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玻璃钢负压风机离心式压缩机喘振问题研究及解决方案何谓送风机，
摘要：针对HR9-040-5型离心空压机出现的喘振现象进行分析研究，得出主要原因是空气冷却器故障。改变了冷却器结构形式并采取了防范措施。
关键词：离心式压缩机冷却器喘振
1引言
HR9-040-5空压机为美国Atlas公司制造的带中间冷却器的二级离心式空气压缩机。该机组经一级压缩后，通过中间冷却器冷却，由二级吸入压缩，再经后冷却器冷却后送到用气部位。投入使用7年后该机组先后出现了送气温度高，机组效率下降，喘振等现象。
2问题的提出及分析
产生喘振的原因主要有以下几点：
（1）机组流道缩小，造成效率降低
停机检查，叶轮及流道内污垢较多，对蜗壳及叶轮进行清洗后开机试车运行仍未见好转；
（2）机组出气口堵塞
检查雾滴捕集器内的丝网，未见异常；
（3）机组内部通道发生堵塞
将空气冷却器拆出检查，发现铝翅片间布满灰尘，空气冷却器堵塞严重。但是此类型翅片强度极低，在清洗时容易造成翅片倒伏，影响换热效果及清洗效果。必须更换冷却器芯体。
同时经过对机组拆检发现，由于空气冷却器芯体密封胶条老化脆断造成热空气短路致使送气温度升高；由于空气冷却器芯体被尘埃堵塞提高了吸、排气阻力使机组效率下降；而中冷器的尘埃灰垢被压缩空气带入二级叶轮并附着在上面使流道状况恶劣引起压缩空气旋转脱离，严重时便出现了喘振。由此可见，机组出现异常的主要原因是空气冷却器故障。
在空气冷却器出现短路时，曾试图用聚四氟板（耐高温、不易老化）来代替胶条，但实际效果不太理想。因为密封胶条呈倒“V”字形扣在冷却器的挡风板上，而冷却器芯体长3.6米，一端固定。当压缩空气吹向芯体时，造成芯体漂移，使密封用聚四氟板移至出气口，挡住部分出气口，同时造成密封垫被破坏，引起短路。故决定更新空气冷却器芯体。
由于此设备为进口设备，如果进口空气冷却器，一是生产周期长，二是造价较高，为了生产急需，同时鉴于上述冷却器的缺点，最终提出了改变冷却器的结构形式且由自己制造。
3对策
对原有的冷却器形式进行分析，当空压机工作时，造成冷却器芯体受力。按材料力学公式建立模型，见图1。可以计算出芯体的漂移距离为20mm。而实际冷却器芯体密封垫与排气口的距离为15mm。
经过借鉴其他冷却器的形式，决定采用如下的结构形式：
（1）将整体铝翅片串片式的结构改为铜翅片缠绕式结构，提高翅片强度便于今后清洗。增加传热系数。加强制冷效果。
（2）在有效的空间内增加换热管数量，保证并提高冷却效果。
（3）改变原来的密封形式。在壳体上焊接挡风板，并将不锈钢弹簧板固定在挡风板上，利用空气的压力将密封片紧紧压在冷却器的上下支撑板上。
（4）在壳体上焊接轨道，在芯体上安装滚轮方便拆装。
（5）在冷却器进出口安装压力表，便于随时检查冷却器的情况，以确保机组正常运行。
在确定上述方案后，先在后冷却器芯体上试验。经过对壳体及原冷却器芯体的精确测量，设计出图纸，再经过认真核对尺寸，将图纸上未反映出的设计思路重新进行了修正。后冷却器芯体首先制作完成。结构见图2。安装完成后经开机检验，进出冷却器压差降为0.0025MPa，比原来低0.015MPa。同时解决了后冷却器芯体串气的问题。在筒体上焊接完后，由于此设备属于压力容器，对所有焊缝进行了无损探伤，合格后投入使用。
在更新后冷却器芯体后，经实际运行，机组的喘振周期延长，但还有喘振现象。经过对中间冷却器芯体检查发现，堵塞现象严重，经过加前后压力表观察，发现前后压差达到0.04MPa。而二级的吸入压力较低，这很可能是造成喘振的重要原因。经过对中间冷却器芯体认真测量绘制图纸并制作完成后，安装试车，压降为0.003MPa，比原来低0.037MPa。效果明显。而且整体单耗降低。机组运行至今再未产生喘振现象。
4防范措施
在上述改造完成后，为了避免上述现象的再次发生，认真检查了吸风工程。该吸风工程为设备厂家提出的三级过滤工程，而同类型机组使用四级过滤，且过滤精度也比此机组高。用尘埃粒子计数器检测空气洁净度与同类型的机组相比效果较差（见表1）。根据检测的结果，发现主要是一级过滤效果不理想（尤其在小粒子方面），决定在吸风室一级与二级过滤介质间再增加一层粗效过滤器（DV3）作为改造后的一级过滤，以便提高过滤能力，从而提高了空气洁净度。改造后，检测的空气净化度达到同类型机组的水平，检测结果见表1。同时在操作规程中制定了详细的措施，每半年监测一次洁净度，如发现变化，及时更换介质，从而确保洁净度。避免上述现象的再次发生。
表1改造前、后此机组与相同类型机组过滤效果比较
改造前改造后位置粒径（μm）本机组同类型机组本机组粒子数粒/10-1ft3级过滤效率/%累计过滤效率/%粒子数粒/10-1ft级过滤效率/%累计过滤效率/%粒子数粒/10-1ft3级过滤效率/%累计过滤效率/%过滤前大气0.3335255——335255——335255——0.749435——49435——49435——1.08121——8121——8121——2.03000——3000——3000——
送风机为空气清净的主要设备，日常生活中轻易可发现其运用。如随处可见的各式快炒店、烹煮料理的各式摊车、各种规模厨房等一般行业，工厂、仓储的排气调节、锅炉燃烧、粉粒体输送、吸尘、集尘、冷却、机械设备等直接间接使用，大楼、公寓、独立楼房、套房等人身居住的空调换气，地下道、地铁、捷运等运输工程，都是风机的运用地点。
那何谓风机?
