轴流式风机原理及运行

轴流式风机原理及运行

一．轴流式风机的结构特点

轴流送风机为单级风机，转子由叶轮和叶片组成，带有一个整体的滚动轴承箱和一个液压叶片调节装置。主轴承和滚动轴承同置于一球铁箱体内，此箱体同心地安装在风机下半机壳中并用螺栓固定。在主轴的两端各装一只支承轴承，为承受轴向力。主轴承箱的油位由一油位指示器在风机壳体外示出。轴承的润滑和冷却借助于外置的供油装置，周围的空气通过机壳和轴承箱之间的空隙的自然通风，以增加了它的冷却。

叶轮为焊接结构，因为叶轮重量较轻，惯性矩也小。叶片和叶柄等组装件的离心力通过推力轴承传递至较小的承载环上，叶轮组装件在出厂前进行叶轮整套静、动平衡的校验。

风机运行时，通过叶片液压调节装置，可调节叶片的安装角并保持这一角度。叶片装在叶柄的外端，叶片的安装角可以通过装在叶柄内的调节杆和滑块进行调节，并使其保持在一定位置上。调节杆和滑块由调节盘推动，而调节盘由推盘和调节环所组成，并和叶片液压调节装置的液压缸相连接。

风机转子通过风机侧的半联轴器、电动机侧的半联轴器和中间轴与电机连接。

风机液压润滑供油装置由组合式的润滑供油装置和液压供油装置组成。此系统有2台油泵，并联安装在油箱上，当主油泵发生故障时，备用油泵即通过压力开关自动启动，2个油泵的电动机通过压力开关联锁。在不进行叶片调节时，油流经恒压调节阀而至溢流阀，借助该阀建立润滑压力，多余的润滑油经溢流阀回油箱。

风机的机壳是钢板焊接结构，风机机壳具有水平中分面，上半可以拆卸，便于叶轮的装拆和维修。叶轮装在主轴的轴端上，主轴承箱用螺钉同风机机壳下半相连接，并通过法兰的内孔保证对中，此法兰为一加厚的刚性环，它将力(由叶轮产生的径向力和轴向力)通过风机底脚可靠地传递至基础，在机壳出口部分为整流导叶环，固定式的整流导叶焊接在它的通道内。整流导叶环和机壳以垂直法兰用螺钉连接。

进气箱为钢板焊接结构，它装置在风机机壳的进气侧。在进气箱中的中间轴放置于中间轴罩内。电动机一侧的半联轴器用联轴器罩壳防护。带整流体的扩压器为钢板焊接结构，它布置在风机机壳的排气侧。为防止风机机壳的振动和噪声传递至进气箱和扩压器以至管道，因此进气箱和扩压器通过挠性连接(围带)同风机机壳相连接。

为了防止过热，在风机壳体内部围绕主轴承的四周，借助风机壳体下半部的空心支承使其同周围空气相通，形成风机的冷却通风。

主轴承箱的所有滚动轴承均装有轴承温度计，温度计的接线由空心导叶内腔引出。为了避免风机在喘振状态下工作，风机装有喘振报警装置。在运行工况超过喘振极限时，通过一个预先装在机壳上位于动叶片之前的皮托管和差压开关，利用声或光向控制台发出报警信号，要求运行人员及时处理，使风机返回到正常工况运行。

轴流风机如下图所示

1．叶轮

叶轮是轴流送风机的主要部件之一，气体通过叶轮的旋转才能获得能量，然后离开叶轮作螺旋线的轴向运动。

叶轮由动叶片、轮毂、叶柄、轴承及平衡重锤等组成。

将许多相同翼型的叶片，排列成彼此间距离相等的一组叶片，称为叶栅。轴流送风机轮毂上装有叶片，组成环列叶栅。轴流风机叶片通流部分高度，轴流式引风机的叶片通流部分高度要比送风机大些，这样可以保证引风机通过较送风量大些的烟气量。

轴流送风机的动叶是扭曲的，整个叶片沿着径向扭曲一定的角度，并且沿着叶片的翼展方向，其叶片宽度及叶片厚度是逐渐减小的。我们在前面已经叙述了，为了使风机叶片的不同半径的各个断面所产生的能头相同，即各断面上的速度环量相等。因此靠近轮毂处叶片半径小、栅距也小，圆周速度亦减小。为了使速度环量与叶片顶部相同，则势必要增大叶片根部的安装角和叶弦长度，所以叶片制成空间扭曲形状。当然沿着翼展方向的叶片宽度及厚度的减少，这样也可以减少叶片所产生的离心力，不使叶柄和推力轴承受力过大，同时又保证了叶片的足够强度。

轴流风机叶片做成扭曲形，它的效率也较高，损失较小。因为叶轮转动时，叶顶处的速度大于叶根的圆周速度，圆周速度大产生的风压大，圆周速度小产生的风压小，这样在叶片的流道中沿着叶片的径向气流的能量不相等，于是产生了从叶顶向叶根部分的流动，形成轴向旋涡造成能量损失。而将叶片做成扭曲形状，叶根处的叶片安装角大一些，那么产生风压可增大些；反之，叶顶处叶片的安装角小一些，风压可降低些。叶根处叶片安装角大一些，但圆周速度小；叶顶处叶片安装角小一些，但圆周速度大，这两个因素相互制约，使叶顶与叶根处产生的风压几乎相等，避免了轴向旋涡。

