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節(jié)能潛力分析及對策上篇風機是用于排送氣體的機械的總稱，根據(jù)其排氣壓力p的高低，分為通風機（P15000Pa）、鼓風機（15000Pa<風機產品的品種分為離心式壓縮機、軸流式壓縮機、離心式鼓風機、羅茨鼓風機、葉式鼓風機、離心式通風機和軸流式通風機共7大類。

　　雖然軸流式壓縮機和離心式壓縮機的功率較大，如國內生產的軸流式壓縮機的功率最大可達38265kW，離心式壓縮機的最大功率可達16000kW.但是臺數(shù)很少，風機的主要產品應該是量大面廣的通風機。

　　所以，風機產品的節(jié)能潛力分析和對策，其重點要放在通風機產品。

　　風機在節(jié)能中的地位和作用據(jù)1990年不完全統(tǒng)計，全國風機的擁有量約400萬臺，正在使用的約285萬臺。這些風機絕大多數(shù)采用電動機驅動，素有“電老虎”之稱，因而風機的節(jié)能具有十分重要的意義。

　　據(jù)1982年原機械工業(yè)部調查，風機用電約占全國發(fā)電量的10%；據(jù)1988年原冶金部的規(guī)劃資料，我國金屬礦山的風機用電量占采礦用電的30%；鋼鐵工業(yè)的風機用電量占其生產用電的20%；煤炭工業(yè)的風機用電量占全國煤炭工業(yè)用電的17%.冶金工業(yè)以沈陽冶煉廠為例，風機用電量占該廠用電的25%.由此可見，風機節(jié)能在國民經(jīng)濟各部門中的地位和作用是舉足輕重的。

　　風機節(jié)能的國內外現(xiàn)狀國內風機節(jié)能現(xiàn)狀造成風機電耗過大的因素風機內效率低。國內風機行業(yè)生產的各類風機，大部分內效率較低。

　　風機系列型譜不全。由于風機，特別是通風機的系列型譜不全，用戶選用風機時在產品目錄和樣本上找不到中國通用機械工業(yè)協(xié)會風機分會徐常武石雪松適宜的品種和機號，因而被迫選用代用型號的風機，結果導致了多耗電能。

　　風機裝置效率低。一是風機的變速機構比較落后。二是調節(jié)方法比較落后，大部分還是采用調節(jié)。由于上述原因，盡管有的風機內效率較高（達86%）但其裝置效率并不高。

　　風機的實際的工作點偏離最高效率工況點。

　　風機的配套電動機容量選取偏大。

　　管路系統(tǒng)設計不合理，增加了管網(wǎng)阻力，降低了風機使用的效率。

　　風機使用中采用了不適宜的效率低的調節(jié)方法，降低了風機的調節(jié)效率。

　　管理不善。無嚴格、科學的開停機規(guī)定及措施，過早開機或過晚停機都將造成電能的浪費。

　　據(jù)某煤炭公司對148臺礦井主通風機的調查，運行效率在70%以上的僅占10%左右；運行效率低于55%的竟達59%.據(jù)某鋼鐵聯(lián)合企業(yè)的調查，通風機的平均運行效率只有40%左右。某發(fā)電廠鍋爐鼓引風機的最高運行效率只有國內在風機節(jié)能工作中采取的主要措施推廣使用高效節(jié)能風機。改造低效的舊式風機，開發(fā)高效的系列化的節(jié)能風機，并在國民經(jīng)濟各個領域推廣使用，是風機節(jié)能根本措施。

　　更換使用中的舊風機，對使用效率低又沒有改造價格的風機，采取逐步淘汰的措施。

　　盡可能地采用經(jīng)濟性好的調節(jié)方法。

　　利用引進技術開發(fā)高效節(jié)能風機。經(jīng)過20多年的努力，風機制造企業(yè)對此己做了大量工作。例如，上海鼓風機廠和沈陽鼓風機廠分別引進了德國TLT公司和丹麥諾文科公司的動葉可調軸流通風機技術；成都電力機械廠和沈陽鼓風機廠引進了德國K.K.K公司的靜葉可調軸流通風機技術等。

　　GM通用機械國外風機節(jié)能現(xiàn)狀礦井主通風機節(jié)能。美國煤礦使用的主風機以軸流式為主，目前己大量采用運行中可以改變葉片角度的液壓式動葉可調軸流式風機，節(jié)能效果好。

