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GT 11A/E-5-KL 风机

GT 11A/E-5-KL 风机

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风机是依靠输入的机械能，提高气体压力并排送气体的机械，它是一种从动的流体机械。风机是中国对气体压缩和气体输送机械的习惯简称，通常所说的风机包括通风机，鼓风机，风力发电机。

风机广泛用于工厂、矿井、隧道、冷却塔、车辆、船舶和建筑物的通风、排尘和冷却，锅炉和工业炉窑的通风和引风；空气调节设备和家用电器设备中的冷却和通风；谷物的烘干和选送，风洞风源和气垫船的充气和推进等

相关参数

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气体压缩和气体输送机械是把旋转的机械能转换为气体压力能和动能，并将气体输送出去的机械。

风机的主要结构部件是叶轮、机壳、进风口、支架、电机、皮带轮、联轴器、、传动件（轴承）等。

无动力通风机是利用自然风力及室内外温度差造成的空气热对流，推动涡轮旋转从而利用离心力和负压效应将室内不新鲜的热空气排出。 [2] 

风机关系到系统的输配能耗，是建筑节能非常关键的部分。根据国家空调设备质量监督检验中心多年风机检测表明很多风机在额定工况下都存在问题，因此需要严格按照产品标准要求生产和制造风机。

风机刚开始工作时轴承部位的振动很小，但是随着运转时间的加长，风机内粉尘会不均匀的附着在叶轮上，逐渐破坏风机的动平衡，使轴承振动逐渐加大，一旦振动达到风机允许的大值11mm/s时（用振幅值表示的大允许值如下），风机必须停机修理（清除粉尘堆积，重做动平衡）。因为这时已是非常危险的，用户千万不可强行使用。在风机振动接近危险值时，有测振仪表的会报警。 [3] 

风机轴承振动的大允许值为：

（1）用轴承震动速度有效显示时为：11mm/s。

（2）用轴承振幅显示时为以下值：

1. 电机同步转速为3000转/分时： 大允许值为：0.1mm（双振幅）

2. 电机同步转速为1500转/分时： 大允许值为：0.2mm（双振幅）

3. 电机同步转速为1000转/分时： 大允许值为：0.31mm（双振幅）

4. 电机同步转速为750转/分时： 大允许值为：0.4mm（双振幅）

5. 电机同步转速为600转/分时： 大允许值为：0.5mm（双振幅）

6. 电机同步转速为500转/分时： 大允许值为：0.6mm（双振幅）

风机的轴承温度正常时为≤70℃，如果一旦升高到70℃，有电控的应（会）报警。此时应查找原因，首先检查冷却水是否正常？轴承油位是否正常？如果一时找不到原因，轴承温度迅速上升到90℃，有电控的应（会）再次发出报警、停车信号 [4]  。

风机开车、停车或运转过程中，如发现不正常现象应立即进行检查，检查发现的小故障应及时查明原因设法消除。如发现大故障（如风机剧烈振动、撞击、轴承温度升剧烈上升等）应立即停车进行检查。

风机*运行一个月后，应重新更新更换润滑油（或脂）。以后除每次拆修后应更换外，正常情况下1～2月更换一次润滑油（或脂），也可根据实际情况更换润滑油（或脂）。

风机包括通风机、透平鼓风机、罗茨鼓风机和透平压缩机，详细划分包括离心式压缩机、轴流式压缩机、离心式鼓风机、罗茨鼓风机、离心式通风机、轴流式通风机和叶氏鼓风机等7大类 [4]  。

市场发展

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未来风机发展趋势和方向分析如下：

风机

风机主要应用于冶金、石化、电力、城市轨道交通、纺织、船舶等国民经济各领域以及各种场所的通风换气。除传统应用领域外，在煤矸石综合利用、新型干法熟料技改、冶金工业的节能及资源综合利用等20多个潜在的市场领域仍将有较大的发展前景。

随着风机制造行业竞争的不断加剧，大型风机制造企业间并购整合与日趋频繁，国内优秀的风机制造企业愈来愈重视对行业市场的研究，特别是对产业发展环境和产品购买者的深入研究。正因为如此，一大批国内优秀的风机品牌迅速崛起，逐渐成为风机制造行业中的翘楚! [5] 

从风机需求特点预测

对于使用量大面广的中小型风机，产品结构及制造工艺比较简单，成本也较低，用户主要追求的是高效率、低噪声、长寿命，且价格便宜。另一种是资金、技术密集型，产品结构复杂，制造周期长，成套性和系统性也强，而且在高压、高温及高速条件下运行，有的甚至在恶劣工况下运行，用户对该类风机各有不同要求。对透平鼓 风机和压缩机及大型通风机，用户主要追求的是高质量、高可靠性、运转平稳且周期长 [5]  。

从主要领域需求结构预测

一般通风换气风机(一般为中小型离心和轴流通风机)使用较广泛，需求量多，制造厂商也多。总体讲，这类产品供大于求。特殊用途风机(包括防腐风机、高温风机、耐磨风机、消防排烟风机等)需求量虽然不很大，但因作业环境特殊，需要区别对待，因为主要材质要求较特殊。罗茨鼓风机的大 特点是当压力在允许范围内调节时，流量变化甚微，压力选择范围宽，具有强制输气特征，主要缺点是噪声较大。

