地铁隧道风机产品设计报告
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能使气流在流道内均匀流动，最大限度地降低气动噪声。
图为此风机的总体结构图。为满足气
流的均匀性，在总体结构上采取了以下主
要措施。
1、电机 2、导向叶 3、叶轮 4、防喘振装置 5、空间段 6、整流罩 7、注油咀 8、接线盒 9、底脚 10、内筒
1、电动机选择的技术要求 (1)为保证电机有很好的冷却效果，在电机外装设一内筒并 开设若干条冷却槽。这些冷却槽的设计，既要保证电机得 到充分的冷却，又要避免因冷却槽开设不合理引起涡流导 致噪声提高。 (2)为使电机拆装检修方便，在电机基础底部增设了一个推 杆滑槽结构，可以很方便地进行电机的拆装检修。 (3)为保证电机与风机壳体的连接牢固、可靠，并考虑TVF 风机在高温状态下热膨胀系数的影响，同时也为了减少风 机流道内的旋涡损失，在风机和内筒之间增设了导叶，既 可以加强内筒的刚度，降低内筒结构声的辐射，又可对气 流起到导向作用。
2、在叶轮轮毂处增加整流罩，进出口处安装双扭型线钟形 喇叭口，保证进出口流道呈流线型，使气流较均匀地流入叶 轮和叶轮流出，并减少进出口因截面突变而产生的流动阻力 和涡流噪声。
3、电机的支撑肋和内筒上的固定导叶在叶轮旋转时会产生 相应干涉频率，以及由此而引起的干涉噪声，为降低干涉噪 声的峰值声级，选择支撑肋与导叶成为奇数，并确定导叶与 动叶之间的合理间距。
地铁隧道轴流风机
设计报告
本公司的对该型风机设计采取以下六个方面的措施： （1）风机空气动力性能设计计算； （2）防喘振装置的设计； （3）风机强度有限元分析计算； （4）风机总体结构设计及降噪措施； （5）风机正反转切换电路控制设计； （6）气动性能试验及耐高温试验。
一、风机空气动力性能设计计算
三、风机强度有限元分析计算
根据TVF风机在各个地铁工程中的不同要求，本公司对风机总体结 构进行了最优设计，使风机各部分结构可靠、匹配合理，尽量减少流道 中的旋涡冲击和流阻损失，尽可能降低气流和结构噪声，采用国际上最 先进的软件I-DEAS（7.0）和ANSYS对各关键零部件进行了强度分析， 保证了风机的强度和可靠性。
4、叶轮的动平衡精度达到ISO—2.5级，使其减小振动值， 并降低由振动引起的噪声。
5、为减少风机振动传递到基座，在风机与基座之间安装隔振 垫。隔振垫的选择和布置是根据保证风机在长期运行条件下隔 振垫能承受动载荷并有良好隔振效果而确定的。隔振垫为SH型 板式结构，上下二层为钢板，中间为橡胶层。 6、风机本体用耐高温橡胶软接管与主风管相连接，以降低传 递至风管的结构振动及声的辐射，软接管材料为耐高温织物与 橡胶的复合材料。 7、在叶轮结构上，对于静态可变叶角风机，叶片和轮毂的联 接采用了圆柱法兰边内六角螺栓紧固和圆锥面定位的组合联接 方式，既达到叶片与轮毂牢固安装，又可以根据隧道内实际需 要的变化而改变叶片安装角，使风机具有不同的性能参数，满 足系统不同要求，达到所需风量并仍能保证风机具有较高的效 率。
Leabharlann Baidu
1—吸入口 3—导向叶片 5—引导流器
2—外壳 4—内圈 6—法兰
防喘振装置安装于风机叶轮进气端前端， 对于TVF风机，由于其具有正逆转功能，故 叶轮两端均需安装防喘振装置。对于不同性 能参数、不同叶轮尺寸的风机，必须配有专 用的防喘振装置。
