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風機選型步驟、計算方法、注意事項

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明白了風機的基礎(chǔ)知識后，下面進入選型步驟：

1.風機選型流程：

2.選型內(nèi)容：

（1）風量：由系統(tǒng)所需風量決定；

（2）全壓：由管路系統(tǒng)和除塵設(shè)備阻力決定；

（3）進出風口角度：由進出口方向定；

（4）選裝方向：由管道系統(tǒng)決定；

（5）傳動方式：決定傳遞效率，電機直聯(lián)傳動、聯(lián)軸器直接傳動、皮帶傳動的機械效率分別為1、0.98、0.95。

（6）在選用風機時，應(yīng)該考慮到通風管道系統(tǒng)不嚴密而漏風及阻力計算的誤差，為使風機運行可靠，系統(tǒng)的風量和風壓應(yīng)留余量。

表6.1 風量風壓裕量的選取表

（7）電機型號：選用風機配用電機時，應(yīng)考慮電動機的安全系數(shù)(K)，電動機功率按下式計算：

式中 PZ-通風機軸功率（kW）；

K-電動機容量安全系數(shù)（按下表選用）；

η-機械傳動效率。

表6.2 風量風壓裕量的選取表

3.風機選型舉例

（1）按無因次性能參數(shù)進行選型

按無因次特性參數(shù)選型,首先要確定所屬風機的比轉(zhuǎn)速。而確定風機所需的比轉(zhuǎn)速，則必須先選定風機的轉(zhuǎn)速。所選風機幾何尺寸不要太大，葉輪的圓周速度不要太高，如果初定轉(zhuǎn)速不合格，可以調(diào)整從新計算。

選型實例：要求：Q=23612m3/h P= 5761Pa

選型步驟：

求比轉(zhuǎn)速（ns）,初步確定風機的型號

Q—流量（m3/s）；P—全壓（Pa）。

由于電機的轉(zhuǎn)速一般為2900r/min、1450r/min、960r/min、730r/min幾種，盡量取大的轉(zhuǎn)速，這樣可以減小風機的外形尺寸，另從風機壓力上看這是一臺高壓風機，所以選2900r/min和1450r/min兩種轉(zhuǎn)速進行選形。

ns1=62.26(n=2900r/min)

ns2=31.28(n=1450r/min)

根據(jù)計算所得的兩種比轉(zhuǎn)速可確定

a) 當n=2900 r/min時可選用4-62型風機（前面的數(shù)字“4”表示壓力系數(shù)，“62”表示風量系數(shù)，根據(jù)（72大風量、62中風量、26低風量、19小風量、12 小風量）；

b) 當n=1450 r/min時可選用9-26型風機

確定風機的葉輪外徑（D）根據(jù)風機的壓力系數(shù)公式：

P—全壓（Pa）、D—葉輪直徑（m）、n— 葉輪轉(zhuǎn)速（r/min）、ρ— 介質(zhì)密度（kg/m3）；

推算：

啟動功率 Ne=1.15=54.28kW

（2）按風機性能表進行選型

風機制造廠都會印有本廠的風機產(chǎn)品樣本和目錄。在風機產(chǎn)品樣本和目錄中，通常是按系列、機號列出各種轉(zhuǎn)速下的選用性能表，表中的性能參數(shù)值是風機最高效率點90%范圍內(nèi)的數(shù)值，并取6-8個性能點的數(shù)值，以供選用。

管道系統(tǒng)設(shè)計選型：

風壓的確定根據(jù)管道水力計算確定。通風管道的水力計算是在系統(tǒng)和設(shè)備布置、風管材料、各送排風點的位里和風量均已確定的基礎(chǔ)上進行的。其主要目的是確定各管段的管徑(或斷面尺寸)和阻力，保證系統(tǒng)內(nèi)達到要求的風量分配。最后確定風機的型號和動力消耗。

風管水力計算方法有假定流速法、壓損平均法和靜壓復得法等幾種。目前常用的是假定流速法。

壓損平均法的特點是將已知總作用壓頭按干管長度平均分配給每一管段，再根據(jù)每一管段的風量確定風管斷面尺寸。如果風管系統(tǒng)所用的風機壓頭已定，或?qū)Ψ种Ч苈愤M行阻力平衡計算。

靜壓復得法的特點是，利用風管分支處復得的靜壓來克服該管段的阻力，根據(jù)這一原則確定風管的斷面尺寸。此法適用于高速空調(diào)系統(tǒng)的水力計算。

