似的场合:

a. 需要排热或排热蒸汽,应尽量优先设置屋顶排风机;

b. 需要取暖、降温或送新风时,应尽量让暖气流或冷气流流经工作人员所在位置,所以多选用管道风机或边墙风机;

c. 消防排烟,应优先采取屋顶风机或吊装的风管,故多选用管道风机;

d. 尽量利用自然风气流(应合理设置风机位置和形式)。


2. 控制气流分层/分区域

气流分层不仅可以使用在净化室,也可以使用在其他许多场合。气流分层仅需要考虑和控制某一空间内或某一高度范围内的气流。

例: 某水泥分装车间,如果整体换气则需要20次/小时的换气,如果采用气流分层技术,则只需要5次/小时的折合换气量。因此能大量节约设备成本和运行成本。

类似场合: 手术室、细菌培养室、面粉厂灌装车间、食堂。焊接车间等。


3. 局部送排风

有些情况下,车间内整体清洁,但有个别几处严重污染源(或严重发热),这时就需要用到局部排风。

有些情况下,仅需要照顾到固定岗位的工作人员的气流,则应采取局部送新风。

例: 某开放空间,外界气温非常低(-30℃),但工作人员需要取暖。如果用整体采暖,只能是浪费能源。这种情况下,应首先考虑热辐射采暖,或者采用局部暖风机既可。


06 选型是否噪音越小越好


噪音总是伴随着风机的运转,不可消除。最新研究表明,只要风速超过0.75m/s,就会产生噪音。当然,风速越低,产生的噪音就越小。

噪音是有害的污染。我们在设计中,总是想尽可能的降低风机设备的噪音。随着风机技术的发展,我们所能做到的噪音污染也在越来越小。

但是不是风机选型时,噪音越小越好?

噪音小当然好,但必须兼顾其经济性。要求的噪音越低,整台设备的成本就越高。大约每降低10个分贝,风机成本上涨1倍(经验值,非线性)。大多数风机噪音最小不可能低于35dBA。


所以选择风机时,噪音 “ 够用就好 ”, 不必要一定追求低噪音

例如风机设备所在区域为无人区,那只要考虑噪音不超过“红线”即可。

风机设备所在区域存在更高噪音的设备时,可将风机设备的噪音设定为“最高设备的噪音-6dBA”,合成后噪音最多高出1分贝,而成本最为经济。如果“最高设备噪音-10dBA”,合成后噪音仍为最高设备的噪音,而低的噪音已被“湮没”。

风机所在设备如果有隔音或吸音效果,只要考虑噪音透射产生的影响即可。


07 噪音控制


风机噪声来源分为空气动力噪声与机械噪声,空气动力噪声中有涡流噪声、旋转噪声、辐射噪声,机械噪声有轴承噪声、震动噪声。根据不同的噪声来源选择合适的噪声控制方法。通常有以下几种做法控制噪声:


1. 选用合适的风机及管道形式
同样风量风压的情况下,轴流风机噪音高于后倾叶轮,后倾叶轮高于前弯叶轮,圆形管道的辐射噪音低于矩形管道。

2. 控制管道风速(动压)

噪音限值 dBA
管道风速 m/s
最大风速 m/s
≤60
8
10
≤80
12
15

3. 远离衰减法
将风机放置在距离目标较远的位置,通过声音的自然衰减,减小影响。

噪音衰减表
距离(米)
衰减值(dBA)
1
8.0
1.5
11.5
2
14.0
2.5
16.0
3
17.5
4
20.0
5
22.0
6
23.5
7
25.0
8
26.0
9
27.0
10
28.0
15
31.5
20
34.0
25
36.0
30
37.5

4. 增加隔音装置
将风机设备与目标区域隔离,通过隔离屏障的反射与吸收作用来达到降低噪音的效果。比如设置设备间/设备层、隔音箱、隔音玻璃罩等。

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5. 增加消音装置
利用消音材料消除噪音。利用疏松多孔,表面凹凸的材料,使声音钻入孔内不断反射衰减,波峰波谷叠加衰减,从而起到减小噪音的效果。比如设置消音器、消音箱、消音罩、吸音棉等。还可以增加消声导风筒改变气流噪音传递方向。

来源:机电人脉、 筑龙暖通;Ths to @Zeng.

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