風機的風量、風壓影響因素淺析

摘要：風機的風量、風壓是衡量其性能的重要指標，風量、風壓受很多因素的影響，有內在運轉情況和結構情況的影響，也有外在運行工況和使用方式的影響，保證風機能在接近標準工況下運行，既能延長風機使用壽命，又能保證風機在較高效率下運行。

關鍵詞：風機；風量；風壓；標準工況

風機是依靠電機輸入的機械能，提高氣體壓力并排送氣體的機電設備，它是一種從動的機械設備，需要外界動力源輸入，但風機卻是通風系統和空調系統的動力源。

風機的風量和風壓是衡量風機性能最直接的性能參數，一般而言，風機的出場銘牌性能參數是在泵與風機性能試驗標準條件下測出的。這一標準試驗條件的空氣狀態為：溫度20℃，相對濕度為50%，大氣壓強大約為0.101MPa，空氣密度為12kg/m3的干凈空氣。風機的風量和風壓通常由生產廠家提供。工作時，由于空氣狀態與試驗的標準狀態有所不同，故在實際運行當中，風機的風量和風壓可能會與銘牌參數有所不同。影響風機運行時的風量、風壓的因素中既有來自風機自身的，也有來自外部的。

1 影響風機風量、風壓的內部因素

在理想條件下，風機的風壓由歐拉方程確定，但在實際運行過程中，風機在運行過程中就存在流動損失，泄露損失、輪組損失和機械損失，會導致風機風壓、風量較理想值有所下降，其中流動損失會引起泵和風機的的風壓下降，泄露損失則會引起風機風量的下降，輪阻損失和機械損失則是增加風機配用電機的能耗。

流動損失是因為流體普遍具有黏滯性，[1]空氣在經過葉輪時由軸向轉為徑向前有先期預旋現象，影響了氣流角和葉片進口安裝角的一致性，從而改變了葉片傳給空氣的理論功，使得風壓下降；并且當風機不在設計工況下運行時，空氣進入葉輪片流體的相對速度方向不與葉片進口安裝角一致，從而對葉片形成沖擊，產生撞擊損失，在進入風機后，空氣與風機內部組件也存在有摩擦損失和邊界層分離產生的渦旋損失。

泄漏損失分為外泄漏與內泄漏兩種；風機靜止元件和轉動部件間會存在一定的間隙，空氣會從風機轉軸和蝸殼之間的間隙泄漏，稱為外泄漏；當葉輪工作時，機內存在著高壓區和低壓區，蝸殼靠近前盤的氣流經過葉輪進口與進氣口之間的間隙，流回到葉輪進口的低壓區而引起損失，即為內泄漏；外泄漏和內泄漏使得風機出口風量下降。

2 影響風機風量、風壓的外部因素

除了風機內部的影響因素外，風機使用工況的空氣溫度、空氣密度和使用地點的海拔高度對風機的風量和風壓也有影響；風機在實際選用時，應進行有關溫度和密度的工況換算。使用地點的海拔高度會影響空氣密度，從而影響風機風量和風壓，海拔越高，空氣密度越低，從而使得風機風壓有所下降；空氣溫度和空氣密度會影響風機工作時的進口風量，從而影響風機的風壓，空氣溫度越高，空氣密度越低，也會使得風機風壓有所下降。

同時，風機和管網系統連接的質量和連接情況也會影響風機的工作性能，進而影響風機工作時的實際風量和風壓；由于風機銘牌風壓風量是在特定管網中工作時所測出的，其出入口與管網的連接狀況一般與性能試驗時不一致，將導致風機的性能發生改變，且在大多情況下一般會出現不同程度的性能下降；風機入口設計不合理時，會造成葉輪進口流場不均，葉輪內流動惡化，損失增加，從而導致風機風壓、風量的下降；風機出口連接局部阻力構件設置不合理會導致風機出流速度產生較大變化，從而增加損失，也會導致風壓的下降，有時甚至會產生不穩定氣流和湍流。[2]

風機并聯運行后，各風機工作壓頭相同，總流量等于各風機在該工作壓頭下的流量之和，并聯的各臺風機的高效工作壓頭相等，但其中單臺風機與為并聯前的工作情況相比，其壓頭上升，但其風量和工作效率卻有所下降，并且隨著并聯風機臺數的上升，這一現象更加明顯，并且并聯所增加的流量會越來越小。風機串聯運行后，各風機工作流量相同，總壓頭等于各風機在該工作流量下的工作壓頭之和，串聯運行中的單臺風機和串聯前的工作情況相比，其流量上升，但壓頭下降，并且隨著串聯風機臺數的上升，這一現象更加明顯，并且串聯所增加的壓頭會越來越小。風機串聯和并聯的工作特性是由風機性能曲線和管網特性曲線共同決定的。

調節管網特性曲線即調整相應的閥門開度大小，這會導致管網的阻抗值發生變化，從而改變管網的水力特性，進而影響風機工作的工況點；同時當對工作中的風機進行變速調節時候，由于風機可能處于部分負荷工作狀態，其風量、風壓也會比滿負荷工作狀態小。但值得注意的是，處于部分負荷工作狀態，這不僅對于整個系統的節能運行極為不利，而且也會使得風機效率下降，進而使得風機風量、風壓出現不同程度的下降。

3 結語

在實際工作中，以上描述的影響因素可能同時存在，共同作用，導致風機風量、風壓發生改變，偏離標準試驗下的運行工況。在相關設計和實際運行當中，應充分規避不利影響因素的出現，或減少其影響，保證風機實際風量、風壓符合實用要求。

參考文獻：

[1]付祥釗，肖益民.流體輸配管網[M].北京：中國建筑工業出版社，2010.

[2]龔光彩.流體輸配管網[M].北京：機械工業出版社，2007.

作者簡介：林成楷（1996），男，碩士，現主要從事建筑節能相關方面的研究。