假定流速法的特點是，先按技術(shù)經(jīng)濟要求選定風管的流速。再根據(jù)風管的風量確定風管的斷面尺寸和阻力。多數(shù)按此法進行風壓計算。

假定流速法的計算步驟和方法如下：

(a)繪制通風或空調(diào)系統(tǒng)軸測圖，對各管段進行編號，標注長度和風量。管段長度一般按兩管件間中心線長度計算，不扣除管件(如三通、彎頭)本身的長度。

(b)確定合理的空氣流速

風管內(nèi)的空氣流速對通風、空調(diào)系統(tǒng)的經(jīng)濟性有較大的影響。流速高，風管斷面小，材料耗用少，建造費用??；但是系統(tǒng)的阻力大，動力消耗增大，運行費用增加。對除塵系統(tǒng)會增加設(shè)備和管道的磨損，對空調(diào)系統(tǒng)會增加嗓聲。流速低，阻力小，動力消耗少；但是風管斷面大，材料和建造費用大，風管占用的空間也增大。對除塵系統(tǒng)流速過低會使粉塵沉積堵塞管道。因此，必須通過全面的技術(shù)經(jīng)濟比較選定合理的流速。根據(jù)經(jīng)險總結(jié)，風管內(nèi)的空氣流速可按下表確定。

表7.3除塵風管的最小風速

確定風管斷面尺寸時，應(yīng)采用通風管道統(tǒng)一規(guī)格進行管道選型，以利于工業(yè)化加工制作。風管斷面尺寸確定后，應(yīng)按管內(nèi)實際流速計算阻力。阻力計算應(yīng)從最不利環(huán)路(即阻力最大的環(huán)路)開始。

（c）當風機在非標準狀態(tài)下工作時應(yīng)按式、式對風機性能進行換算，再以此參數(shù)從風機樣本上選擇風機。

管道水利計算舉例：有一通風除塵系統(tǒng)，風管全部用鋼板制作，管內(nèi)輸送含有輕礦物粉塵的空氣，氣體溫度為常溫。各排風點的排風量和各管段的長度見圖所示。該系統(tǒng)采用濾筒除塵器進行排氣凈化，除塵器壓力損失△P=1200Pa。對該系統(tǒng)進行設(shè)計計算。

確定風管斷面尺寸時，應(yīng)采用通風管道統(tǒng)一規(guī)格進行管道選型，以利于工業(yè)化加工制作。風管斷面尺寸確定后，應(yīng)按管內(nèi)實際流速計算阻力。阻力計算應(yīng)從最不利環(huán)路(即阻力最大的環(huán)路)開始。

（c）當風機在非標準狀態(tài)下工作時應(yīng)按式、式對風機性能進行換算，再以此參數(shù)從風機樣本上選擇風機。

管道水利計算舉例：有一通風除塵系統(tǒng)，風管全部用鋼板制作，管內(nèi)輸送含有輕礦物粉塵的空氣，氣體溫度為常溫。各排風點的排風量和各管段的長度見圖所示。該系統(tǒng)采用濾筒除塵器進行排氣凈化，除塵器壓力損。失△P=1200Pa。對該系統(tǒng)進行設(shè)計計算。

1．對各管段進行編號，標出管段長度和各排風點的排風量。

2．選定最不利環(huán)路，本系統(tǒng)選擇1-3-5-除塵器-6-風機-7為最不利環(huán)路。

3．根據(jù)各管段的風量及選定的流速，確定最不利環(huán)路上各管段的斷面尺寸和單位長度摩擦阻力。

根據(jù)表，輸送含有輕礦物粉塵的空氣時，風管內(nèi)最小風速為：垂直風管12m/s，水平風管14m/s。

考慮到除塵器及風管漏風，取5％的漏風系數(shù)，管段 6及7的計算風量為 6300*1.05＝ 6615m3／h。

管段1

水平風管，初定流速為14m/s。根據(jù) Ql＝1500m3/h（0.42m3/s）、v1= 14m/s所選管徑按通風管道統(tǒng)一規(guī)格調(diào)整為：D1＝200mm；實際流速v1＝13.4m/s；由圖2-3-1查得，Rm1=12.5Pa/m。

同理可查得管段3、5、6、7的管徑及比摩阻，具體結(jié)果見表。

4.確定管段2、4的管徑及單位長度摩擦力，見表2-3-5。

5.計算各管段局部阻力

例如：

6.計算各管段的沿程阻力和局部阻力(見表2-3-5)

7.對并聯(lián)管路進行阻力平衡：

8.計算系統(tǒng)總阻力，獲得管網(wǎng)特性曲線最不利環(huán)路所有串聯(lián)管路

1-3-5-6-7阻力之和。 P=298.5+179.7+54+362+99.2+58.6+87.6+1200=1797.9(Pa)