安装防喘振装置后，此时叶尖处产生的 涡流通过防喘振装置，从空腔的导叶使气流 与主气流相遇，在主气流的带动下，进入叶 轮加速形成顺流，使其消除叶尖处产生的涡 流，减弱气流堵塞状态，从而有效地消除风 机的喘振现象。
Q=66 m3/s，H=900Pa风机设计 风机设计工况曲线图
二、防喘振装置的设计
为保证地铁风机能安全运转，专门设计了与风机相匹配的防喘振装置 。
喘振现象
具有“驼峰”形性能曲 线的轴流风机，若其工作点 在曲线上K点的左侧，即在 不稳定区内工作时，就会出 现喘振现象，即风机的风量 在瞬间发生数值不等的周期 性的反复变化的现象。
(4)为降低电机本身的机械噪声，电动机轴承采用 了SKF品牌的轴承。同时，对电机制造厂提出了定子和 转子的间隙要求，使其尽可能降低电磁噪声。
(5)电动机是地铁隧道风机的关键部件之一，其防 护等级、绝缘等级、防湿热、耐高温等要求具有一定的 特殊性，我们选择了对该型电机有相应业绩并有丰富经 验的电机制造厂。
本公司为满足地铁环控系统消防安全的需要，避免采用机械式或安 装报警装置达到消防安全的问题，对防喘振装置的设计研究引起了高 度重视，通过大量的研制和试验验证，研制出与国际先进设计完全一 致的防喘振装置，其防喘振效果极为明显，并已获得国家实用新型专 利。
防喘振装置结构： 防喘振装置主要由
外壳、内圈，置于外壳 和内圈之间均匀分布的 导向叶片，置于外壳一 端的引导流器等组成。 下图为防喘振装置整体 结构半剖视图和A—A 面剖视图。
1、叶型设计 气动设计运用旋涡理论、采用孤立叶型方法进行，按变环量扭向规
律△Cu r=const进行基元级叠加。以深圳地铁TVF风机为例，Ф1800mm
风机其设计参数为Q=55m3/s，H=800Pa；Q=60.5 m3/s, H=800Pa；Q=66 m3/s, H=900Pa设计点效率为78%，设计转速为985rpm，其设计难度在于 正、反转，等效率。结合国际先进同类风机效率大都在76%左右的实际 情况，本公司工程技术中心会同北京航空航天大学，运用国际先进航空 领域的旋涡理论，建立数学模型，通过流场数值计算，进行验证。
2、风机静压比≥75%的设计方案
从提高风机本体的静压比入手，兼顾风机全压值与轮毂比，采用较 宽的叶片弦长、增设导流罩、合理配置导叶等以保证较高的静压比；同 时，优化风机结构，通过在风机两端增设钟形管的办法以满足静压比达 到≥75%的要求。
Q==55m3/s，H=800Pa；Q=60.5 m3/s，H=800Pa 风机设计工况曲线图
计算结果如下：
（1）基元截面叶根处压升为545Pa，叶尖处为990Pa；叶片弦长叶根处 为295mm，叶尖处为231mm；安装角叶根处为49.06°,叶尖处为23.86° （其详细的计算结果表略）。
（2）对于Q=55m3/s，H=800Pa及Q=60.5 m3/s，H=800Pa二种性能参 数的风机，确定其叶片数Z=12；二种性能参数的风机可以通过调整叶 片角度来实现，且均在高效区内。对于Q=66 m3/s，H=900Pa的风机， 确定其叶片数为Z=14。
下面分别是风机轮毂及叶片有限元分析的立体模型和应力分布图：
轮毂模型
叶片振型“摆”
叶片振型“扭”
叶片模型图
轮毂应力分布图
叶片应力分布图
四、风机总体结构设计与降噪措施
叶轮的气动设计从叶片叶型、叶片安装角、叶片数、轮毂比等方面着手，保
