一、概述

風(fēng)機(jī)是用于排送氣體的機(jī)械的總稱，根據(jù)其排氣壓力P的高低，分為通風(fēng)機(jī)（P≤15000Pa）、鼓風(fēng)機(jī)﹝15000Pa＜P≤1.96×105 Pa和透平壓縮機(jī)（P＞1.96×105 Pa）。
　　據(jù)1990年不完全統(tǒng)計(jì)，全國(guó)風(fēng)機(jī)的擁有量約400萬(wàn)臺(tái)，正在使用的約285萬(wàn)臺(tái)。這些風(fēng)機(jī)絕大多數(shù)采用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，素有"電老虎"之稱，因而風(fēng)機(jī)的節(jié)能（無(wú)論是風(fēng)機(jī)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)制造方面，還是使用過(guò)程中）具有十分重要的意義。
1、風(fēng)機(jī)在節(jié)能中的地位和作用
　　據(jù)1982年原機(jī)械工業(yè)部的調(diào)查，風(fēng)機(jī)用電約占全國(guó)發(fā)電量的10%；另?yè)?jù)1988年原冶金工業(yè)部的規(guī)劃資料，我國(guó)金屬礦山的風(fēng)機(jī)用電量占采礦用電的30%；鋼鐵工業(yè)的風(fēng)機(jī)用電量占其生產(chǎn)用電的20%；煤炭工業(yè)的風(fēng)機(jī)用電量占全國(guó)煤炭工業(yè)用電的17%。冶金工業(yè)以沈陽(yáng)冶煉廠為例，風(fēng)機(jī)用電量占該廠用電的25%。由此可見(jiàn)，風(fēng)機(jī)節(jié)能在國(guó)民經(jīng)濟(jì)部門(mén)中的地位和作用是舉足輕重的。

2、風(fēng)機(jī)節(jié)能的國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀
（1）國(guó)內(nèi)風(fēng)機(jī)節(jié)能現(xiàn)狀
　?、旁斐娠L(fēng)機(jī)電耗過(guò)大的因素
A、制造廠的因素
　?、亠L(fēng)機(jī)內(nèi)效率低。國(guó)內(nèi)風(fēng)機(jī)行業(yè)生產(chǎn)的各類風(fēng)機(jī)所處的效率水平見(jiàn)表1?？梢?jiàn)，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的風(fēng)機(jī)，大部分內(nèi)效率較低。
　　②風(fēng)機(jī)品種不全。由于風(fēng)機(jī)，特別是通風(fēng)機(jī)的品種和系列不全，用戶選用風(fēng)機(jī)時(shí)在產(chǎn)品目錄和樣本上找不到適宜的品種和機(jī)號(hào)，因而被迫選用代用型號(hào)的風(fēng)機(jī)，結(jié)果導(dǎo)致了多耗電能。
　?、埏L(fēng)機(jī)裝置效率低。一是風(fēng)機(jī)的變速機(jī)構(gòu)比較落后，如V帶、蝸輪副等還廣泛應(yīng)用于風(fēng)機(jī)的傳動(dòng)上，使風(fēng)機(jī)的傳動(dòng)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(mén)調(diào)節(jié)。由于上述原因，盡管有的風(fēng)機(jī)內(nèi)效率較高（達(dá)86%以上），但其裝置效率并不甚高。
B．非制造廠的因素
　?、亠L(fēng)機(jī)的實(shí)際工作點(diǎn)偏離最高效率工況點(diǎn)。例如，由于通風(fēng)工程設(shè)計(jì)者對(duì)管網(wǎng)阻力計(jì)算不準(zhǔn)確，選用風(fēng)機(jī)的人員又擔(dān)心計(jì)算壓力和流量不能滿足工況需要，故選用過(guò)大的安全裕量，或者無(wú)適宜性能的風(fēng)機(jī)規(guī)格可選而選用風(fēng)機(jī)的高檔性能區(qū)。結(jié)果，由于層層加碼，造成所選用風(fēng)機(jī)的額定風(fēng)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)工況實(shí)需性能。這時(shí)風(fēng)機(jī)操作者只好采用節(jié)流來(lái)增加阻力，由于人為地阻力增加，致使風(fēng)機(jī)使用效率低，導(dǎo)致浪費(fèi)電能。
　?、陲L(fēng)機(jī)的配套電動(dòng)機(jī)容量選取偏大。由于國(guó)產(chǎn)電動(dòng)機(jī)的規(guī)格難以完全滿足風(fēng)機(jī)的配套，采購(gòu)時(shí)往往選取高檔額定功率的電動(dòng)機(jī)，造成大馬拉小車，降低了電動(dòng)機(jī)的負(fù)荷率，浪費(fèi)了電能。
　?、酃苈废到y(tǒng)設(shè)計(jì)不合理，增加了管網(wǎng)阻力，降低了風(fēng)機(jī)使用效率。
　　④風(fēng)機(jī)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(fēng)機(jī)的調(diào)節(jié)效率。
　　⑤管理不善。無(wú)嚴(yán)格、科學(xué)的停機(jī)規(guī)定及措施。過(guò)早開(kāi)機(jī)或過(guò)晚停機(jī)都將造成電能的浪費(fèi)。
據(jù)某煤炭公司對(duì)148臺(tái)礦井主通風(fēng)機(jī)的調(diào)查，運(yùn)行效率在70%以上的僅占10%左右；運(yùn)行效率低于55%的競(jìng)達(dá)59%。據(jù)某鋼鐵聯(lián)合企業(yè)的調(diào)查，通風(fēng)機(jī)的平均運(yùn)行效率只有40%左右。某發(fā)電廠鍋爐鼓引風(fēng)機(jī)的最高運(yùn)行效率只有67.5%，最低為45.2%。
　?、茋?guó)內(nèi)在風(fēng)機(jī)節(jié)能工作中采取的主要措施
　　A．推廣使用高效節(jié)能風(fēng)機(jī)。改造低效的舊式風(fēng)機(jī)，開(kāi)發(fā)高效的系列化的節(jié)能風(fēng)機(jī)，并在國(guó)民經(jīng)濟(jì)各個(gè)領(lǐng)域推廣使用，是風(fēng)機(jī)節(jié)能的根本措施。
　　B．更換使用中的舊風(fēng)機(jī)。對(duì)使用效率低，又沒(méi)有改造價(jià)值的風(fēng)機(jī)，采取逐步淘汰的措施。
　　C．盡可能地采用經(jīng)濟(jì)性好的調(diào)節(jié)方法。
　　D．利用引進(jìn)技術(shù)開(kāi)發(fā)高效節(jié)能風(fēng)機(jī)。