罗茨鼓风机

通过引进技术、合资及自行开发等，我国已推出噪声较低的三叶罗茨鼓风机，颇受用户欢迎，市场前景较好。透平压缩机(包括离心压缩机、轴流压缩机和轴流-离心复合式压缩机)是重大工程成套装置重要设备，在国民经济中起着重要作用。 对透平压缩机的性能要求既要压力高，又要流量大。随着成套装置大型化，要求透平压缩机参数越来越高。如高炉冶炼装置、大型煤化工装置、大型化肥装置、大型乙烯装置、大型空分装置、天然气管线输送装置及油田注气装置等。这类产品需求量占风机总量很少，但由于重要，以及结构复杂，制造周期长，技术含量高，因此，有比较好的经济效益和社会效益。透平压缩机制造水平代表了风机行业整体水平 [6]  。

从国内市场容量预测

风机根据不同压力和流量等要求，差异很大。因此，风机需求应按其类型、大小加以区别，按不同行业需求情况来预测。据不*统计，全国风机产量从1980年到1996年，年均增长率为13.8%。

预计2005年全国风机总产量在260万～290万台之间，201 0年将达310万～325万台。根据风机行业历年统计，预测离心式压缩机2005 年产量为160万～180万台， 2010年将达200万～210万台；轴流压缩机2005 产量为26万台，2010年预计达36万台；透平压缩机和鼓风机2005年*可达70%左右。 [7] 

从国外市场预测

中国通用机械风机行业协会会员单位2000年出口风机7969台，出口货值为8115 .7万元。1991年～2000年出口风机总台数为72876台，出口货总值为74726万元。

经济一体化趋势越来越明显，各国经济将进一步互相依存，经济合作和交往日趋紧密，市场处在大幅度交叉和融合阶段。同时，性产业结 构调整步伐正在加快，分工规模和深度都出现重大进展，发达国家不断将工业生产转向资本密集型和技术密集型行业，劳动密集型产品向发展中国家和地区转 移。这为我国发挥自身优势，跻身市场提供了很好的发展机遇。 [6] 

WTO

国内从20世纪70年代开始引进国外离心压缩机*技术，经过消化吸收和创新，提高了产品档次。只要保证质量和交货期，利用价格优势，在上是有竞争力的。特别是中国加入WTO后，增加风机出口是*可能的。从历史情况分析，主要出口品种是中小型通风 机以及风机配件。国内生产这类风机的企业，主要差距是表面质量达不到出口要求，若提高外观质量，又具有价格优势，在国外市场的前景是广阔的。从1991 年～2000年风机出口情况看，中小型通风机出口不够稳定，没有明显增长趋势。但随着技术不断进步，预计这类风机出口量会不断增加，预测在 2000年基础上会以5%左右的年均速度递增 [7]  。

离心式压缩机和鼓风机从1991年到2000年出口有较明显的增加，2000 年已达到87万台。主要出口国是印度、巴基斯坦、伊朗、越南等发展中国家。预计这种趋势还会发展，每年可达到100万台。

2012年1-12月，全国风机的产量达2162.35万台，同比增长1.39%。从各省市的产量来看，2012年1-12月，浙江省风机的产量达1152.12万台，同比增长4.54%，占全国总产量的53.28%。紧随其后的是广东省、上海市、江苏省，分别占总产量的34.01%、4.82%以及2.80%。 [5] 

行业现状

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风能理事会发布报告数据显示，2014年风电新增装机容量51477MW，同比上升44%，累计装机容量*超过50GW门槛，各项数据均创造了新的世界纪录。

中国的风电产业驱动了增长。2014年，中国风电新增装机容量2335.05万千瓦，同比上升45.1%，累计装机容量达到近1.15亿千瓦，其中并网容量近1亿千瓦，占全部发电装机容量7%。

风电产业的复苏除来自风电自身实力的增强外，煤炭价格下跌亦功不可没，燃料成本的下降，致使绝大多数电力企业的盈利创今年新高，从而可以扩大风电建设规模并加快给付机组欠款。

风电设备制造商的业绩因此在2014年全面飘红，市场集中度进一步提升至前八大整机企业，中国风电产业基本结束了低价竞争的局面。

风电业界普遍认为，风电行业未来将进入稳定增长的新常态，今后五年，每年新增装机容量或将至少达到2000万千瓦，开发商盈利提升仍存瓶颈。 [7] 

历史

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风机已有悠久的历史。2000多年前，中国、巴比伦、波斯等国就已利用古老的风车提水灌溉、碾磨谷物。12

中国古代的水力风车

世纪以后，风车在欧洲迅速发展。中国在公元前就已制造出简单的木制砻谷风车，它的作用原理与现代离心风机基本相同。

公元7世纪在西亚—大概在叙利亚，建造了*批风车。世界上的这个地区有强风，几乎总是朝着相同的方向吹，因此就面向盛行风而建造了这些早期风车。它们看上去不像如今所见到的风车，而是有着竖式轴，轴垂直排列着翼，与旋转木马装置上排列着木马很相似。

12世纪末在西欧出现了*批风车。有些人认为，在巴勒斯坦参加了十字军东侵的士兵们回家时带回了关于风车的信息。但是，西方风车的设计与叙利亚的风车迥然不同，因而它们可能是独立发明出来的。典型的地中海风车有着圆形石塔和朝向盛行风安装的垂直翼板。它们仍用于磨碎谷物。 [5] 

