一、概述
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（P≤15000Pa）、鼓風機﹝15000Pa＜P≤1.96×105 Pa和透平壓縮機（P＞1.96×105 Pa）。
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（無論是風機產(chǎn)品的設計制造方面，還是使用過程中）具有十分重要的意義。
1、風機在節(jié)能中的地位和作用
據(jù)1982年原機械工業(yè)部的調(diào)查，風機用電約占全國發(fā)電量的10%；另據(jù)1988年原冶金工業(yè)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(chǎn)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)濟部門中的地位和作用是舉足輕重的。
2、風機節(jié)能的國內(nèi)外現(xiàn)狀
（1）國內(nèi)風機節(jié)能現(xiàn)狀
?、旁斐娠L機電耗過大的因素
A、制造廠的因素
?、亠L機內(nèi)效率低。國內(nèi)風機行業(yè)生產(chǎn)的各類風機所處的效率水平見表1?？梢姡瑖鴥?nèi)生產(chǎn)的風機，大部分內(nèi)效率較低。
②風機品種不全。由于風機，特別是通風機的品種和系列不全，用戶選用風機時在產(chǎn)品目錄和樣本上找不到適宜的品種和機號，因而被迫選用代用型號的風機，結果導致了多耗電能。
③風機裝置效率低。一是風機的變速機構比較落后，如V帶、蝸輪副等還廣泛應用于風機的傳動上，使風機的傳動效率低；二是調(diào)節(jié)方法比較落后，大部分還是采用調(diào)節(jié)門調(diào)節(jié)。由于上述原因，盡管有的風機內(nèi)效率較高（達86%以上），但其裝置效率并不甚高。
B．非制造廠的因素
?、亠L機的實際工作點偏離最高效率工況點。例如，由于通風工程設計者對管網(wǎng)阻力計算不準確，選用風機的人員又擔心計算壓力和流量不能滿足工況需要，故選用過大的安全裕量，或者無適宜性能的風機規(guī)格可選而選用風機的高檔性能區(qū)。結果，由于層層加碼，造成所選用風機的額定風量遠遠超過工況實需性能。這時風機操作者只好采用節(jié)流來增加阻力，由于人為地阻力增加，致使風機使用效率低，導致浪費電能。
?、陲L機的配套電動機容量選取偏大。由于國產(chǎn)電動機的規(guī)格難以完全滿足風機的配套，采購時往往選取高檔額定功率的電動機，造成大馬拉小車，降低了電動機的負荷率，浪費了電能。
?、酃苈废到y(tǒng)設計不合理，增加了管網(wǎng)阻力，降低了風機使用效率。
④風機使用中采用了不適宜的或效率低的調(diào)節(jié)方法，降低了風機的調(diào)節(jié)效率。
?、莨芾聿簧?。無嚴格、科學的停機規(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(diào)查，運行效率在70%以上的僅占10%左右；運行效率低于55%的競達59%。據(jù)某鋼鐵聯(lián)合企業(yè)的調(diào)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67.5%，最低為45.2%。
?、茋鴥?nèi)在風機節(jié)能工作中采取的主要措施
A．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)能的根本措施。
B．更換使用中的舊風機。對使用效率低，又沒有改造價值的風機，采取逐步淘汰的措施。
C．盡可能地采用經(jīng)濟性好的調(diào)節(jié)方法。
D．利用引進技術開發(fā)高效節(jié)能風機。
（2）國外風機節(jié)能現(xiàn)狀
⑴礦用通風機節(jié)能
?、?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，近年來開始采用在運行中可以改變?nèi)~片角度的液壓式動葉可調(diào)風機，節(jié)能效果好。
德國以TLT公司為代表，采用液壓式動葉調(diào)節(jié)的軸流通風機，其運行效率可保持在83%～88%。
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%增至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?nèi)~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80%。