（2）國(guó)外風(fēng)機(jī)節(jié)能現(xiàn)狀
　?、诺V用通風(fēng)機(jī)節(jié)能
　?、?礦井主通風(fēng)機(jī)節(jié)能。美國(guó)煤礦使用的主風(fēng)機(jī)以軸流式為主，近年來(lái)開(kāi)始采用在運(yùn)行中可以改變?nèi)~片角度的液壓式動(dòng)葉可調(diào)風(fēng)機(jī)，節(jié)能效果好。
德國(guó)以TLT公司為代表，采用液壓式動(dòng)葉調(diào)節(jié)的軸流通風(fēng)機(jī)，其運(yùn)行效率可保持在83%～88%。
俄羅斯是以使用離心式礦井風(fēng)機(jī)為主的國(guó)家。由于致力于改進(jìn)氣動(dòng)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(fēng)機(jī)（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(fēng)機(jī)，可通過(guò)改變?nèi)~高和葉片安裝角度獲得所需要的性能。該風(fēng)機(jī)的最高效率接近80%。
　　⑵燒結(jié)引風(fēng)機(jī)節(jié)能
日本荏原公司生產(chǎn)的葉輪直徑為5m的燒結(jié)引風(fēng)機(jī)，其全壓效率可達(dá)90%。
　?、歉邷仫L(fēng)機(jī)節(jié)能
英國(guó)Sirocco公司生產(chǎn)的高溫風(fēng)機(jī)，采用槳式葉輪（無(wú)蓋盤(pán)徑向直葉片），其全壓效率可達(dá)75%。
　?、扰艍m風(fēng)機(jī)節(jié)能
德國(guó)的研究結(jié)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(dá)87%。
　　⑸曝氣鼓風(fēng)機(jī)節(jié)能
瑞士蘇爾壽公司生產(chǎn)的超大型離心式曝氣鼓風(fēng)機(jī)，其調(diào)節(jié)范圍為額定流量的35%～107%，多變效率達(dá)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(fēng)機(jī)的年節(jié)能率則可達(dá)6.7%～15.7%。
　?、矢郀t鼓風(fēng)機(jī)節(jié)能
國(guó)外高爐鼓風(fēng)機(jī)用的軸流式壓縮機(jī)，多變效率最高達(dá)90%，采用全靜葉可調(diào)機(jī)構(gòu)后使操作范圍擴(kuò)大到額定流量的55%～110%。
　?、穗x心式壓縮機(jī)節(jié)能
有代表性的多軸組裝式壓縮機(jī)是美國(guó)英格索蘭公司制造的Centac型壓縮機(jī)，其等溫效率可達(dá)74%。日本日立公司的DH型壓縮機(jī)的等溫效率已達(dá)82%，居同類產(chǎn)品前列。日本神戶制鋼所在引進(jìn)美國(guó)VC型離心壓縮機(jī)的基礎(chǔ)上，經(jīng)過(guò)改進(jìn)制成了大流量半開(kāi)式三元葉輪，葉輪的絕熱效率為94%。
3．風(fēng)機(jī)節(jié)能技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