1862年，英国的圭贝尔发明离心风机，其叶轮、机壳为同心圆型，机壳用砖制，木制叶轮采用后向直叶片，效率仅为40%左右，主要用于矿山通风。

1892年法国研制成横流风机；

横流风机

1898年，爱尔兰人设计出前向叶片的西罗柯式离心风机，并为各国所广泛采用；

19世纪，轴流风机已应用于矿井通风和冶金工业的鼓风，但其压力仅为100～300帕，效率仅为15～25%，直到二十世纪40年代以后才得到较快的发展。

1935年，德国首先采用轴流等压风机为锅炉通风和引风。

1948年，丹麦制成运行中动叶可调的轴流风机；旋轴流风机、子午加速轴流风机、斜流风机和横流风机；

1874年成立的Clarage公司，于1997年被美国双城风机集团并购，成为至今老的风机制造商之一，风机的发展也都获得了长足进步。

1880年，人们设计出用于矿井排送风的蜗形机壳，和后向弯曲叶片的离心风机，结构已比较完善了。1892年法国研制成横流风机 [3]  。

分类方法

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风机按使用材质分类可以分好几种，如铁壳风机（普通风机）、玻璃钢风机、塑料风机、铝风机、不锈钢风机等等。 [7] 

按气体流动的方向

风机分类可以按气体流动的方向，分为离心式、轴流式、斜流式（混流式）和横流式等类型。

(1)离心风机。气流轴向进入风机的叶轮后主要沿径向流动。这类风机根据离心作用的原理制成，产品包括离心通风机、离心鼓风机和离心压缩机。 [5] 

(2)轴流风机。气流轴向进入风机的叶轮，近似地在圆柱形表面上沿轴线方向流动。这类风机包括轴流通风机、轴流鼓风机和轴流压缩机。

(3)回转风机。利用转子旋转改变气室容积来进行工作。常见的品种有罗茨鼓风机、回转压缩机。

风机根据气流进入叶轮后的流动方向分为：轴流式风机、离心式风机和斜流(混流)式风机。

风机按用途分为压入式局部风机(以下简称压入式风机)和隔爆电动机置于流道外或在流道内，隔爆电动机置于防爆密封腔的抽出式局部风机(以下简称抽出式风机)。

风机按照加压的形式也可以分单级、双级或者多级加压风机。如4-72是单级加压，风机则是多级加压风机。

风机按照用途划分可以分为：轴流风机、混流风机、屋顶风机、空调风机等。

风机按压力可分为负压风机、低压风机、中压风机、高压风机。

按出口压力（升压）分为：通风机（≤1.5万Pa）、鼓风机（1.5～35万Pa）、压缩机（≥35万Pa） [7]  。

按层种方式来分类

通风机的分类方法很多，大致可以按以下层种方式来分类：

(1)按产生压力的高低可分为：容积式：往复式和回转式；透平式：离心式、轴流式、混流式和横流式，喷射式。

通风机一般是指透平式，即离心、轴流、混流、横流等形式。 [1] 

其主要的特点是：

离心式风机：较高的压力，但风量较小。

轴流式风机：较高的风量，但压力较低。

混流式风机：风量与压力介于离心和轴流风机之间。

横流式风机：有较高的动压，能得到扁平的气流。

(2)按使用材质的不同可分为；铁壳风机(普通风机)、玻璃钢风机、塑料风机、铝风机、不锈钢风机等。

(3)按气体流动的方向可分为：离心式、轴流式、斜流式(混流式)和横流式等类型。

(4)按气流进入叶轮后的流动方向可分为：轴流式风机、离心式风机和斜流(混流)式风机。

(5)按用途可分为：压入式局部风机和隔爆电动机置于流道外或在流道内，隔爆电动机置于防爆密封腔的抽出式局部风机。

(6)按照加压的形式也可以分：单级、双级或者多级加压风机 [1]  。

风机性能参数

风机的性能参数主要有流量、压力、功率、效率和转速。

另外，噪声和振动的大小也是主要的风机设计指标。流量也称风量，以单位时间内流经风机的气体体积表示；压力也称风压，是指气体在风机内压力升高值，有静压、动压和全压之分；功率是指风机的输入功率，即轴功率。风机有效功率与轴功率之比称为效率。风机全压效率可达90%。 [7] 

应用范围

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风机广泛用于工厂、矿井、隧道、冷却塔、车辆、船舶和建筑物的通风、排尘和冷却；锅炉和工业炉窑的通风和引风；空气调节设备和家用电器设备中的冷却和通风；谷物的烘干和选送；风洞风源和气垫船的充气和推进等。 风机的工作原理与透平压缩机基本相同，只是由于气体流速较低，压力变化不大，一般不需要考虑气体比容的变化，即把气体作为不可压缩流体处理 [2]  。

安装

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准备工作

1. 风机开箱前应检包装是否完整无损，风机的铭牌参数是否符合要求，各随带附件是否完整齐全。

2. 仔细检查风机在运输过程中有无变形或损坏，坚固件是否松动或脱落，叶轮是否有擦碰现象，并对风机各部分零件进行检查。如发现异常现象，应待修复后再使用。

3. 用500V兆欧表测量风机外壳与电机绕组间的绝缘电阻，其值应大于0.5兆欧，否则应对电机绕驵进行烘干处理,烘干时温度不许超过120℃。

4. 准备好风机安装所需的各种材料、工具及场地。 [3] 

工作开始

1.仔细阅读风机使用说明书及产品样本，熟悉和了解风机的规格、形式、叶轮旋转方向和气流进出方向等；再次检查风机各零部件是否完好，否则应待修复后方可安装使用。 [4] 

2.风机安装时必须有安全装置以防止事故发生，并由熟悉相关安全要求的专业人士安装和接线。

3.联接风机进出口的风管有单独支撑，不允许将管道重叠重量加在风机的部件上；风机安装时应注意风机的水平位置，对风机与地基的结合面与出风管道的联接应调整，使之自然吻合，不得强行联接。

4.风机安装后，用手或杠杆拨动叶轮，检查是否有过紧或擦碰现象，有无妨碍转动的物品，无异常现象下，方可进行试运转，风机传动装置的外露部份应有防护罩（用户自备）如风机进风口不接管道时，也需添置防护网或其他安装装置（用户自备）。

