一. 風(fēng)機概述

風(fēng)機是一種把機械能轉(zhuǎn)變?yōu)榱黧w勢能和動能的動力設(shè)備。在鍋爐上的應(yīng)用主要是送風(fēng)機、引風(fēng)機和一次風(fēng)機等，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)。隨著鍋爐單機容量的增大，為保證機組安全可靠和經(jīng)濟合理的運行，對風(fēng)機的結(jié)構(gòu)、性能和運行調(diào)節(jié)也提出了更高更新的要求。離心風(fēng)機具有結(jié)構(gòu)簡單、運行可靠、制造成本較低，效率較高、噪聲小、抗腐蝕性能較好的特點，以往鍋爐的風(fēng)機普遍采用離心式風(fēng)機?，F(xiàn)代離心風(fēng)機普遍采用空心機翼型后彎葉片，其效率可高達85％～92％。但是隨著鍋爐單機容量的增大，離心風(fēng)機的容量已經(jīng)受到葉輪材料強度的限制，不可能使風(fēng)機的容量隨鍋爐容量大幅度而按相應(yīng)比例增大。離心風(fēng)機過大的尺寸，會給制造、運行等方面帶來一定的困難。

軸流風(fēng)機與離心風(fēng)機比較有以下主要的特點：

1) 軸流風(fēng)機調(diào)節(jié)效率高且可一直在率區(qū)域內(nèi)工作，其運行費用較離心風(fēng)機低。軸流風(fēng)機可以制造成動葉或靜葉可調(diào)，效率可達90％，而采用機翼型葉片的離心式風(fēng)機效率可達92.8％。雖然在設(shè)計負(fù)荷時離心風(fēng)機的效率稍高一點。但當(dāng)?shù)拓?fù)荷時，相應(yīng)風(fēng)機負(fù)荷也減少，則動葉可調(diào)軸流風(fēng)機的效率要比具有入口導(dǎo)向裝置調(diào)節(jié)的離心風(fēng)機要高許多。當(dāng)機組負(fù)荷為100％時，軸流風(fēng)機與離心風(fēng)機的效率分別為86％與84％，當(dāng)機組負(fù)荷降至54％～50％時，軸流風(fēng)機效率將比離心風(fēng)機高2.53～2.81倍。

2) 軸流風(fēng)機對風(fēng)道系統(tǒng)風(fēng)量變化的適應(yīng)性優(yōu)于離心風(fēng)機。目前對風(fēng)道系統(tǒng)的阻力計算還不能做到很，尤其是鍋爐煙道側(cè)運行后的實際阻力與計算值誤差較大；在實際運行中，如果煤種變化也會引起所需的風(fēng)機風(fēng)量和壓頭的變化。然而，對于離心風(fēng)機來說，在設(shè)計時要選擇合適的風(fēng)機來適應(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)機時其裕量要適當(dāng)采取大些，則會造成在正常負(fù)荷運行時風(fēng)機的效率會有明顯的下降。如果風(fēng)機的裕量選得偏小，一旦情況變化后，可能會使機組達不到額定出力。而軸流風(fēng)機采用動葉調(diào)節(jié)，關(guān)小和增大動葉的角度來適應(yīng)風(fēng)量、風(fēng)壓的變化，而對風(fēng)機的效率影響卻較小。

3) 軸流風(fēng)機重量輕，低的飛輪效應(yīng)值等方面比離心風(fēng)機好。由于軸流風(fēng)機比離心風(fēng)機的重量輕，所以支撐風(fēng)機和電動機的結(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比基礎(chǔ)，則軸流風(fēng)機所占空間尺寸比離心風(fēng)機小30％左右。

 軸流風(fēng)機有低的飛輪效應(yīng)值（kg.m2），這是由于軸流風(fēng)機允許采用較高的轉(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)機的轉(zhuǎn)子重量較輕，即飛輪效應(yīng)較小，使得軸流風(fēng)機的啟動力矩大大地小于離心風(fēng)機的啟動力矩。一般軸流式送風(fēng)機的啟動力矩只有離心式送風(fēng)機啟動力矩的14.2％～27.8％，因而可明顯地減少電動機功率裕量對電動機啟動特性的要求，降低電動機的投資。而離心風(fēng)機由于受到材料強度的限制，葉輪的圓周速度也受到限制。而轉(zhuǎn)速低，使離心風(fēng)機的轉(zhuǎn)子大而重，飛輪效應(yīng)顯著增大，會使風(fēng)機的啟動帶來困難。電動機功率要比正常運行條件下所需的功率大得多，這樣在正常運轉(zhuǎn)時，電動機又經(jīng)常在欠載運轉(zhuǎn)，增加電動機的造價，降低電機的效率。

4) 軸流風(fēng)機的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)要比離心風(fēng)機轉(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)機本身特性，運行中可能要出現(xiàn)喘振現(xiàn)象。所以軸流風(fēng)機運行可靠性比離心風(fēng)機稍差一些。但是動葉可調(diào)的軸流風(fēng)機由于從國外引進技術(shù)，從設(shè)計、結(jié)構(gòu)、材料和制造工藝上加以改進提高，使目前軸流風(fēng)機的運行可靠性可與離心風(fēng)機相媲美。

5) 軸流風(fēng)機如與離心風(fēng)機的性能相同的話，則軸流風(fēng)機的噪聲強度比離心風(fēng)機高，因為軸流風(fēng)機的葉片數(shù)往往比離心風(fēng)機多2倍以上，轉(zhuǎn)速也比離心風(fēng)機高，因此軸流風(fēng)機的噪聲頻率位于較高頻程頻帶。國外資料報導(dǎo)，不裝設(shè)消聲器的軸流送風(fēng)機的噪聲水平可達110～130dB，離心送風(fēng)機噪聲水平約在90～110dB。然而，對于性能相同的兩種風(fēng)機，把噪聲消減到允許的噪聲標(biāo)準(zhǔn)（85dB），在消聲器上所花費的投資相差不大。

二. 軸流風(fēng)機工作原理

1. 機翼的升力原理

如圖7-21示。機翼上有一個順時針方向的環(huán)流運動；由于機翼向前運動，以流體相對于機翼來說作自左向右的平流運動。機翼上部平流與環(huán)流疊加流速加快，壓力降低；機翼下部平流與環(huán)流疊加流速減慢，壓力升高。這樣機翼上、下面產(chǎn)生壓力差，此壓力差乘以機翼的面積即為升力P。

軸流風(fēng)機的葉輪是由數(shù)個相同的機翼形成一個環(huán)型葉柵，若在風(fēng)機的葉輪上以同一半徑展開，如圖7-22示。當(dāng)葉輪旋轉(zhuǎn)時，葉柵以速度u向前運動，氣流相對于葉柵產(chǎn)生沿著機翼表面的流動，所以氣體對機翼產(chǎn)生升力P，而機翼對流體產(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的能量，力Ru使氣體產(chǎn)生繞軸的旋轉(zhuǎn)運動，所以氣流經(jīng)過葉輪做功后，作繞軸的沿軸向運動。

1. 葉翼型理論
一. 軸流風(fēng)機的基本形式

一. 送風(fēng)機
1. 送風(fēng)機簡介：

軸流風(fēng)機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：氣體由一個攻角α進入葉輪，在翼背上產(chǎn)生一個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動。同時，風(fēng)機進口處由于壓差的作用，氣體不斷地被吸入。

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

軸流式風(fēng)機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)生的能頭遠低于離心風(fēng)機。故一般適用于大流量低揚程的地方。

軸流風(fēng)機有四種基本型式，如圖7-23所示：

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