（1）通風(fēng)機(jī)
　　通過(guò)應(yīng)用葉輪、擴(kuò)壓器及蝸殼等元件的研究成果，以及進(jìn)一步提高制造精度，力求使各種通風(fēng)機(jī)的效率平均提高5%～10%。目前，離心式通風(fēng)機(jī)有的已采用了三元葉輪，效率提高10%；大型離心式通風(fēng)機(jī)出現(xiàn)了采用較大直徑和較窄寬度葉輪、較高轉(zhuǎn)速的高效結(jié)構(gòu)，其最高效率可達(dá)87%以上，效率較高的軸流式通風(fēng)機(jī)，最高效率已達(dá)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(jìn)的動(dòng)葉可調(diào)、雙速電動(dòng)機(jī)、液力耦合器及交流電動(dòng)機(jī)調(diào)速外，對(duì)大型通風(fēng)機(jī)又出現(xiàn)了調(diào)速節(jié)能的新裝置-多級(jí)液力變速傳動(dòng)裝置MSVD（Muiti Stage Variable Speed Drive）。

（2）鼓風(fēng)機(jī)
　　未來(lái)將會(huì)大力開(kāi)展節(jié)能型鼓風(fēng)機(jī)的研制工作。如日本對(duì)蝸殼及葉輪等通流部分的形狀作了適當(dāng)改進(jìn)，有效地防止了渦流及流動(dòng)分離的產(chǎn)生，其絕熱效率比原來(lái)的鼓風(fēng)機(jī)提高5%～10%；瑞士制造的大流量離心式鼓風(fēng)機(jī)，每級(jí)均設(shè)有進(jìn)口導(dǎo)葉，其多變效率亦達(dá)82%；日本制造的多級(jí)離心式鼓風(fēng)機(jī)，采用進(jìn)口導(dǎo)葉連續(xù)自動(dòng)調(diào)節(jié)后，節(jié)能率達(dá)20%。高速單級(jí)離心式鼓風(fēng)機(jī)采用高周速、高壓比、半開(kāi)式徑向三元葉輪后，其效率可提高10%。還有的在鼓風(fēng)機(jī)主軸的另一端設(shè)有尾氣透平，回收尾氣排放時(shí)的膨脹功來(lái)達(dá)到節(jié)能目的。
（3）離心式壓縮機(jī)
　　將會(huì)越來(lái)越多地采用三元流動(dòng)葉輪，使效率平均提高2%～5%。如美國(guó)研制出的管線壓縮機(jī)的三種大流量三元葉輪，葉輪效率可達(dá)94%～95%；日本的單軸多級(jí)離心式壓縮機(jī)的效率水平也進(jìn)一步提高，其首級(jí)的大流量半開(kāi)式三元葉輪的絕熱效率達(dá)94%。
其調(diào)節(jié)方式將會(huì)更多地采用汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)，以改變轉(zhuǎn)速來(lái)達(dá)到節(jié)能目的。