9.選擇通風機

通風機風量Q=KQfj=1.15×6615=7607（m3/h）

通風機風壓P=KpPfj=1.16×1798=2086（Pa）

根據(jù)通風機的風量和風壓，選用DHF-TH500A通風機，通風機轉(zhuǎn)速：

2350r/min；配用Y160M1-2，電機功率N=11kW。

風機電機組合命名：

a分類

電機級數(shù)三相異步電動機轉(zhuǎn)速是分級的，是由電機的“極數(shù)”決定的。三相異步電動機“極數(shù)”是指定子磁場磁極的個數(shù)。定子繞組的連接方式不同，可形成定子磁場的不同極數(shù)(2級指的是電機每一相含有的磁極個數(shù)為2（即一個N極和一個S極)。選擇電動機的極數(shù)是由負荷需要的轉(zhuǎn)速來確定的，電動機的極數(shù)直接影響電動機的轉(zhuǎn)速，電動機轉(zhuǎn)速=60×電動機頻率/電動機極對數(shù)。電動機的電流只跟電動機的電壓、功率有關(guān)系。

極數(shù)反映出電動機的同步轉(zhuǎn)速，2極同步轉(zhuǎn)速是3000r/min，4極同步轉(zhuǎn)速是1500r/min，6極同步轉(zhuǎn)速是1000r/min,8極同步轉(zhuǎn)速是750r/min。

繞組的一來一去才能組成回路，也就是磁極對數(shù)，是成對出現(xiàn)的，極就是磁極的意思，這些繞組當通過電流時會產(chǎn)生磁場，相應(yīng)的就會有磁極。

三相交流電機每組線圈都會產(chǎn)生N、S磁極，每個電機每相含有的磁極個數(shù)就是極數(shù)。由于磁極是成對出現(xiàn)的，所以電機有2、4、6、8……極之分。

2.若三相交流電的頻率為50Hz,則合成磁場的同步轉(zhuǎn)速為50r/s,即3000r/min。

如果電動機的旋轉(zhuǎn)磁場不止是一對磁極,進一步分析還可以得到同步轉(zhuǎn)速n與磁場磁極對數(shù)p的關(guān)系：n=60f/p。 f為頻率,單位為Hz.n的單位為r/min。

ns與所接交流電的頻率(f)、電機的磁極對數(shù)(P)之間有嚴格的關(guān)系 ns=f/P。在中國，電源頻率為50赫，所以二極電機的同步轉(zhuǎn)速為3000轉(zhuǎn)/分，四極電機的同步轉(zhuǎn)速為1500轉(zhuǎn)/分，以此類推。異步電機轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速總是低于或高于其旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速，異步之名由此而來。異步電機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速之差（稱為轉(zhuǎn)差）通常在10%以內(nèi)。由此可知，交流電機（不管是同步還是異步）的轉(zhuǎn)速都受電源頻率的制約。因此,交流電機的調(diào)速比較困難,最好的辦法是改變電源的頻率，而以往要改變電源頻率是比較復雜的。所以70年代以前，在要求調(diào)速的場合，多用直流電機。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，交流電動機的變頻器調(diào)速技術(shù)已開始得到實用。

3.同步電動機的轉(zhuǎn)速=60×頻率/極對數(shù)（我國工頻為50Hz)。

異步電動機轉(zhuǎn)速=（60×頻率/極對數(shù)）×（1-s）

s：轉(zhuǎn)差率，用來表示轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n與磁場轉(zhuǎn)速n0相差的程度的物理量。

另外，同等功率的電動機，轉(zhuǎn)速越大，輸出扭矩越小。

b識別方法

1、看轉(zhuǎn)速比如1430r/min實際同步轉(zhuǎn)速就是1500轉(zhuǎn)，由轉(zhuǎn)速公式：

轉(zhuǎn)速=時間（60秒）×頻率（50HZ）除以磁極對數(shù) 一個磁極對為2個極，由此就可以算出 3000÷1500=2個磁極對也就是4極電動機。

2、看型號就更直接了：例如電動機型號是Y 132 M- 4 Y →三相異步電動

機，其中三相異步電動機的產(chǎn)品名稱代號還有：YR為繞線式異步電動機；

YB為防爆型異步電動機；YQ為高起動轉(zhuǎn)距異步電動機。132→機座中心

高(mm) M →機座長度代號 4 →磁極數(shù)

3、異步電機是以YB開頭，鼠籠型為YR，增安型為YA，然后是中心高和極數(shù)，例如YR400-4 560 6KV，是異步鼠籠型電機中心高為400mm，極數(shù)為4極，額定功率560KW，額定電壓6KV；