　　壓式動葉調節(jié)的軸流通風機，其運行效率可保持在俄羅斯是以使用離心式礦井風機為主的國家。由于致力于改進氣動性能，使其最大靜壓效率從72%增加到88%，平均靜壓效率從52%增壓75%.礦用局部通風機（局扇）節(jié)能。以日本三井三池制作所為代表的低噪聲混流式局部通風機，可通過改變葉高和葉片安裝角度獲得所需要的性能。該風機的最高效率接近電廠鍋爐鼓、引風機節(jié)能國外電廠鍋爐鼓、引風機以軸流式為主，其最低效率為84%，最高為90%.燒結引風機節(jié)能日本荏原公司生產的葉輪能直徑為5m的燒結引風機，其全壓效率可達90%；俄羅斯生產的燒結引風機最高效率可達83%.高溫風機節(jié)能英國Sirocco公司生產的高溫風機，采用槳式葉輪（無蓋盤徑向直葉片葉輪），其全壓效率可達排塵風機節(jié)能德國的研宄結果表明，為避免積灰，葉片宜采用弧面成斜面，葉片角控制在38*58*之內。其全壓效率可達87%.曝氣鼓風機節(jié)能瑞士蘇爾壽公司生產的超大型離心式曝氣鼓風機，其調節(jié)范圍為額定流量的35%~107%，多變效率達82%.日本川嶺崎重工機械會社生產的GM型齒輪組裝式鼓風機，其調節(jié)范圍為65%~100%，多變效率可達高爐鼓風機節(jié)能國外高爐鼓風用的軸流式壓縮機，多變效率最高達90%，采用全靜葉可調機械后操作范圍擴大到額定流量的55%110%.離心式壓縮機節(jié)能有代表性的多軸組裝式壓縮機是美國英格索蘭公司制造的Centac型壓縮機，其等溫效率可達74%.日本日立公司生產的DH型離心壓縮機的等溫效率己達82%.日本神戶制鋼所在引進美國VC型離心壓縮機、改進美國VC離心壓縮機的基礎上，經(jīng)過改進制成了大流量半開式三元葉輪，葉輪的絕熱效率為9風機節(jié)能技術的發(fā)展趨勢通風機通過應用葉輪、蝸殼等元件的研宄成果，以及進一步提高制造精度，力求使各種通風機的效率平均提高5%10%.有的離心通風機己采用了三元葉輪，效率提高10%；大型離心通風機出現(xiàn)了采用較大直徑和較窄寬度葉輪、較高轉速的高效結構，其最高效率可達87%以上，效率較高的軸流式通風機，最高效率己達92%.從而使產品本身就是節(jié)能產品。

　　在運行中的調節(jié)節(jié)能方面，除了采用較先進的動葉可調、雙速電動機、液力耦合器及交流電動機的各種方法調速外，對大型通風機又出現(xiàn)了調速節(jié)能的新裝置一一多級液力鼓風機未來將會大力開展節(jié)能型鼓風機的研制工作。如日本對蝸殼及葉輪等通流部分的形狀作了適當改進，有效地防止了渦流及流動分離的產生，其絕熱效率比原來的鼓風機提高5%10%；瑞士制造的大流量離心式鼓風機，每級均沒有進口導葉，其多變效率可達82%；日本制造的多級離心式鼓風機，采用進口導葉連續(xù)自動調節(jié)后，節(jié)能率達20%；高速單級離心式鼓風機采用高周速、高壓比、半開式徑向三元葉輪后，其效率可提高10%；還有的在鼓風機主軸的另一端設有尾氣透平，回收尾氣排放時的膨脹功率達到節(jié)能目的。

　　高爐煤氣余壓回收透平發(fā)電裝置（Top壓力能經(jīng)透平膨脹作功，驅動發(fā)電機發(fā)電的能量回收裝置。

　　該裝置既節(jié)能，又符合環(huán)保要求。目前，該裝備發(fā)展最快、水平最高的是日本。

　　離心式壓縮機將會越來越多地采用三元流動葉輪，使效率平均提高2%5%.如美國研制出的管線壓縮機的三種大流量三元葉輪，葉輪效率可達94%~95%；日本的單軸多級離心壓縮機的效率水平也進一步提高，其首級的大流量半開式三元葉輪的絕熱效率達94%.其調節(jié)方式將會更多地采用汽輪機或燃氣輪機驅動，以改變轉速來達到節(jié)能目的。

　　二、風機節(jié)能的途徑與潛力風機節(jié)能途徑與潛力總體上可分為兩大類。一類是從產品設計角度來提高風機在設計點和變工況區(qū)的效率，盡量使風機本身就是節(jié)能產品；另一類是從產品在觀場實際運行的情況來盡可能地提高其實際運行效率（有的稱其為裝置效率）。其總目標都是減少功耗。

　　從產品設計角度來挖掘風機節(jié)能潛力，其主要承擔者是風機制造廠、與風機專業(yè)有關的大專院校及科研院所。設GM通用機械計人員在設計風機新產品時最注重的性能指標就是效率（即節(jié)能）。從設計方面考慮，提高風機效率的方法有多種，但最主要的措施有如下幾點：①采用三元流動葉輪，可使在同等流量、壓力條件下的風機效率提高5%~10%；②新型風機設計好之后，為了驗證其設計效果，需要制造出風機模型進行試驗，若達不到預期效率目標，還要做設計修正、再試驗，直至滿意為止；③計算機技術善改之后，出現(xiàn)了模擬試驗研宄的計算流體技術普級之后，出現(xiàn)了模擬試驗研宄的流體動力學方法CFD（ComputationFluidDynamics），只需重新計算一次即可評估改進設計是否有效。雖然也需要一次排能試驗，則是為了進一步驗證所設計的產品性能。