二、風(fēng)機(jī)節(jié)能的途徑
風(fēng)機(jī)的節(jié)能技術(shù)可分為兩大類。一類是從產(chǎn)品設(shè)計(jì)來(lái)提高風(fēng)機(jī)在設(shè)計(jì)點(diǎn)和變工況區(qū)的效率；另一類是從產(chǎn)品在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)的情況來(lái)盡可能地提高實(shí)際運(yùn)行效率。其總目標(biāo)都是減少功耗。其主要節(jié)能措施分如下兩類。

1．恒速機(jī)組 高效風(fēng)機(jī)換低效風(fēng)機(jī)；小葉輪換大葉輪；截短葉輪外徑；減少級(jí)數(shù)，拆摘葉片減少其數(shù)目；前（中、后）導(dǎo)葉控制，靜葉可調(diào)；改變動(dòng)葉安裝角，動(dòng)葉可調(diào)；臺(tái)數(shù)組合控制，串----并聯(lián)；ON-OFF開(kāi)關(guān)控制；進(jìn)口或出口節(jié)流；變?nèi)~片寬度；變擴(kuò)壓器安裝角；聯(lián)合調(diào)節(jié)微機(jī)控制；其它。
2．變速機(jī)組 變頻調(diào)速；調(diào)壓調(diào)速；電磁調(diào)速；變極對(duì)數(shù)調(diào)速；串級(jí)調(diào)速（或轉(zhuǎn)子串電阻）；無(wú)換向器電動(dòng)機(jī)調(diào)速；汽輪機(jī)或燃?xì)廨啓C(jī)等原動(dòng)機(jī)的變速；液力耦合器；液力調(diào)速離合器；機(jī)電一體化裝置（如微機(jī)控制等）；多級(jí)液力變速傳動(dòng)裝置（MSVD）；其它（如帶傳動(dòng)等）。

三、風(fēng)機(jī)調(diào)速節(jié)能實(shí)例與經(jīng)濟(jì)效益分析
1．采用液力耦合器節(jié)能實(shí)例
　　以轉(zhuǎn)爐風(fēng)機(jī)為例。轉(zhuǎn)爐煉鋼生產(chǎn)循環(huán)中，裝料、出鋼時(shí)產(chǎn)生的煙氣很少，而吹氧冶煉時(shí)則產(chǎn)生大量煙氣，因此要求排煙風(fēng)機(jī)隨工藝流程變化風(fēng)量。上鋼五廠使用YDT450型調(diào)速耦合器進(jìn)行風(fēng)量調(diào)節(jié)，高速時(shí)風(fēng)機(jī)功率323kW，低速時(shí)僅105kW，一年可節(jié)電70萬(wàn)kW·h，半年即可回收全部技術(shù)改造投資。

2．變頻調(diào)速裝置的節(jié)能實(shí)例
　　對(duì)于一臺(tái)3.5kW的風(fēng)機(jī)，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(dá)50%以上。
四、風(fēng)機(jī)行業(yè)節(jié)能產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用

為適應(yīng)節(jié)能的需要，風(fēng)機(jī)行業(yè)先后開(kāi)發(fā)了多種節(jié)能新產(chǎn)品，現(xiàn)簡(jiǎn)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(yáng)鼓風(fēng)機(jī)廠與山東礦業(yè)學(xué)院合作開(kāi)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(tái)風(fēng)機(jī)每年可節(jié)電1.5～2.5萬(wàn)kW·h。

2．VARIAX動(dòng)葉可調(diào)軸流通風(fēng)機(jī)
　　該系列風(fēng)機(jī)是沈陽(yáng)鼓風(fēng)機(jī)廠引進(jìn)丹麥諾文科公司技術(shù)生產(chǎn)的。當(dāng)電廠鍋爐100%負(fù)荷時(shí)最高效率為86.5%。若選用ASN3000/2000型代替離心式引風(fēng)機(jī)，兩臺(tái)可節(jié)電355.7萬(wàn)kW·h。
3．TLT動(dòng)葉可調(diào)軸流通風(fēng)機(jī)
　　該系列風(fēng)機(jī)是上海鼓風(fēng)機(jī)廠引進(jìn)德國(guó)透平通風(fēng)公司技術(shù)生產(chǎn)的，其運(yùn)行效率可保持在83%～88%。以30萬(wàn)kW機(jī)組為例，代替離心式送引風(fēng)機(jī)，每年可節(jié)電560萬(wàn)kW·h。