轴流风机的动叶片表面要求光滑，这能够降低气流的摩擦损失与气流离开翼型表面流动所产生的分离损失。叶片的根部用螺栓与叶柄连接起来，叶片和叶柄放入轮毂的圆孔中，然后装上平衡重块、支承轴承、导向轴承、安全环、保险片与调节杆。轴流风机动叶片的支承轴承是承受动叶片、叶柄所产生的离心力。而动叶片上的导向轴承，因为动叶片及叶柄较长，导向轴承是保证它们中心不偏斜，导向轴承还能承受一定的离心力。为了使动叶片在调节时

能转动灵活，导向轴承和支．承轴承均采用摩擦力小的滚珠轴承。

每只动叶片的叶柄部位装有一平衡重块，平衡重块的中心线与动叶片的翼型平面近乎垂直，它的作用能平衡动叶片所产生的较大关闭力矩，使动叶片在旋转时亦能动作轻快。

在保证密封及润滑，在导向轴承、支承轴承内注有润滑剂，在叶柄穿过轮毂处的间隙内亦充有润滑脂。

动叶片与外壳的径向间隙要求小于3mm，这个间隙不能太大，否则会造成较大的漏风损失，降低风机的效率。

为了保证整个叶轮的动平衡，在更换叶片时，相同重量的叶片可放在对称位置，并进行动平衡校验。

动叶外壳为钢板焊接的机壳，机壳上设有检视孔，可以检查并能拆、装动叶片。风机外壳的上半部是可以拆卸的，便于快速装卸叶轮。

2．导叶

从动叶片流出的气流为螺旋状沿轴向流动，这个气流运动可以分解为沿轴向的运动和圆周方向的运动。沿轴向的运动是我们所要求的，但圆周方向的运动是一个能量损失。为了减少能量损失，回收圆周方向运动的能量，因此在动叶片出口端装置导叶——后置导叶。大容量轴流风机较多采用叶轮(动叶)加后置导叶的结构。

导叶是静止不动的，装置在动叶片的后面。气流在叶轮的进口是沿轴向的(如不考虑先期旋绕)，经过叶轮动叶的旋转运动，气体获得了能量，尔后再进人导叶。导叶的进口角与气体从叶片流出时的方向一致，导叶的出口角与轴向一致，所以气流从导叶流出时也是轴向的。这样气流的圆周运动分量在导叶中完全转换成轴向运动。

动叶片是扭曲的，而且动叶片的高度也大，所以气流从动叶片流出时，沿着叶片高度方向气流的流出角也是变化的。为了减少导叶人口处的气流撞击、旋涡损失，提高风机效率，因而轴流风机的出口导叶沿着叶片高度方向也是扭曲的，其安装角沿着叶片高度逐渐减小。

气流经过导叶流人扩压器，扩压器是一个截面逐渐扩大的圆锥体，为了防止气体在扩压器中流过时在扩压器壁附近产生旋涡；造成局部能量损失，因此一般气流经过导叶后的流动不会绝对沿着轴向，而略带有旋绕运动，由于旋绕运动会产生一定的离心力，气流充满扩压器，减少旋涡的产生，限制旋涡及脱流区的扩大，改善了扩压器的工作，提高流动的效率。

导叶的静叶片数目不能与动叶片数相一致，这样能避免气流通过时产生共振现象。

轴流风机当工况变动时，动叶角度发生变化，气流从叶片出来进入导叶的进口角也发生变化。但是导叶是固定在导叶外环和内环间，安装角度不能有相应的变化。所以，在工况变动时，气流在导叶的进口处产生撞击和旋涡能量损失是不可避免的，动叶调节角度范围越大，撞击、旋涡的能量损失亦越大。

3．扩压器(扩散管)

经由导叶流出的气体具有一定的风压及较大的动能。根据流体力学知识可知，气流的动能越大，则气流流动时所产生阻力损失也越大，阻力损失与气流的速度平方成正比。为了提高风机的流动效率，适应锅炉工作的要求，应将气流的动能部分转换为压力能。因此轴流风机在导叶出口处都设置了扩压器，扩压器是一个截面沿气流方向不断扩大的容器，所以气流的速度不断下降，压力不断上升。

扩压器由外锥筒、圆柱形内筒组成，全部为焊接结构。轴流送风机的扩压器型式为外扩压(如果扩压器的外筒为圆柱形，内筒是沿着气流方向直径逐渐缩小的圆锥简体，则称为内扩压)。轴流风机扩压器的内、外筒体均有检视门，如果要进行动叶机构及内部检修，可以从外锥筒体及内筒体的检视门而进入筒体。

为了防止风机机壳振动和物体声音传递至扩压器以至风道，因此导叶与扩压器的外壳连接处为挠性联接(围带)，而扩压器与风道联接处设置一节膨胀节作热胀冷缩的补偿。