简单的说即是机械对空气做功，产生动态气流。我们可以如此看待，
一方为进气口(为负压)，一方为出气口(正压)。
以进气口接上风管，在负压端做吸气，称为通风机，如一般烧
烤店烤网上方的吸气风管，与他所连接的就是通风机。
以出气口接上风管，在正压端做出气，称为送风机，如可见的
各式接械设备冷却、水池曝气。基本上通风机、送风机指的都是风
机，依据作用不同，我们所给予的细分方法。而各种用途所运用的风
机皆不同，进而可依风压、构造、型式、运用等方式做出更详细的区
分，让使用者更容易了解与选用需求风机。
在此我们一并厘清风机与压缩机的差别，且介绍几款机种做简易的认识。
以风压做区分
在此我们一并分清风机与压缩机的差别。
种类风机压缩机
(Compressor)风机
(Fan)鼓风机
(Blower)压力范围压力<0.1Kg/cm2
(104mmAq)0.1<压力<1Kg/ cm2
(104mmAq)压力>1Kg/cm2
(104mmAq)
特别说明一个概念，风压与风量无直接关系但与其它变因有间接关
系。
风机与压缩机的分水岭为1kgf/cm2，约为一个大气压力，此压力大小
约为静止的水下10公尺处的压力。
以构造做区分
1.轴流
气流垂直叶轮流动。如一般家用电风扇即是，地下隧道上方的通风机
亦是。优点为风量大，安装配管简单，或不需配管。效率高，可高速
运转。缺点为噪音高，风压小，无法做长距离的气流输送，叶轮会因
空气灰尘或厂房化学粉尘而造成毁损。可见于一般厂房、畜牧农舍的
整体换气。
2.离心
风机运转时，气流由叶轮中心被吸入，叶轮使气流带有离心惯性，沿
叶轮方向放射流出，顺着螺旋外壳被导出风机，此类称为离心式。常
见于各种空调使用、厨房油烟、产业通风、机械降温、粉粒体运输。
因其风压与风量依设计能力变化较多，效率为相对高的设计，常见于
产业使用。
依叶轮结构设计，离心式常见类型可大略分为三类
a.多翼式(叶轮前倾)
优点为运转风量大，多用于小型风扇，做单纯的换气使用，最常见于
空调换气。轮叶数高。但压力小，效率差，无法做高强度运转，在多
粉尘或多油烟量的场所使用时，叶轮容易沾染污染物，致气流阻碍过
高，效率会变得更差。
b.径向式（直翼式）
构造单纯，可用于一般空气外之粉尘或粒体的输送，叶轮磨耗速度较
多，多翼式慢，且容易换装修理，叶轮强度普遍高，可用于高强度运
转。
c.透浦式(叶轮后倾)
在风机制造厂的专业能力足够时，透浦式风机能设计适用于全风压范
围，即低、中、高压，高转速等运用，效率为三者中最高，因此常见
于业界使用。所需的动能随风量递增而增加，较多翼式安全许多。
d.翼截式(叶轮后倾）
此系透浦式之改良型，其叶片依飞机翼型制造，效率高。其噪音亦为所有机
种中之最低者，适用於一般之通风设备，如办公大楼或工厂之空气调节，各
种窑炉之送风等。
e.定载式
叶轮叶片为 S 型，系透浦式与多翼式之综合改良型，具有定载性，
故通称定载式，其叶轮容许粉粒进入，适用於一般排气换气及窑炉之
循环风扇、空调加压等。
3.斜流
斜流式为轴流式的变形，进气口导入气流後，气流沿轮叶中心斜向发
散而导出。优点为体积小、安装施工方便，风量较一般离心大，但风
压小，常见于一般空调换气。理论设计噪音可降至最低，但需风机厂
有足够经验与设计能力。
4.横流
进口风量与吐出风量为平行，但不在同一轴线上。风量与风压为所有
风机最低，效率不及50%。特殊用途使用。
锋速达是水帘生产厂家|环保空调生产厂家|屋顶风机厂家|，锋速达承接规划：猪场降温|车间降温|厂房降温|猪场通风|车间通风|厂房通风|屋顶排风机|屋顶排热|厂房通风降温|车间通风降温|通风换气排热降温工程|屋顶风机安装|负压风机安装|水帘安装|环保空调安装|通风设备安装|通风降温设备|通风系统安装案例|通风降温系统|屋顶通风机|屋顶排风系统
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2问题的提出及分析
产生喘振的原因主要有以下几点：
（1）机组流道缩小，造成效率降低
停机检查，叶轮及流道内污垢较多，对蜗壳及叶轮进行清洗后开机试车运行仍未见好转；