证了风机能适应较广的工作范围。风机总体结构应保证风机流道呈流线型，尽可
图为此风机的总体结构图。为满足气
流的均匀性，在总体结构上采取了以下主
要措施。
1、电机 2、导向叶 3、叶轮 4、防喘振装置 5、空间段 6、整流罩 7、注油咀 8、接线盒 9、底脚 10、内筒
1、电动机选择的技术要求 (1)为保证电机有很好的冷却效果，在电机外装设一内筒并 开设若干条冷却槽。这些冷却槽的设计，既要保证电机得 到充分的冷却，又要避免因冷却槽开设不合理引起涡流导 致噪声提高。 (2)为使电机拆装检修方便，在电机基础底部增设了一个推 杆滑槽结构，可以很方便地进行电机的拆装检修。 (3)为保证电机与风机壳体的连接牢固、可靠，并考虑TVF 风机在高温状态下热膨胀系数的影响，同时也为了减少风 机流道内的旋涡损失，在风机和内筒之间增设了导叶，既 可以加强内筒的刚度，降低内筒结构声的辐射，又可对气 流起到导向作用。
2、在叶轮轮毂处增加整流罩，进出口处安装双扭型线钟形 喇叭口，保证进出口流道呈流线型，使气流较均匀地流入叶 轮和叶轮流出，并减少进出口因截面突变而产生的流动阻力 和涡流噪声。
3、电机的支撑肋和内筒上的固定导叶在叶轮旋转时会产生 相应干涉频率，以及由此而引起的干涉噪声，为降低干涉噪 声的峰值声级，选择支撑肋与导叶成为奇数，并确定导叶与 动叶之间的合理间距。
地铁隧道轴流风机
设计报告
本公司的对该型风机设计采取以下六个方面的措施： （1）风机空气动力性能设计计算； （2）防喘振装置的设计； （3）风机强度有限元分析计算； （4）风机总体结构设计及降噪措施； （5）风机正反转切换电路控制设计； （6）气动性能试验及耐高温试验。
一、风机空气动力性能设计计算
三、风机强度有限元分析计算
根据TVF风机在各个地铁工程中的不同要求，本公司对风机总体结 构进行了最优设计，使风机各部分结构可靠、匹配合理，尽量减少流道 中的旋涡冲击和流阻损失，尽可能降低气流和结构噪声，采用国际上最 先进的软件I-DEAS（7.0）和ANSYS对各关键零部件进行了强度分析， 保证了风机的强度和可靠性。
4、叶轮的动平衡精度达到ISO—2.5级，使其减小振动值， 并降低由振动引起的噪声。
5、为减少风机振动传递到基座，在风机与基座之间安装隔振 垫。隔振垫的选择和布置是根据保证风机在长期运行条件下隔 振垫能承受动载荷并有良好隔振效果而确定的。隔振垫为SH型 板式结构，上下二层为钢板，中间为橡胶层。 6、风机本体用耐高温橡胶软接管与主风管相连接，以降低传 递至风管的结构振动及声的辐射，软接管材料为耐高温织物与 橡胶的复合材料。 7、在叶轮结构上，对于静态可变叶角风机，叶片和轮毂的联 接采用了圆柱法兰边内六角螺栓紧固和圆锥面定位的组合联接 方式，既达到叶片与轮毂牢固安装，又可以根据隧道内实际需 要的变化而改变叶片安装角，使风机具有不同的性能参数，满 足系统不同要求，达到所需风量并仍能保证风机具有较高的效 率。
Leabharlann Baidu
1—吸入口 3—导向叶片 5—引导流器
2—外壳 4—内圈 6—法兰
防喘振装置安装于风机叶轮进气端前端， 对于TVF风机，由于其具有正逆转功能，故 叶轮两端均需安装防喘振装置。对于不同性 能参数、不同叶轮尺寸的风机，必须配有专 用的防喘振装置。
