王 涛

(黑龙江省节能监测中心，哈尔滨 150001)

0 引 言

风机是输送气体、提高气体压力的生产设备，把外界输入能量转变为气体势能和动能，提高气体能量。

按工作原理不同，风机分为叶轮式和容积式两大类，前者包括离心式、轴流式风机，后者包括活塞式、旋转式风机。按排气压力高低，风机分为通风机压力在0.15个大气压力以下、鼓风机压力在0.15～3个大气压力之间、压缩机压力在3个大气压力以上等三类。

由于风机构造、排气压力不同，各种类型风机效率和测试方法亦不相同。本文主要分析离心式、轴流式通风机，压力比不大于1.15的风机电能利用率情况。

1 通风机用电系统构成

工厂企业中通风机大部分由电动机拖动，通风机用电系统采用能源串联方式，如图1所示。

图1 系统能源串联图

元件1～3分别为电动机、联轴器、通风机。通风机总电能利用率η为：

式中,Wyx为用电系统有效电能，kWh;Wgg为用电系统供给电能，kWh。

η另一种表达式为：

η=ηd×ηl×ηf

式中，ηd为电动机电能利用率即电动机效率；ηl为联轴器电能利用率即传动效率；ηf为通风机电能利用率即通风机效率。

2 风机的基本参数

(1)流量

气体在单位时间内通过风机的体积称为体积流量，用Q表示，单位为m3/s、m3/h，也可用重量流量G表示，单位为kg/s、t/h。体积流量Q与重量流量G的关系如下：

G=ρQ

式中，ρ为气体密度，kg/m3,当大气压力为760 mm汞柱，温度20 ℃时，空气密度取1.2 kg/m3。

(2)全压

全压为单位体积气体经过风机后能量增加值，用P表示，单位为Pa、mmH2O、kgf/m2。全压P为：

P=P2-P1

式中，P1为风机入口处总压，Pa；P2为风机出口处总压，Pa。

气体全压包括静压Ps、动压Pd，即：

P1=Ps1+Pd1

P2=Ps2+Pd2

静压为气体流动过程中所体现出来的一种状态，动压与速度平方成正比，即：Pd=0.5ρv2。

故风机全压P为：

P2=(Ps2+Pd2)-(Ps1+Pd1)=

(Ps2-Ps1)+(Pd2-Pd1)

(3)转速

风机叶轮每分钟转动次数为风机转速，用n表示，单位为rpm。

(4)有效功率、轴功率

气体单位时间内从通风机中所获得的总能量，为有效功率(或理论功率)，用Ne表示，单位为kW。

Ne=PQ

式中，P为风机全压，Pa；Q为风机体积流量，m3/s。气体通过风机时存在一系列损失，如流动损失、泄漏损失和机械摩擦损失，原动机驱动风机轴功率N应大于有效功率Ne。

(5)风机效率

风机有效功率与轴功率之比称为风机效率，用Nf表示，即：

Nf=Ne/N×100%

3 风机系统的节能措施

(1)高效风机置换技术

大部分高效离心风机，主板一般采用轻型钢板，外缘折边强化结构，轮毂轻量化、侧盖板流线型设计，以旋压方式制作风机入风口，增加进口端长度改善风机进口流场和叶轮流道，提高风机效率，降低电能损耗。大中型轴流风机，叶片采用可装卸式，叶片角度按需调节，不同系统采用不同叶型和不同材质叶轮。

高效风机置换技术，根据现有系统工况点、风机特性曲线，校核风机运行效率，进行风机置换改造。以高效率、低能耗风机来置换运行效率差、高能耗风机，达到节能目的。

高效风机额定效率一般为80%以上，扣除传动以及系统损失等原因，置换改造后节能率约在20%以上。高效风机置换主要针对中央空调系统、系统管网比较复杂的煤矿通风系统、锅炉鼓风机系统等。

(2)风机变频节能技术

当风机负载经常性或季节性变化时，可采用调速调节，如多速电机、变频器调速技术等。调速是风机技术改造中广泛应用的一种方法，通过调速调整风机性能曲线移动，适应负荷变化，调整风机运行处于高效区域，减少节流损失。变频器调速技术内置PID调节功能，对转速实现无级调节，同时，可实现大电机起停，避免启动电压冲击，同时降低对电网容量要求和无功损耗，为目前主流调速技术。

(3)风机叶型和结构改造技术

随着风机生产工艺进步，对风机本体改造技术逐渐完善。

①近年来风机设计、工艺制造、原材料使用等技术提升较快，如机翼型4-72通风机效率90%以上，比低效风机效率提高较大。风机改造可采用高效叶轮替代低效叶轮，原有风机外壳和电机仍可使用。

②风机结构改造可改善风机气流流动状态，提高效率。如采用对数螺旋形外壳，控制蜗壳舌部与叶轮之间的间隙，保持一定扩散角等技术。改进进气室结构，采用流线型集流器替代一般圆柱形集流器，效率提高8%左右；轴流风机加装集流罩、整流罩，效率可提高8%～10%。

③轴流风机可更改叶片角度，满足变工况要求。

(4)风机系统集中控制技术

造纸、石化等对通风要求较高的行业和工艺场所，风机以群配置。如果系统负荷不稳定，负荷变化较大时，可应用风机系统集中控制技术。风机系统集中控制技术，考虑工艺实时工况，根据末端对风量和风压实际需求，设定运行周期，实时调整风机开启台数以及风机工况，使系统处于高效区运行，提高系统效率，降低风机功耗。

(5)送风管网优化技术

通过对管网系统综合评估，对管网进行优化，减少送风过程能耗，降低系统设备能耗，达到节能目的。具体包括：风管泄漏改造、风管保温改造、风管管网局部阻力改造、风管清洗等。

送风管网改造对象一般为中央空调通风系统、工厂通风系统、锅炉风系统等。