一. 風(fēng)機(jī)概述

風(fēng)機(jī)是一種把機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)榱黧w勢(shì)能和動(dòng)能的動(dòng)力設(shè)備。在鍋爐上的應(yīng)用主要是送風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)和一次風(fēng)機(jī)等，它們擔(dān)負(fù)著連續(xù)不斷地共給燃燒所需要的空氣，并把燃燒生成的煙氣及飛灰排出爐外的任務(wù)。隨著鍋爐單機(jī)容量的增大，為保證機(jī)組安全可靠和經(jīng)濟(jì)合理的運(yùn)行，對(duì)風(fēng)機(jī)的結(jié)構(gòu)、性能和運(yùn)行調(diào)節(jié)也提出了更高更新的要求。離心風(fēng)機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠、制造成本較低，效率較高、噪聲小、抗腐蝕性能較好的特點(diǎn)，以往鍋爐的風(fēng)機(jī)普遍采用離心式風(fēng)機(jī)。現(xiàn)代離心風(fēng)機(jī)普遍采用空心機(jī)翼型后彎葉片，其效率可高達(dá)85％～92％。但是隨著鍋爐單機(jī)容量的增大，離心風(fēng)機(jī)的容量已經(jīng)受到葉輪材料強(qiáng)度的限制，不可能使風(fēng)機(jī)的容量隨鍋爐容量大幅度而按相應(yīng)比例增大。離心風(fēng)機(jī)過(guò)大的尺寸，會(huì)給制造、運(yùn)行等方面帶來(lái)一定的困難。

軸流風(fēng)機(jī)與離心風(fēng)機(jī)比較有以下主要的特點(diǎn)：

1) 軸流風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)效率高且可一直在率區(qū)域內(nèi)工作，其運(yùn)行費(fèi)用較離心風(fēng)機(jī)低。軸流風(fēng)機(jī)可以制造成動(dòng)葉或靜葉可調(diào)，效率可達(dá)90％，而采用機(jī)翼型葉片的離心式風(fēng)機(jī)效率可達(dá)92.8％。雖然在設(shè)計(jì)負(fù)荷時(shí)離心風(fēng)機(jī)的效率稍高一點(diǎn)。但當(dāng)?shù)拓?fù)荷時(shí)，相應(yīng)風(fēng)機(jī)負(fù)荷也減少，則動(dòng)葉可調(diào)軸流風(fēng)機(jī)的效率要比具有入口導(dǎo)向裝置調(diào)節(jié)的離心風(fēng)機(jī)要高許多。當(dāng)機(jī)組負(fù)荷為100％時(shí)，軸流風(fēng)機(jī)與離心風(fēng)機(jī)的效率分別為86％與84％，當(dāng)機(jī)組負(fù)荷降至54％～50％時(shí)，軸流風(fēng)機(jī)效率將比離心風(fēng)機(jī)高2.53～2.81倍。

2) 軸流風(fēng)機(jī)對(duì)風(fēng)道系統(tǒng)風(fēng)量變化的適應(yīng)性優(yōu)于離心風(fēng)機(jī)。目前對(duì)風(fēng)道系統(tǒng)的阻力計(jì)算還不能做到很，尤其是鍋爐煙道側(cè)運(yùn)行后的實(shí)際阻力與計(jì)算值誤差較大；在實(shí)際運(yùn)行中，如果煤種變化也會(huì)引起所需的風(fēng)機(jī)風(fēng)量和壓頭的變化。然而，對(duì)于離心風(fēng)機(jī)來(lái)說(shuō)，在設(shè)計(jì)時(shí)要選擇合適的風(fēng)機(jī)來(lái)適應(yīng)上述各種要求是困難的。為考慮上述的變化情況，選擇風(fēng)機(jī)時(shí)其裕量要適當(dāng)采取大些，則會(huì)造成在正常負(fù)荷運(yùn)行時(shí)風(fēng)機(jī)的效率會(huì)有明顯的下降。如果風(fēng)機(jī)的裕量選得偏小，一旦情況變化后，可能會(huì)使機(jī)組達(dá)不到額定出力。而軸流風(fēng)機(jī)采用動(dòng)葉調(diào)節(jié)，關(guān)小和增大動(dòng)葉的角度來(lái)適應(yīng)風(fēng)量、風(fēng)壓的變化，而對(duì)風(fēng)機(jī)的效率影響卻較小。

3) 軸流風(fēng)機(jī)重量輕，低的飛輪效應(yīng)值等方面比離心風(fēng)機(jī)好。由于軸流風(fēng)機(jī)比離心風(fēng)機(jī)的重量輕，所以支撐風(fēng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)也較輕，還可以節(jié)約基礎(chǔ)材料。軸流風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊、外形尺寸小，占據(jù)空間亦小。如果以相同性能作作對(duì)比基礎(chǔ)，則軸流風(fēng)機(jī)所占空間尺寸比離心風(fēng)機(jī)小30％左右。

 軸流風(fēng)機(jī)有低的飛輪效應(yīng)值（kg.m2），這是由于軸流風(fēng)機(jī)允許采用較高的轉(zhuǎn)速和較高的流量系數(shù)。所以在相同的風(fēng)量、風(fēng)壓參數(shù)下軸流風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)子重量較輕，即飛輪效應(yīng)較小，使得軸流風(fēng)機(jī)的啟動(dòng)力矩大大地小于離心風(fēng)機(jī)的啟動(dòng)力矩。一般軸流式送風(fēng)機(jī)的啟動(dòng)力矩只有離心式送風(fēng)機(jī)啟動(dòng)力矩的14.2％～27.8％，因而可明顯地減少電動(dòng)機(jī)功率裕量對(duì)電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)特性的要求，降低電動(dòng)機(jī)的投資。而離心風(fēng)機(jī)由于受到材料強(qiáng)度的限制，葉輪的圓周速度也受到限制。而轉(zhuǎn)速低，使離心風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)子大而重，飛輪效應(yīng)顯著增大，會(huì)使風(fēng)機(jī)的啟動(dòng)帶來(lái)困難。電動(dòng)機(jī)功率要比正常運(yùn)行條件下所需的功率大得多，這樣在正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，電動(dòng)機(jī)又經(jīng)常在欠載運(yùn)轉(zhuǎn)，增加電動(dòng)機(jī)的造價(jià)，降低電機(jī)的效率。