5.风机所配电控箱必须与对应风机相匹配（指功率、电压、气动方式、控制形式等）。

6.风机接线应由专业电工接线，接线必须正确可靠，尤其是电控箱处的接线编号与风机接线柱上的编号*对应，风机外壳应可靠接地，接地必须可靠，不能用接零代替接地。

7.风机全部安装后应检查风机内部是否有遗留的工具盒杂物 [4] 

注意事项

1. 风机外壳或电机外壳的接地必须可靠；

2. 禁止反方向旋转，禁止超额定电流运行，禁止缺相运行；

3. 禁止在运转中维护风机。 [4] 

调试

1. 风机允许全压起动或降压起动，但应注意，全压起动时的电流约为5~7倍的额定电流，降压起动转距与电流平方成正比，当电网容量不足时，应采用降压起动。（当功率大于11KW时，宜采用降压起动。）风机在试车时，应认真阅读产品说明书，检查接线方法是否同接线图相符；应认真检查供给风机电源的工作电压是否符合要求，电源是否缺相或同相位，所配电器元件的容量是否符合要求。 [4] 

2. 试车时人数不少于两人，一人控制电源，一人观察风机运转情况，发现异常现象立即停机检查；首先检查旋转方向是否正确；风机开始运转后，应立即检查运转电流是否平衡、电流是否超过额定电流；若不有正常现象，应停机检查。运转五分钟后，停机检查风机是否有异常现象，确认无异常现象再开机运转。

3. 双速风机试车时，应先起动低速，并检查旋转方向是否正确；起动高速成时必须待风机静止后再起动，以防高速反向旋转，引起开关跳闸及电机受损。

4. 风机达到正常转速时，应检测风机输入电流是否正常，风机的运行电流不能超过其额定电流。若运行电流超过其额定电流，应检查供给风机的电压是否正常。

5. 风机所需电机功率是指在一定工况下，对离心风机和风机箱，进风口全开时所需功率较大。若进风口全开进行运转，则电机有损坏的可能。风机试车时好将风机进口或出口管路上的阀门关闭，运转后将阀门渐渐开启，达到所需工况为止，并注意风机的运转电流是否超过额定电流。 [4] 

喘振条件

1、风机的工作点落在具有驼峰形Q－H性能曲线的不稳定区域内；

2、风道系统具有足够大的容积，它与风机组成一个弹性的空气动力系统；

3、整个循环的频率与系统的气流振荡频率合拍时，产生共振。 [3] 

使用方法

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安装要求

a、风机的基础要求水平、坚固，且基础高度≥200mm。

b、风机与风管采用软管（柔性材料且不燃烧）连接，长度不宜小于200mm、管径与风机进出口尺寸相同。为保证软管在系统运转过程中不出现扭曲变形，应安装的松紧适度。对于装在风机吸入端的帆布软管，可安装稍紧些，防止风机运转时被吸入，减少帆布软管的截面尺寸。

c、风机的钢支架必须固定在混凝土基础上，风机其钢支架与基础之间必须增加橡胶减振垫。全部风机及电动机组件都安装在整块的钢支架上，钢地架安装在基础顶部的减振垫上，减振垫用多孔型橡胶板。

d、风机出口的管径只能变大、不能变小，后出风口要安装防虫网，偏向上出风时须增加风雨帽。 [1] 

日常保养

正确的维护、保养，是风机安全可靠运行，提高风机使用寿命的重要保证。因此，在使用风机时，必须引起充分的重视。

叶轮保养：

在叶轮运转初期及所有定期检查的时候，只要一有机会，都必须检查叶轮是否出现裂纹、磨损、积尘等缺陷。

只要有可能，都必须使叶轮保持清洁状态，并定期用钢丝刷刷去上面的积尘和锈皮等，因为随着运行时间的加长，这些灰尘由于不可能均匀地附着在叶轮上，而造成叶轮平衡破坏，以至引起转子振动。

叶轮只要进行了修理，就需要对其再作动平衡。如有条件，可以使用便携试动平衡仪在现场进行平衡。在作动平衡之前，必须检查所有紧定螺栓是否上紧。因为叶轮已经在不平衡状态下运行了一段时间，这些螺栓可能已经松动。 [4] 

轴承保养：

经常检查轴承润滑油供油情况，如果箱体出现漏油，可以把端盖的螺栓拧紧一点，这样还不行的话，可能只好换用新的密封填料了。

轴承的润滑油正常使用时，半年内至少应更换一次，*使用时，大约在运行200小时后进行，第二次换油时间在1～2个月进行，以后应每周检查润滑油一次，如润滑油没有变质，则换油工作可延长至2～4个月一次，更换时必须使用规定牌号的润滑油（总图上有规定），并将油箱内的旧油*放干净且清洗干净后才能灌入新油。

如果要对风机轴承作更换，应注意以下事项：

在将新轴承装入前，必须使轴承与轴承箱都十分清洁。将轴承置于温度约为70～80℃的油中加热后再装入轴上，不得强行装配，以避免伤轴。

其余各配套设备的维修保养：

各配套设备包括电机、电动执行器、仪器、仪表等的维修保养详见各自的使用说明书。这些使用说明书都由各配套制造厂家提供，本制造厂将这些说明书随机装箱提供给用户 [8]  。

机壳维修

除定期检查机壳与进气室内部是否有严重的磨损，清除严重的粉尘堆积之外，这些部位可不进行其他特殊的维修。定期检查所有的紧固螺栓是否紧固，对有压紧螺栓部的风机，将底脚上的蝶形弹簧压紧到图纸所规定的安装高度。 [4] 