?、茻Y引風機節(jié)能
日本荏原公司生產(chǎn)的葉輪直徑為5m的燒結引風機，其全壓效率可達90%。
?、歉邷仫L機節(jié)能
英國Sirocco公司生產(chǎn)的高溫風機，采用槳式葉輪（無蓋盤徑向直葉片），其全壓效率可達75%。
⑷排塵風機節(jié)能
德國的研究結果表明，為避免積灰，葉片宜采用弧面或斜面，葉片角控制在38°～58°。其全壓效率可達87%。
?、善貧夤娘L機節(jié)能
瑞士蘇爾壽公司生產(chǎn)的超大型離心式曝氣鼓風機，其調(diào)節(jié)范圍為額定流量的35%～107%，多變效率達82%，平均節(jié)能率為2.5%～5.1%。而全靜葉可調(diào)軸流式曝氣鼓風機的年節(jié)能率則可達6.7%～15.7%。
?、矢郀t鼓風機節(jié)能
國外高爐鼓風機用的軸流式壓縮機，多變效率最高達90%，采用全靜葉可調(diào)機構后使操作范圍擴大到額定流量的55%～110%。
⑺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%。日本日立公司的DH型壓縮機的等溫效率已達82%，居同類產(chǎn)品前列。日本神戶制鋼所在引進美國VC型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94%。
3．風機節(jié)能技術的發(fā)展趨勢
（1）通風機
通過應用葉輪、擴壓器及蝸殼等元件的研究成果，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%。目前，離心式通風機有的已采用了三元葉輪，效率提高10%；大型離心式通風機出現(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，最高效率已達92%。從而使產(chǎn)品本身就是節(jié)能產(chǎn)品。
在調(diào)節(jié)節(jié)能方面，除了采用較先進的動葉可調(diào)、雙速電動機、液力耦合器及交流電動機調(diào)速外，對大型通風機又出現(xiàn)了調(diào)速節(jié)能的新裝置-多級液力變速傳動裝置MSVD（Muiti Stage Variable Speed Drive）。
（2）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(chǎn)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，每級均設有進口導葉，其多變效率亦達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(diào)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來達到節(jié)能目的。
（3）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式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(diào)節(jié)方式將會更多地采用汽輪機驅動，以改變轉速來達到節(jié)能目的。
二、風機節(jié)能的途徑
風機的節(jié)能技術可分為兩大類。一類是從產(chǎn)品設計來提高風機在設計點和變工況區(qū)的效率；另一類是從產(chǎn)品在現(xiàn)場實際運轉的情況來盡可能地提高實際運行效率。其總目標都是減少功耗。其主要節(jié)能措施分如下兩類。
1．恒速機組 高效風機換低效風機；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(diào)；改變動葉安裝角，動葉可調(diào)；臺數(shù)組合控制，串----并聯(lián)；ON-OFF開關控制；進口或出口節(jié)流；變?nèi)~片寬度；變擴壓器安裝角；聯(lián)合調(diào)節(jié)微機控制；其它。
2．變速機組 變頻調(diào)速；調(diào)壓調(diào)速；電磁調(diào)速；變極對數(shù)調(diào)速；串級調(diào)速（或轉子串電阻）；無換向器電動機調(diào)速；汽輪機或燃氣輪機等原動機的變速；液力耦合器；液力調(diào)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）；其它（如帶傳動等）。
三、風機調(diào)速節(jié)能實例與經(jīng)濟效益分析