4) 軸流風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)要比離心風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子復(fù)雜，旋轉(zhuǎn)部件多，制造精度要求高，葉片材料的質(zhì)量要求也高。再加上軸流風(fēng)機(jī)本身特性，運(yùn)行中可能要出現(xiàn)喘振現(xiàn)象。所以軸流風(fēng)機(jī)運(yùn)行可靠性比離心風(fēng)機(jī)稍差一些。但是動(dòng)葉可調(diào)的軸流風(fēng)機(jī)由于從國(guó)外引進(jìn)技術(shù)，從設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)、材料和制造工藝上加以改進(jìn)提高，使目前軸流風(fēng)機(jī)的運(yùn)行可靠性可與離心風(fēng)機(jī)相媲美。

5) 軸流風(fēng)機(jī)如與離心風(fēng)機(jī)的性能相同的話，則軸流風(fēng)機(jī)的噪聲強(qiáng)度比離心風(fēng)機(jī)高，因?yàn)檩S流風(fēng)機(jī)的葉片數(shù)往往比離心風(fēng)機(jī)多2倍以上，轉(zhuǎn)速也比離心風(fēng)機(jī)高，因此軸流風(fēng)機(jī)的噪聲頻率位于較高頻程頻帶。國(guó)外資料報(bào)導(dǎo)，不裝設(shè)消聲器的軸流送風(fēng)機(jī)的噪聲水平可達(dá)110～130dB，離心送風(fēng)機(jī)噪聲水平約在90～110dB。然而，對(duì)于性能相同的兩種風(fēng)機(jī)，把噪聲消減到允許的噪聲標(biāo)準(zhǔn)（85dB），在消聲器上所花費(fèi)的投資相差不大。

二. 軸流風(fēng)機(jī)工作原理

1. 機(jī)翼的升力原理

如圖7-21示。機(jī)翼上有一個(gè)順時(shí)針?lè)较虻沫h(huán)流運(yùn)動(dòng)；由于機(jī)翼向前運(yùn)動(dòng)，以流體相對(duì)于機(jī)翼來(lái)說(shuō)作自左向右的平流運(yùn)動(dòng)。機(jī)翼上部平流與環(huán)流疊加流速加快，壓力降低；機(jī)翼下部平流與環(huán)流疊加流速減慢，壓力升高。這樣機(jī)翼上、下面產(chǎn)生壓力差，此壓力差乘以機(jī)翼的面積即為升力P。

軸流風(fēng)機(jī)的葉輪是由數(shù)個(gè)相同的機(jī)翼形成一個(gè)環(huán)型葉柵，若在風(fēng)機(jī)的葉輪上以同一半徑展開(kāi)，如圖7-22示。當(dāng)葉輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，葉柵以速度u向前運(yùn)動(dòng)，氣流相對(duì)于葉柵產(chǎn)生沿著機(jī)翼表面的流動(dòng)，所以氣體對(duì)機(jī)翼產(chǎn)生升力P，而機(jī)翼對(duì)流體產(chǎn)生一反作用R。R力分解可得Rm和Ru，Rm使氣體獲得沿軸向流動(dòng)的能量，力Ru使氣體產(chǎn)生繞軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，所以氣流經(jīng)過(guò)葉輪做功后，作繞軸的沿軸向運(yùn)動(dòng)。

1. 葉翼型理論
一. 軸流風(fēng)機(jī)的基本形式

一. 送風(fēng)機(jī)
1. 送風(fēng)機(jī)簡(jiǎn)介：

軸流風(fēng)機(jī)得名于流體從軸向流入葉輪并沿軸向流出。其工作原理基于葉翼型理論：氣體由一個(gè)攻角α進(jìn)入葉輪，在翼背上產(chǎn)生一個(gè)大小相等方向相反的作用力，該力使氣體排出葉輪呈螺旋形沿軸向向前運(yùn)動(dòng)。同時(shí)，風(fēng)機(jī)進(jìn)口處由于壓差的作用，氣體不斷地被吸入。

對(duì)動(dòng)葉可調(diào)軸流風(fēng)機(jī)，攻角α越大，翼背的周界越大，則升力越大，風(fēng)機(jī)的壓差就越大，而風(fēng)量越小。當(dāng)攻角α達(dá)到臨界值時(shí)，氣體將離開(kāi)翼背的型線而發(fā)生渦流，致使風(fēng)機(jī)壓力大幅度下降而產(chǎn)生失速現(xiàn)象。

軸流式風(fēng)機(jī)中的流體不受離心力的作用，所以由于離心力的作用而升高的靜壓能為零，因而它產(chǎn)生的能頭遠(yuǎn)低于離心風(fēng)機(jī)。故一般適用于大流量低揚(yáng)程的地方。

軸流風(fēng)機(jī)有四種基本型式，如圖7-23所示：

（a）單個(gè)葉輪；（b）單個(gè)葉輪后置導(dǎo)葉；（c）單個(gè)葉輪前置導(dǎo)葉；（d）單個(gè)葉輪前后置導(dǎo)葉