紧急停机

紧急停机：在机组试运行过程中，遇有下列情况之一时，要立即紧急停机。紧急停机的操作就是按动主电机停车按钮，然后再进行停机后的善后处理工作；

1. 离心风机突然发生强烈振动，并且已经超过跳闸值；

2. 机体内部有碰刮或者是不正常的摩擦声音；

3. 任何一轴承或密封处出现冒烟的现象，或者某一轴承温度急剧上升到报警值；

4. 油压低于报警值并且无法恢复到正常时；

5. 油箱液位低，已有吸空现象；

6. 轴位移值出现明显的持续增长，达到报警值时； [4] 

正常停机

1. 逐步打开放空阀，同时逐步关闭排气阀；

2. 逐步关小进气节流门到20~25度；

3. 按动停车按钮，并注意停机过程中有无异常现象；

4. 机组停止后5~10min后，或者轴承温度降低到45摄氏度以下时可以停止供油。对于具有浮环密封的机组，密封油泵必须继续供油，直到机体温度低于80摄氏度为止；

机组停机后，在2~4小时期盘动转子180度 [4] 

节能改造

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在我国各行各业的各类机械与电气设备中与风机配套的电机约占全国电机装机量的60%，耗用电能约占全国发电总量的三分之一。特别值得一提的是，大多数风机在使用过程中都存在大马拉小车的现象，加之因生产、工艺等方面的变化，需要经常调节气体的流量、压力、温度等；许多单位仍然采用落后的调节挡风板或阀门开启度的方式来调节气体的流量、压力、温度等。这实际上是通过人为增加阻力的方式，并以浪费电能和金钱为代价来满足工艺和工况对气体流量调节的要求。这种落后的调节方式，不仅浪费了宝贵的能源，而且调节精度差，很难满足现代化工业生产及服务等方面的要求，负面效应十分严重 [7]  。

随着近十几年变频技术的不断完善、发展。变频调速性能日趋*，已被广泛应用于不同领域的交流调速。为企业带来了可观的经济效益，推动了工业生产的自动化进程。

风机运行曲线

由图可以说明其节电原理：

图中，

风机运行曲线

曲线（1）为风机在恒定转速n1下的风压一风量（H-Q）特性，曲线（2） 为管网风阻特性（风门全开）。曲线（4） 为变频运行特性（风门全开）

假设风机工作在A点效率，此时风压为H2，风量为Q1，轴功率N1与Q1、H2的乘积成正比，在图中可用面积AH2OQ1表示。如果生产工艺要求，风量需要从Q1减至Q2，这时用调节风门的方法相当于增加管网阻力，使管网阻力特性变到曲线（3），系统由原来的工况点A变到新的工况点B运行。从图中看出，风压反而增加，轴功率与面积BH1OQ2成正比。显然，轴功率下降不大。如果采用变频器调速控制方式，风机转速由n1降到 n2，根据风机参数的比例定律，画出在转速n2风量（Q-H）特性，如曲线（4）所示。可见在满足同样风量Q2的情况下，风压H3大幅度降低，功率N3随着显著减少，用面积CH3OQ2表示。节省的功率△N=（H1-H3）×Q2，用面积BH1H3C表示。显然，节能的经济效果是十分明显的 [7]  。

风机在不同频率下的节能率

从流体力学原理得知，风机风量与电机转速功率相关：风机的风量与风机（电机）的转速成正比，风机的风压与风机（电机）的转速的平方成正比，风机的轴功率等于风量与风压的乘积，故风机的轴功率与风机（电机）的转速的三次方成正比（即风机的轴功率与供电频率的三次方成正比）： [7]  请看风机定律

根据上述原理可知改变风机的转速就可改变风机的功率。

例如：将供电频率由50Hz降为45Hz，

则P45/P50=453/503=0.729，

即P45=0.729P50将供电频率由50 Hz降为40Hz，

则P40/P50=403/503=0.512，即P40=0.512P50

（1）锅炉风机的变频节能改造： [2] 

锅炉的变频节能改造通常是指对锅炉风机的变频节能改造。

锅炉风机在设计时是按大工况来考虑的，在实际使用中有很多时间风机都需要根据实际工况进行调节，传统的做法是用开关风门、阀门的方式进行调节，这种调节方式增大了供风系统的节流损失，在启动时还会有启动冲击电流，且对系统本身的调节也是阶段性的，调节速度缓慢，减少损失的能力很有限，也使整个系统工作在波动状态；而通过在锅炉风机上加装变频调速器(装置)则可一劳永逸的解决好这些问题，可使系统工作状态平缓稳定，并可通过变频节能收回投资。锅炉的变频改造方案一例如下：

锅炉风机的装机概况：2×75KW，1×55KW。

所有风机均采用一对一（即 一台变频器配一台电机）的配置 方式，保留原工频系统且与变频系统互为备用，一般情况下的调 节方式均为开环调节 [7]  。

（2）投资与节能：

变频节能系统（装置）在各类调速系统中使用时其节能效果对于单台设备可做到20-55%，在风机这类设备的一般应用的节能效果平均也可做到20-50%，在未受到其它因素的影响的情况下一般可取平均值，这些节能效果平均值是由实际应用中得到，性数据可由市场上公开出售的资料（书）查到；通过这些数据再进行一些简单的投资回收率的计算可知：变频节能系统（装置）的投资回收期一般为6-15个月（这是经验值也是数据） [8]  。