1．采用液力耦合器節(jié)能實例
以轉爐風機為例。轉爐煉鋼生產(chǎn)循環(huán)中，裝料、出鋼時產(chǎn)生的煙氣很少，而吹氧冶煉時則產(chǎn)生大量煙氣，因此要求排煙風機隨工藝流程變化風量。上鋼五廠使用YDT450型調(diào)速耦合器進行風量調(diào)節(jié)，高速時風機功率323kW，低速時僅105kW，一年可節(jié)電70萬kW·h，半年即可回收全部技術改造投資。
2．變頻調(diào)速裝置的節(jié)能實例
對于一臺3.5kW的風機，如采用調(diào)壓調(diào)速每年可節(jié)電4100kW·h，而采用變頻器調(diào)速每年可節(jié)電6480 kW·h，節(jié)電率達50%以上。
四、風機行業(yè)節(jié)能產(chǎn)品的開發(fā)與應用
為適應節(jié)能的需要，風機行業(yè)先后開發(fā)了多種節(jié)能新產(chǎn)品，現(xiàn)簡單介紹幾種具有典型代表意義的產(chǎn)品。
1．BKJ66-1系列礦井局扇
該系列產(chǎn)品是沈陽鼓風機廠與山東礦業(yè)學院合作開發(fā)的節(jié)能產(chǎn)品，其最高效率為92%。與老式局扇相比每臺風機每年可節(jié)電1.5～2.5萬kW·h。
2．VARIAX動葉可調(diào)軸流通風機
該系列風機是沈陽鼓風機廠引進丹麥諾文科公司技術生產(chǎn)的。當電廠鍋爐100%負荷時最高效率為86.5%。若選用ASN3000/2000型代替離心式引風機，兩臺可節(jié)電355.7萬kW·h。
3．TLT動葉可調(diào)軸流通風機
該系列風機是上海鼓風機廠引進德國透平通風公司技術生產(chǎn)的，其運行效率可保持在83%～88%。以30萬kW機組為例，代替離心式送引風機，每年可節(jié)電560萬kW·h。
4．KKK AN系列靜葉可調(diào)軸流通風機
該系列風機是成都電力機械廠和沈陽鼓風機廠引進德國KKK公司技術生產(chǎn)的，其最高效率為86%。以30MW電廠每臺鍋爐兩臺風機為例，與雙吸單速離心通風機相比，每年耗電減少687萬kW·h。
5．4-71型高效低噪聲離心通風機
該型風機是沈陽鼓風機廠研究所于1992年為中低壓離心通風機更新?lián)Q代而開發(fā)的高效節(jié)能新產(chǎn)品，其最高效率達90.5%，比老式風機提高4%，所以平均每臺風機的年節(jié)電量約為2000 kW·h。
五、風機節(jié)能的潛力
1．風機制造廠的潛力
據(jù)風機行業(yè)協(xié)會2002年度的統(tǒng)計，全國風機行業(yè)企業(yè)會員單位的產(chǎn)量為 萬臺，如在設計制造方面設法使每臺風機的效率提高1%，平均每臺按20kW，年工作時間按3000 h計算，則可年節(jié)電1.6億kW·h左右。
2．風機用戶的潛力
提高風機本身的效率當然是基本的、重要的。現(xiàn)在，風機研究單位和風機制造廠努力搞三元流動葉輪設計，CAD/CAM一體化等項目，為使風機效率提高1%～3%而絞盡腦汁；可是，現(xiàn)場使用中很多風機效率丟失10%～30%卻沒有引起廣泛地重視。也就是說，風機使用單位的節(jié)能潛力更大。設計、制造單位與用戶密切配合，找出風機使用中存在的問題，是挖掘風機節(jié)能潛力最有效的途徑。
風機使用中經(jīng)常存在如下幾個主要問題
⑴風機選型不當。
?、骑L機不檢測，運行中無調(diào)節(jié)或調(diào)節(jié)不完善。
?、秋L機管網(wǎng)布置不合理，造成損失太大。
?、瓤茖W管理水平低。
據(jù)東北、內(nèi)蒙古煤炭工業(yè)聯(lián)合公司的調(diào)查，國務院提出風機運行效率應達到70%以上，而合格者競不足10%；運行效率低于55%者卻高達60%之多。負荷率大于76%的僅占15%，而低于60%的競達65%以上。由此可見，節(jié)能潛力極大。
另據(jù)對某鋼鐵公司12個工廠的調(diào)查表明，在風機的總擁有量661臺中，屬于應淘汰之列的競達457臺，占總數(shù)的69.1%。
另外，在不需要風機時，風機仍在恒速運行的現(xiàn)象亦并非罕見。
此外，對節(jié)能的重要意義認識不足，基礎資料不完整，管理機構不健全，規(guī)章制度不完善，也是管理水平低的一些表現(xiàn)。
總之，我國風機產(chǎn)品節(jié)能潛力很大。國家能源短缺，一方面要開發(fā)能源，另一方面也要大力節(jié)能。把節(jié)能視為第三能源，是節(jié)能工作的最高準則。
來源：萬方風機配件廠