4．KKK AN系列靜葉可調(diào)軸流通風(fēng)機(jī)
該系列風(fēng)機(jī)是成都電力機(jī)械廠和沈陽(yáng)鼓風(fēng)機(jī)廠引進(jìn)德國(guó)KKK公司技術(shù)生產(chǎn)的，其最高效率為86%。以30MW電廠每臺(tái)鍋爐兩臺(tái)風(fēng)機(jī)為例，與雙吸單速離心通風(fēng)機(jī)相比，每年耗電減少687萬(wàn)kW·h。
5．4-71型高效低噪聲離心通風(fēng)機(jī)
　　該型風(fēng)機(jī)是沈陽(yáng)鼓風(fēng)機(jī)廠研究所于1992年為中低壓離心通風(fēng)機(jī)更新?lián)Q代而開(kāi)發(fā)的高效節(jié)能新產(chǎn)品，其最高效率達(dá)90.5%，比老式風(fēng)機(jī)提高4%，所以平均每臺(tái)風(fēng)機(jī)的年節(jié)電量約為2000 kW·h。

五、風(fēng)機(jī)節(jié)能的潛力
　　1．風(fēng)機(jī)制造廠的潛力
　　據(jù)風(fēng)機(jī)行業(yè)協(xié)會(huì)2002年度的統(tǒng)計(jì)，全國(guó)風(fēng)機(jī)行業(yè)企業(yè)會(huì)員單位的產(chǎn)量為 萬(wàn)臺(tái)，如在設(shè)計(jì)制造方面設(shè)法使每臺(tái)風(fēng)機(jī)的效率提高1%，平均每臺(tái)按20kW，年工作時(shí)間按3000 h計(jì)算，則可年節(jié)電1.6億kW·h左右。
2．風(fēng)機(jī)用戶的潛力
　　提高風(fēng)機(jī)本身的效率當(dāng)然是基本的、重要的?，F(xiàn)在，風(fēng)機(jī)研究單位和風(fēng)機(jī)制造廠努力搞三元流動(dòng)葉輪設(shè)計(jì)，CAD/CAM一體化等項(xiàng)目，為使風(fēng)機(jī)效率提高1%～3%而絞盡腦汁；可是，現(xiàn)場(chǎng)使用中很多風(fēng)機(jī)效率丟失10%～30%卻沒(méi)有引起廣泛地重視。也就是說(shuō)，風(fēng)機(jī)使用單位的節(jié)能潛力更大。設(shè)計(jì)、制造單位與用戶密切配合，找出風(fēng)機(jī)使用中存在的問(wèn)題，是挖掘風(fēng)機(jī)節(jié)能潛力最有效的途徑。
風(fēng)機(jī)使用中經(jīng)常存在如下幾個(gè)主要問(wèn)題
　?、棚L(fēng)機(jī)選型不當(dāng)。
　?、骑L(fēng)機(jī)不檢測(cè)，運(yùn)行中無(wú)調(diào)節(jié)或調(diào)節(jié)不完善。
　?、秋L(fēng)機(jī)管網(wǎng)布置不合理，造成損失太大。
　?、瓤茖W(xué)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(guó)務(wù)院提出風(fēng)機(jī)運(yùn)行效率應(yīng)達(dá)到70%以上，而合格者競(jìng)不足10%；運(yùn)行效率低于55%者卻高達(dá)60%之多。負(fù)荷率大于76%的僅占15%，而低于60%的競(jìng)達(dá)65%以上。由此可見(jiàn)，節(jié)能潛力極大。
另?yè)?jù)對(duì)某鋼鐵公司12個(gè)工廠的調(diào)查表明，在風(fēng)機(jī)的總擁有量661臺(tái)中，屬于應(yīng)淘汰之列的競(jìng)達(dá)457臺(tái)，占總數(shù)的69.1%。

另外，在不需要風(fēng)機(jī)時(shí)，風(fēng)機(jī)仍在恒速運(yùn)行的現(xiàn)象亦并非罕見(jiàn)。
此外，對(duì)節(jié)能的重要意義認(rèn)識(shí)不足，基礎(chǔ)資料不完整，管理機(jī)構(gòu)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(guó)風(fēng)機(jī)產(chǎn)品節(jié)能潛力很大。國(guó)家能源短缺，一方面要開(kāi)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(zhǔn)則。

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