故障分析

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故障分类

常见故障：

水泥行业风机工作介质中常含有一定量大小不等、形状各异的同体颗粒，如除尘系统的引风机、气力输送的鼓风机。由于这些风机是在含尘气流中工作的，气流中的粉尘颗粒既要对风机产生磨损，又要在风机叶片上附着积灰，且这种磨损和积灰都是不均匀的。因而使风机转子的平衡遭到破坏，引起风机振动，缩短风机寿命，严重时可使风机不能正常工作。尤其是风机叶片的磨损较为严重，它不仅破坏风机内的流动特性，且容易引发叶片断裂及飞车等重大事故。 [4] 

传动部位磨损也是风机普遍存在的问题，其中包括各种轴类、辊类、减速机、电机、泵类等轴承

叶轮

位、轴承座、键槽及螺纹等部位，传统的补焊机加工方法易造成材质损伤，导致部件变形或断裂，具有较大的局限性；刷镀和喷涂再机加工的方法往往需要外协，不仅修复周期长、费用高，而且因修补的材料还是金属材料，不能从根本上解决造成磨损的原因（金属抗冲击能力及退让性较差）；更有许多部件只能采取报废更换，大大增加了生产成本和库存备件，使企业良好的资源优势遭到闲置和浪费 [4]  。

振动故障：

风机与电动机之间由联轴器链接，传递运动和转矩。不对中是风机较常见的故障，风机的故障60%与不对中相关。风机的不对中故障是指风机、电动机两转子的轴心线与轴承中心线的倾斜或偏移程度。风机转子的不对中可以分为联轴器不对中和轴承不对中。风机转子系统产生不对中故障后，在旋转过程中会产生一系列对设备运行不利的动态效应，引起联轴器的偏转、轴承的磨损、油膜稳态和轴的挠曲变形等，不仅使转子的轴颈与轴承的相互位置和轴承的工作状态发生了变化，也同时降低了轴系的固有频率，使转子受力及轴承所受的附加力导致风机的异常振动和轴承的早期损坏，危害*。对于风机的不对中故障，可以用激光对中仪来解决，方便快捷 [4]  。

原因分析

总结风机故障现象及原因，有其规律可循，风机故障按其原因及分类，有以下几种：

设计原因：

自激振动

设计不当，动态特性不良，运行时发生强迫振动或自激振动

结构不合理，应力集中

设计工作转速接近或落入临界转速区

热膨胀量计算不准，导致热态对中不良 [4] 

制造原因：

零部件加工制造不良，精度不够

零件材质不良，强度不够，制造缺陷

转子动平衡不符合技术要求 [4] 

安装原因：

机械安装不当，零部件错位，预负荷大

轴系对中不良

机器几何参数(如配合间隙、过盈量及相对位置)调整不当

管道应力大，机器在工作状态下改变了动态特性和安装精度

转子*放置不当，改变了动平衡精度

未按规程检修，破坏了机器原有的配合性质和精度 [4] 

操作运行不当：

工艺参数(如介质的温度、压力、流量、负荷等)偏离设计值，机器运行工况不正常

机器在超转速、超负荷下运行，改变了机器的工作特性

运行点接近或落入临界转速区

润滑或者冷却不良

叶轮局部损坏或结垢

启停机或升降速过程操作不当，暖机不够，热膨胀不均匀或在临界区停留时间过久 [4] 

设备劣化：

*运行，转子挠度增大或动平衡劣化

转子局部损坏、脱落或产生裂纹

零部件磨损、点蚀或腐蚀等

配合面受力劣化，产生过盈不足或松动等，破坏了配合性质和精度

机器基础沉降不均匀，机器壳体变形。 [4] 

维护

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（1）使用环境应经常保持整洁，风机表面保持清洁，进、出风口不应有杂物。定期消除风机及管内的灰尘等杂物。

（2）只能在风机*正常情况下方可运转，同时要保持供电设施容量充足，电压稳定，严禁缺相运行，供电线路必须为线路，不应*用临时线路供电。

（3）风机在运行过程中发现风机有异常声、电机严重发热、外壳带电、开关跳闸、不能起动等现象，应立即停机检查。为了保证安全，不允许在风机运行中进行维修。检修后应进行试运转五分钟左右，确认无异常现象再开机运转。 [4] 

润滑油脂

（4）根据使用环境条件不定期对轴承补充或更换润滑油脂（电机封闭轴承在使用寿命期内不必更换润滑油脂），为保证风机在运行过程中的良好的润滑，加油次数不少于1000小时/次，封闭轴承和电机轴承，加油用ZL–3锂基润滑油脂填充轴承内外圈的2/3。严禁缺油运转。

（5）风机应贮存在干燥的环境中，避免电机受潮。风机在露天存放时，应有防雨措施。在贮存与搬运过程中应防止风机磕碰，以免风机受到损伤。

择风机壳主要看冷镀锌板的镀层厚薄。薄的易锈，不宜选用；风机进风罩有镀锌钢板和玻璃2种材质，选用镀锌钢板为好；与之匹配的电机功率有750瓦和1100瓦2种，选择1100瓦的电机为好；风机类型较多，材质有不锈钢、镀锌钢板、铝合金、彩钢板，从性能而言，宜选用不锈钢风叶。风叶造型多种多样，性能好的造型和加工工艺均复杂；转动总成有压铸铝、铸铁2种，相比之下，压铸铝性能较好；百叶窗自动开启装置有离心锤式、重力锤式和风吹式。从经验看，离心锤式较稳定，重力锤式易受积尘影响，启闭易失灵。风吹式主要用于36寸风机。百叶窗主要看其密合性是否优良。 [7] 