安装防喘振装置后，此时叶尖处产生的 涡流通过防喘振装置，从空腔的导叶使气流 与主气流相遇，在主气流的带动下，进入叶 轮加速形成顺流，使其消除叶尖处产生的涡 流，减弱气流堵塞状态，从而有效地消除风 机的喘振现象。
Q=66 m3/s，H=900Pa风机设计 风机设计工况曲线图
二、防喘振装置的设计
为保证地铁风机能安全运转，专门设计了与风机相匹配的防喘振装置 。
喘振现象
具有“驼峰”形性能曲 线的轴流风机，若其工作点 在曲线上K点的左侧，即在 不稳定区内工作时，就会出 现喘振现象，即风机的风量 在瞬间发生数值不等的周期 性的反复变化的现象。
(4)为降低电机本身的机械噪声，电动机轴承采用 了SKF品牌的轴承。同时，对电机制造厂提出了定子和 转子的间隙要求，使其尽可能降低电磁噪声。
(5)电动机是地铁隧道风机的关键部件之一，其防 护等级、绝缘等级、防湿热、耐高温等要求具有一定的 特殊性，我们选择了对该型电机有相应业绩并有丰富经 验的电机制造厂。
本公司为满足地铁环控系统消防安全的需要，避免采用机械式或安 装报警装置达到消防安全的问题，对防喘振装置的设计研究引起了高 度重视，通过大量的研制和试验验证，研制出与国际先进设计完全一 致的防喘振装置，其防喘振效果极为明显，并已获得国家实用新型专 利。
防喘振装置结构： 防喘振装置主要由
外壳、内圈，置于外壳 和内圈之间均匀分布的 导向叶片，置于外壳一 端的引导流器等组成。 下图为防喘振装置整体 结构半剖视图和A—A 面剖视图。
1、叶型设计 气动设计运用旋涡理论、采用孤立叶型方法进行，按变环量扭向规
律△Cu r=const进行基元级叠加。以深圳地铁TVF风机为例，Ф1800mm
风机其设计参数为Q=55m3/s，H=800Pa；Q=60.5 m3/s, H=800Pa；Q=66 m3/s, H=900Pa设计点效率为78%，设计转速为985rpm，其设计难度在于 正、反转，等效率。结合国际先进同类风机效率大都在76%左右的实际 情况，本公司工程技术中心会同北京航空航天大学，运用国际先进航空 领域的旋涡理论，建立数学模型，通过流场数值计算，进行验证。
2、风机静压比≥75%的设计方案
从提高风机本体的静压比入手，兼顾风机全压值与轮毂比，采用较 宽的叶片弦长、增设导流罩、合理配置导叶等以保证较高的静压比；同 时，优化风机结构，通过在风机两端增设钟形管的办法以满足静压比达 到≥75%的要求。
Q==55m3/s，H=800Pa；Q=60.5 m3/s，H=800Pa 风机设计工况曲线图
计算结果如下：
（1）基元截面叶根处压升为545Pa，叶尖处为990Pa；叶片弦长叶根处 为295mm，叶尖处为231mm；安装角叶根处为49.06°,叶尖处为23.86° （其详细的计算结果表略）。
（2）对于Q=55m3/s，H=800Pa及Q=60.5 m3/s，H=800Pa二种性能参 数的风机，确定其叶片数Z=12；二种性能参数的风机可以通过调整叶 片角度来实现，且均在高效区内。对于Q=66 m3/s，H=900Pa的风机， 确定其叶片数为Z=14。
下面分别是风机轮毂及叶片有限元分析的立体模型和应力分布图：
轮毂模型
叶片振型“摆”
叶片振型“扭”
叶片模型图
轮毂应力分布图
叶片应力分布图
四、风机总体结构设计与降噪措施
叶轮的气动设计从叶片叶型、叶片安装角、叶片数、轮毂比等方面着手，保
证了风机能适应较广的工作范围。风机总体结构应保证风机流道呈流线型，尽可