　　提高風機產品效率畢竟是余地很小，真正節(jié)能的巨大潛力還在廣大風機用戶。

　　風機用戶按風機的運行特征是恒速機組成變速機組分別歸納的節(jié)能措施如下：恒速機組高效風機替換低效風機小葉輪換大葉輪；截短葉輪外徑；減少級數(shù)，拆摘葉片減少其數(shù)目；前（中、后）導葉控制，靜葉可調；改變動葉安裝角，動葉可調；臺數(shù)組合控制，串一并聯(lián)；ON-OFF開關控制；進口成出口節(jié)流；變葉片寬度；變擴壓器安裝備；聯(lián)合調節(jié)及微機控制等。

　　變速機組變頻調整、調壓調速、電磁調速、變極對數(shù)調速、串級調速（成轉子串電阻）、無換向器電動機調速、蒸汽輪機成燃氣輪機等原動機的變速、液力耦合器、液力調速離合器、機電一體化裝置（如微機控制等）、多級液力變速傳動裝置（MSVD）及其他（如三角帶傳動等）。

　　1.管道安裝結構設計與節(jié)能風機及其系統(tǒng)的節(jié)能取決于風機必須是高效率的節(jié)能型風機；風機的運行工況必須在所預選而高效率工作區(qū)內。

　　因而，必須精確確定系統(tǒng)的阻力一一流量關系，為風機給出正確的壓力和流量值。

　　急度流場對管道截面上速度和壓力分布的影響在氣流轉彎前后，特別是在它的后面內側，出現(xiàn)較大的渦壓。流線彎曲受離心力的作用，破壞了緩變流條件，靜壓沿截面不再為常數(shù)，流速沿截面的分布就不均勻。在轉變處裝設導葉能迫使氣流沿內壁流動，從而防止了附面層脫體與渦流的產生。這樣，既可使流速沿截面的分布均勻，又可減少阻力。

　　急變流均對風機性能的影響風機使用現(xiàn)場常用的調節(jié)裝置有閘門、蝶閥等。除全開外，在它們之后都將出現(xiàn)渦壓。開度越小，渦壓越大，而且在主流區(qū)沿截面上的流速分布也將出現(xiàn)嚴重地不均勻。

　　試驗表明，在進氣箱中用調節(jié)葉片（百葉窗式）調節(jié)時，風機性能曲線都有以下的共同特點：當調節(jié)葉片安裝角在0*30*間差別級不大；當調節(jié)葉片安裝角自0*向30*變化時，效率曲線略向左移，最高效率略有下降。

　　所有這些特點都是由于調節(jié)后葉輪入口處氣流獲得正預旋引起的。

　　2.風機的運行調節(jié)與節(jié)能根據(jù)流體力學理論，氣體的流動過程將伴隨著損失。例如，氣體流過節(jié)流裝置后，氣流的壓力會相應減少，也就是它們損失了風機的有用功。由于這一切都是在風機輸送氣體的過程發(fā)生的，這就浪費了風機的能量。

　　風機工況點是風機在某一轉速下的性能曲線與管網(wǎng)阻力特性線的交點。風機實際運行時，并非永遠停留在設計工況點上。它將隨用戶的需要或外界條件的變化而變化，也就是風機實際上處于變工況下工作。要想使風機的風壓或風量達到某一目標值，就需要對風機或管網(wǎng)進行人為地控制，并稱調節(jié)。通過有效地調節(jié)，實現(xiàn)在保證風機能夠穩(wěn)定工作的條件下，既要滿足生產對流量或壓力的要求，又能最大限變地節(jié)能。簡言之，調節(jié)的目的就是滿足性能要求，擴大（穩(wěn)定）工況，實現(xiàn)節(jié)能，防止喘振。

　　風機采用不同的調節(jié)方式都可達到同一目的，但節(jié)能效果各不相同。

　　根據(jù)理論分析及實踐證明，可得出如下4個方面的結對于鼓風機和壓縮機，出口節(jié)流調節(jié)方式耗功最多。

　　盡管相對流量（實際流量0與設計流量0.之比）減少時，功率并相應減少。如當0=0.650.時，所對應的功率減少到原來的80%左右，但與其他調節(jié)方式相比，耗能仍居首位。

　　如果相對流量變化不大時（或稱調節(jié)深度小時），幾種調節(jié)方式耗動差別不大。即調節(jié)方式對節(jié)能效果影響不大，甚至不僅不節(jié)能，反而因調節(jié)裝置的存在多耗功（如液力耦合器）。

　　要慎重選擇調節(jié)方式，以期獲得最大效益。

　　變速調節(jié)曲線接近理想曲線。所以，變速調節(jié)方式優(yōu)越，特別是采用變頻電動機調速的節(jié)能方案為最佳，但需要增設變頻裝置。對于中小容量的變頻調速建議積極試用；由于大容量高電壓變頻調速裝置價格較高，應結合具體情況，綜合比較，決定取舍?？傊纫紤]調節(jié)性能，也要考慮設備初投資、可靠性及經(jīng)濟性等，全面評價調節(jié)方式的優(yōu)劣。