百叶窗

在电力、钢铁、水泥、造纸等行业中大量使用的风机设备，因输送的气体介质中含有大量的硬质粉尘颗粒和酸性气体，这些设备的过流部件，受到强烈的冲刷腐蚀，尤其是其心脏部件叶轮，在其叶片的末端运行线速度达到160米每秒，磨损速度比其它部位更为严重。据统计，使用普通的碳钢或一般耐磨钢16Mn制造的叶轮，一般使用寿命只有半年，短的只有几十天，虽然使用过各种表面防磨措施如堆焊，喷涂，喷焊、涂覆高分子耐磨材料等，使用寿命也难以得到显著提高。比较常用的方法中，以堆焊使用比较多，效果尚可，一般能使用一年以上而不需要大面积修理。

其缺点是由于堆焊输入大量热量，如果控制不好，会导致叶轮变形，而且不能反复修理使用。热喷涂喷焊也有同样的问题，而大大限制了它们的应用。

一种较好的方法是在叶轮活蜗壳便面粘贴或者镶嵌耐磨陶瓷，由于耐磨陶瓷有良好的耐磨性能，可以大大提高分机的耐磨性能 [4]  。

相关知识

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风机可分类很多种,如：

负压风机

负压风机,水空调,水帘,屋顶风机等下通风降温设备。这时候就要靠大家如何去选择了,今天笔者在这里简单的说说车间降温的几种方法,希望对大家有所帮助。[7] 

负压风机主要是利用空气对流,负压换气的降温原理来进行工作。由安装地点对向大门或者是窗户自然吸入新鲜的空气,迅速将室内的空气排出室外(这款通风降温设备很不错,如今广泛运用到各各车间工厂里面,受到不少客户的青睐，值得*）。

冷风机主要利用地下水进行工作,夏天利用水泵把水抽出来,在经过室内的风机盘来达到降温的目的

光子的发展

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光子的提出和发展—光的量子理论

1901年，德国物理学家普朗克（Plank）找到了与实验相符的在热平衡下的黑体辐射谱的能量分布律。这个规律是量子理论发展的出发点。这规律的基础是假定物质发出光和吸收光具有不连续的特性，并且假定光为一个一个有限部分——光量子——发出或吸收。

这种光子的能量ε是和光的振动频率ω成正比的，并且可用下列等式表示

这里

，是普朗克常数。

当爱因斯坦（Einstein）指出了除能量ε外还必须要用冲量

(这冲量的方向和光的传播方向相符合）来描述光子后，光子的表示才的得到完善的形式。

如果引入波矢量k，它的分量等于

式中λ是波长，而cosα，cosβ，cosγ是光波法线方向的余弦，于是光量子的冲量公式可以写为矢量形式

光子作用

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光子是传递电磁相互作用的基本粒子，是一种规范玻色子。光子是电磁辐射的载体，而在量子场论中光子被认为是电磁相互作用的媒介子。与大多数基本粒子相比，光子的静止质量为零，这意味着其在真空中的传播速度是光速。与其他量子一样，光子具有波粒二象性：光子能够表现出经典波的折射、干涉、衍射等性质；而光子的粒子性可由光电效应证明。光子只能传递量子化的能量，是点阵粒子，是圈量子粒子的质能相态。

光子特性

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量子电动力学确立后，确认光子是传递电磁相互作用的媒介粒子。带电粒子通过发射或吸收光子而相互作用，正反带电粒子对可湮没转化为光子，它们也可以在电磁场中产生。

光子从激光的相干光束中射出

光子是光线中携带能量的粒子。一个光子能量的多少正比于光波的频率大小， 频率越高, 能量越高。当一个光子被原子吸收时，就有一个电子获得足够的能量从而从内轨道跃迁到外轨道,具有电子跃迁的原子就从基态变成了激发态。

光子具有能量，也具有动量，更具有质量，按照质能方程，E=mc2=hν，求出m=hν/c2，

光子由于无法静止，所以它没有静止质量，这儿的质量是光子的相对论质量。

根据量子场论，一对正反粒子可发生湮灭变成一对高能γ光子，而一对高能γ光子在高温下亦可发生反应产生一对正反粒子。比如在T=1015K的温度下可发生光子向质子和中子等重子的转化。

用费曼图表示的正电子-负电子散射（也叫做Bha-Bha散射），波浪线表示交换虚光子的过程。

参见： 狭义相对论

从波的角度看，光子具有两种可能的偏振态和三个正交的波矢分量，决定了它的波长和传播方向；从粒

光子晶体结构

子的角度看，光子静止质量为零，电荷为零，半衰期无限长。 光子是自旋为1的规范玻色子，因而轻子数、重子数和奇异数都为零。

光子的静止质量严格为零，本质上和库仑定律严格的距离平方反比关系等价，如果光子静止质量不为零，那么库仑定律也不是严格的平方反比定律。 所有有关的经典理论，如麦克斯韦方程组和电磁场的拉格朗日量都依赖于光子静质量严格为零的假设。 从爱因斯坦的质能关系和光量子能量公式可粗略得到光子质量的上限：m=hν/c2

这里，m即是光子质量的上限，ν是任意电磁波的频率，位于超低频段的舒曼共振已知低频率约为7.8Hz（赫兹）。

这个值仅比如今得到的广为接受的上限值高出两个数量级。

参见光子：规范玻色子

光子能够在很多自然过程中产生，例如：在分子、原子或原子核从高能级向低能级跃迁时电荷被加速的过程中会辐射光子，粒子和反粒子湮灭时也会产生光子；在上述的时间反演过程中光子能够被吸收，即分子、原子或原子核从低能级向高能级跃迁，粒子和反粒子对的产生。

