鼓风机的工作原理以及分类

  风机是对气体输送和气体压缩机械的习惯简称，即依靠输入的机械能，提高气体压力并排送气体的机械，按出口压力大小分为通风机、鼓风机和压缩机，各类风机的出口压力范围及应用场景如下表所示。

  鼓风机是指在设计条件下风压在30kPa- 200kPa以内的风机，是工业生产里提供气体动力的重要工艺设备，在国民经济与日常生活中占有重要的地位。按照工作原理和结构可以进行分类，鼓风机可分为罗茨鼓风机和离心鼓风机两大类。鼓风机的具体分类如下图所示：

  罗茨鼓风机是一种容积回转式鼓风机。罗茨鼓风机的工作原理是通过一对互相啮合的等直径转子将进气口隔开，在同步齿轮的驱动下，以相同速度做反方向运动，将吸入的气体压缩并从吸气口推至排气口，当气体到达排气口的边缘，因排气侧高压气体的回流而提升压力，从而完成气体输送。

  罗茨鼓风机的主要组成部分有转子、齿轮、轴承、密封和机壳。其中，转子是由叶轮和轴组成，叶轮分为两叶直齿叶型和三叶螺旋齿叶型；齿轮同步传递转矩，带动转子转动；轴承一般都会采用滚动轴承，具有检修方便、缩小尺寸的优点；轴承密封主要是采用骨架式橡胶油封；机壳有整体式和水平剖分式，结构简单。

  离心鼓风机工作原理为：当电机转动带动风机叶轮旋转时，叶轮中叶片之间的气体也跟着旋转，并在离心力的作用下甩出这些气体，气体流速增大，使气体在流动中把动能转换为静压能，然后随着流体的增压，使静压能又转换为动能，通过排气口排出气体，而在叶轮中间形成一定负压，使外界气体在大气压的作用下立即补入，在叶轮连续旋转作用下不断排出和补入气体，进而达到连续鼓风的目的。

  离心鼓风机根据叶轮数量分为多级离心鼓风机和单级离心鼓风机。多级低速离心鼓风机一般是指转子由2只或2只以上的叶轮串联在一根主轴上的离心式鼓风机。相比罗茨鼓风机，多级离心鼓风机由于具有噪声较低、运行较平稳、供气均匀等优点，20世纪80年代以来，在国外的污水处理厂中取代了罗茨鼓风机，但任旧存在体积大、质量重、流量调节性能差、效率不高、能耗大和维护不方便等缺陷。

  单级齿轮增速鼓风机是进入20世纪90年代，随着“三元流动理论”在离心式压缩机和鼓风机设计上的应用而发展起来的产品。单级齿轮增速鼓风机在设计上采用了三元流动设计理论，使单级离心式鼓风机效率大幅度提高，远优于多级离心鼓风机，在结构上采用了轴向进气导叶调节装置，使得在低负荷条件下运行也有较高的运行效率，这是多级鼓风机和罗茨鼓风机所没有的优点。

  采用组装式整体结构，电动机和鼓风机安装在共用底座上，润滑油系统紧凑安装在机组底座内，与相同流量和压力的多级离心鼓风机比较，节约消耗，重量非常大程度上减轻，占地面积大也大幅缩小。由于采用三元流动叶轮，比普通的二元流动叶轮直径要小，故转子转动惯量小，机组启动和停车时间短，无需高位油箱和蓄能器，鼓风机转速高。

  空气悬浮鼓风机是离心式风机的一种，由离心叶轮与通流部件、空气悬浮轴承、高速永磁同步电机、控制管理系统组成，使用高速永磁同步电机直驱结构把离心叶轮及电机驱动一体化集成设计，实现转轴悬浮的功能。空气悬浮鼓风机采用动压式空气悬浮轴承，在主轴和轴承之间形成空气膜，空气膜产生向外的扩张力达到稳定的悬浮效果。

  磁悬浮鼓风机的主要结构是鼓风机叶轮直接安装在电机轴延伸端上，而转子被悬浮于主动式磁性轴承控制器上，不需要增速箱及联轴器，实现由高速电动机直接驱动。磁悬浮鼓风机采用主动式磁悬浮轴承，在可控磁场吸引力的作用下实现转子的悬浮。通过位置传感器、功率放大器和控制器，实现对电机转轴实时检测、控制和故障诊断。控制器能主动有效抑制转轴的不平衡振动。