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(zhuǎn)式壓縮機(即透平式壓縮機)。在離心式壓縮機中,高速旋轉(zhuǎn)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(xué)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(guān)鍵機器,而占有極其重要的地位。隨著氣體動力學(xué)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,多油楔軸承等技術(shù)關(guān)鍵的研制成功,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(yīng)用范圍大為擴展,以致在很多場合可取代往復(fù)壓縮機,而大大地擴大了應(yīng)用范圍。
有些化工基礎(chǔ)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(chǔ)原料的石油化工廠中,離心式壓縮機也占有重要地位,是關(guān)鍵設(shè)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(guān)鍵的設(shè)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(shù)進行消化、吸收的基礎(chǔ)上大大增強了自己的研究、設(shè)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(yīng)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(jié)構(gòu)簡單緊湊,重量輕,機組尺寸小,占地面積小。
2、運轉(zhuǎn)平衡,操作可靠,運轉(zhuǎn)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(zhì)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(zhuǎn)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(qū)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(diào)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150000KW,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(zhuǎn)軸為主體的可以旋轉(zhuǎn)的部分簡稱轉(zhuǎn)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(diào)節(jié)機構(gòu)、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(diào)試式軸流壓縮機的穩(wěn)定工況區(qū)較窄,在恒定轉(zhuǎn)速下,流量變化相對較少,壓力變化較大。此外,結(jié)構(gòu)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(diào)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(diào)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(diào)式軸流壓縮機。
三、往復(fù)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(nèi)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(guān)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(guān)閉,完成壓縮過程。通?;钊嫌谢钊h(huán)來密封氣缸和活塞之間的間隙,氣缸內(nèi)有潤滑油潤滑活塞環(huán)??恳粋€或幾個作往復(fù)運動的活塞來改變壓縮腔內(nèi)部容積的容積式壓縮機。目前往復(fù)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(shè)計原理的關(guān)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(fù)慣性力;比如需要多級壓縮、結(jié)構(gòu)復(fù)雜;再比如由于是往復(fù)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(shè)計、生產(chǎn)早,制造技術(shù)成熟;
5、應(yīng)用范圍廣。
缺點:
1、運動部件多,結(jié)構(gòu)復(fù)雜,檢修工作量大,維修費用高;
2、轉(zhuǎn)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(yīng)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(shè)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(dǎo)葉連接)。多級離心鼓風機廣泛應(yīng)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(zhuǎn)鼓風機。這種壓縮機靠轉(zhuǎn)子軸端的同步齒輪使兩轉(zhuǎn)子保持嚙合。轉(zhuǎn)子上每一凹入的曲面部分與氣缸內(nèi)壁組成工作容積,在轉(zhuǎn)子回轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(cè)兩“鞋底尖”分開時,形成低壓,將氣體吸入;上側(cè)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(nèi)加以調(diào)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(zhì)不含油。結(jié)構(gòu)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(zhì)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(yīng)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:
1、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。
2、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。
3、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。
4、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(xué)采用合理葉輪角度設(shè)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(shè)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??;
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)呐浜希?/span>
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??咳~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(jié)構(gòu)緊湊、體積小、質(zhì)量輕、轉(zhuǎn)速高;
2、可直接與電動機相連,風量調(diào)節(jié)較為方便、可以逆向送風;
3、價格便宜;
4、適用于低壓、大風量的情況;
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(gòu)造復(fù)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(shè)計點之運轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)子,它們的結(jié)構(gòu)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。
(a)—阻風翼 (b)—鼓風翼
圖1葉式鼓風機的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)。
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。
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。