在真空中光子的速度为光速，能量E和动量p之间关系为p=E/c； 相对论力学中静质量为

的粒子的能量动量关系为

。

光子的能量和动量仅与光子的频率ν有关；或者说仅与波长λ有关。从而得到光子的动量大小为p=h/λ=hv/c。

其中h叫普朗克常数。

从光子的能量、动量公式可导出一个推论

粒子和其反粒子的湮灭过程一定产生至少两个光子。 原因是在质心系下粒子和其反粒子组成的系统总动量为零，由于能量守恒定律，产生的光子的总动量也必须为零；由于单个光子总具有不为零的大小为 的动量，系统只能产生两个或两个以上的光子来满足总动量为零。 产生光子的频率，即它们的能量，则由能量-动量守恒定律（四维动量守恒）决定。 而从能量-动量守恒可知，粒子和反粒子湮灭的逆过程，即双光子生成电子-反电子对的过程不可能在真空中自发产生。

光子具有波粒二象性

即说光子既具有一粒一粒的粒子的特性又有像声波一样的波动性。当时间为瞬时值时，光子以粒子的形式传播；当时间为平均值时，光子以波的形式传播。光子的波动性由光子的衍射而证明，光子的粒子性是由光电效应证明。

上面有人认为光子的动质量为零是错误的，光子的静质量为零，否则的话其动质量将为无穷大。但其动质量却是存在的，计算方法是这样的：首先，由于频率为v的光子的能量为E=hv，（其中h为普朗克常数），故由质能公式可得其质量为：m=E/c2=hv/c2其中c2表示光速的平方，该方法由爱因斯坦首先提出。

光子理论

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光子有速度、能量、动量、质量，有凝聚。光子不可能静止。光子可以变成其它物质（如一对正负电子），但能量守恒、动量守恒。

实现快速操控

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美国物理学家组织网，科学家一直希望用光子代替电子实现更快捷安全的光通讯，现在，科学家们成功证明，他们能更快速地（在几纳秒内）控制与目前光通讯网络中所用光波波长一样的光子的路径和偏振，新光子电路可整合进现有的光通讯网络中，从而显著改进网络的性能。研究朝实现光量子通讯迈进了一步。

英国布里斯托大学、赫瑞瓦特大学、荷兰卡弗里纳米科学研究所的科学家们将这项快速控制单光子的路径和偏振的研究发表在一期《物理评论学快报》杂志上。

他们在对一个由电路组成的量子光学设备进行研究时发现，单个光子会移动穿过这些电路，这些电路也能被重新配置从而改变光子的路径和偏振方向。然而，这种量子光学电路无法快速操纵单光子和多光子的状态。为了解决这一问题，他们使用了已被证明能在现有通讯调制器中进行快速操纵的铌酸锂波导，并证明对电极附近的波导施加电压能快速操控由波长为1550纳米的一个或两个光子组成的光的量子（包括路径和偏振）状态，该波长正是现有通讯网络中采用的波长。

该研究的布里斯托大学的达米恩·博诺表示：“在这个实验中，我们演示了两种电路配置，每种电路配置都会导致不同的量子状态，一次配置仅需几纳秒，而在以前的实验中，每几秒才能对电路进行一次重新配置。现在的通讯网每天都在使用由同样技术制成的开关来传递由光脉冲编码的信息字节，从原理上来讲，这样的开关也能用于单光子层面。”

博诺表示：“迄今为止，在芯片上操纵光的量子状态一直依靠加热器，其能作为慢速移相器来使用。研究表明，铌酸锂波导能采用一种与以前迥然不同的方法来更快速地操控光的量子状态。现在，我们不仅能打开和关闭光包以便按规定路线发送传统信息，也能够快速处理和操纵光的量子状态。”

科学家们指出，能在单个平台上快速控制单光子的偏振和路径对基础量子科学和量子技术来说都至关重要。博诺表示，制造这些设备的铌酸锂材料也能随机产生光子，另外，具有超导性的单光子探测器也能被整合在这样的芯片上。一个结合了能随机产生光子的光源、电路以及探测器的技术平台可用于以下几方面：通过对几个光子来源进行多路传输从而获得可靠的单光子源、长距离量子通讯需要使用的量子继电器、量子密码学中用到的量子密钥分配等。

以前有些老式收音机使用电子管，每次工作前都要预热。随着半导体管的应用，预热时间就被节省下来了。如今，光量子调制设备领域也出现了类似的进步——以前用加热器，几秒钟才能重新配置电路，现在几纳秒就可以切换到另一个电路。使用铌酸锂材料作波导设备，在调制解调器时代是很平常的技术手段。但谁能想到，平平无奇的光电转化设备稍加变化，可以帮助前沿的光量子通信研究取得突破？现在随着光源、电路和探测器整合到一起，量子通信研究者的工作量可以减轻不少了。 [3] 

相关事件

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华中科技大学教授重新确定光子静止质量上限

华中科技大学教授重新确定光子静止质量上限，有业内人士认为：光子静止质量为零是经典电磁理论的基本假设之一。但有些科学家则认为，光子可能有静止质量。如果实验终检测到光子存在静止质量，那么有些经典理论将要有所变化。

在出版的美国《物理学评论快报》（Physical Review Letters） 上，有专文介绍说：“一项由中国科学家罗俊等完成的新的实验表明，在任何情况下，光子的静止质量都不会超过10的负54次方千克，这一结果是之前已知的光子质量上限的1/20。”罗俊和他的同事通过一种新颖的实验方法，在一个山洞实验室里将光子静止质量的上限，进一步提高了至少一个数量级。

据悉，如果光子存在静止质量，虽然不会影响到人们的日常生活，但其产生的后果将是根本性的———例如，光速将随波长的改变而变化，并且光波将像声波一样能够产生纵向振动。