（2）机组出气口堵塞
检查雾滴捕集器内的丝网，未见异常；
（3）机组内部通道发生堵塞
将空气冷却器拆出检查，发现铝翅片间布满灰尘，空气冷却器堵塞严重。但是此类型翅片强度极低，在清洗时容易造成翅片倒伏，影响换热效果及清洗效果。必须更换冷却器芯体。
同时经过对机组拆检发现，由于空气冷却器芯体密封胶条老化脆断造成热空气短路致使送气温度升高；由于空气冷却器芯体被尘埃堵塞提高了吸、排气阻力使机组效率下降；而中冷器的尘埃灰垢被压缩空气带入二级叶轮并附着在上面使流道状况恶劣引起压缩空气旋转脱离，严重时便出现了喘振。由此可见，机组出现异常的主要原因是空气冷却器故障。
在空气冷却器出现短路时，曾试图用聚四氟板（耐高温、不易老化）来代替胶条，但实际效果不太理想。因为密封胶条呈倒“V”字形扣在冷却器的挡风板上，而冷却器芯体长3.6米，一端固定。当压缩空气吹向芯体时，造成芯体漂移，使密封用聚四氟板移至出气口，挡住部分出气口，同时造成密封垫被破坏，引起短路。故决定更新空气冷却器芯体。
由于此设备为进口设备，如果进口空气冷却器，一是生产周期长，二是造价较高，为了生产急需，同时鉴于上述冷却器的缺点，最终提出了改变冷却器的结构形式且由自己制造。
3对策
对原有的冷却器形式进行分析，当空压机工作时，造成冷却器芯体受力。按材料力学公式建立模型，见图1。可以计算出芯体的漂移距离为20mm。而实际冷却器芯体密封垫与排气口的距离为15mm。
经过借鉴其他冷却器的形式，决定采用如下的结构形式：
（1）将整体铝翅片串片式的结构改为铜翅片缠绕式结构，提高翅片强度便于今后清洗。增加传热系数。加强制冷效果。
（2）在有效的空间内增加换热管数量，保证并提高冷却效果。
（3）改变原来的密封形式。在壳体上焊接挡风板，并将不锈钢弹簧板固定在挡风板上，利用空气的压力将密封片紧紧压在冷却器的上下支撑板上。
（4）在壳体上焊接轨道，在芯体上安装滚轮方便拆装。
（5）在冷却器进出口安装压力表，便于随时检查冷却器的情况，以确保机组正常运行。
在确定上述方案后，先在后冷却器芯体上试验。经过对壳体及原冷却器芯体的精确测量，设计出图纸，再经过认真核对尺寸，将图纸上未反映出的设计思路重新进行了修正。后冷却器芯体首先制作完成。结构见图2。安装完成后经开机检验，进出冷却器压差降为0.0025MPa，比原来低0.015MPa。同时解决了后冷却器芯体串气的问题。在筒体上焊接完后，由于此设备属于压力容器，对所有焊缝进行了无损探伤，合格后投入使用。
在更新后冷却器芯体后，经实际运行，机组的喘振周期延长，但还有喘振现象。经过对中间冷却器芯体检查发现，堵塞现象严重，经过加前后压力表观察，发现前后压差达到0.04MPa。而二级的吸入压力较低，这很可能是造成喘振的重要原因。经过对中间冷却器芯体认真测量绘制图纸并制作完成后，安装试车，压降为0.003MPa，比原来低0.037MPa。效果明显。而且整体单耗降低。机组运行至今再未产生喘振现象。
4防范措施
在上述改造完成后，为了避免上述现象的再次发生，认真检查了吸风工程。该吸风工程为设备厂家提出的三级过滤工程，而同类型机组使用四级过滤，且过滤精度也比此机组高。用尘埃粒子计数器检测空气洁净度与同类型的机组相比效果较差（见表1）。根据检测的结果，发现主要是一级过滤效果不理想（尤其在小粒子方面），决定在吸风室一级与二级过滤介质间再增加一层粗效过滤器（DV3）作为改造后的一级过滤，以便提高过滤能力，从而提高了空气洁净度。改造后，检测的空气净化度达到同类型机组的水平，检测结果见表1。同时在操作规程中制定了详细的措施，每半年监测一次洁净度，如发现变化，及时更换介质，从而确保洁净度。避免上述现象的再次发生。
表1改造前、后此机组与相同类型机组过滤效果比较
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那何谓风机?
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一方为进气口(为负压)，一方为出气口(正压)。
以进气口接上风管，在负压端做吸气，称为通风机，如一般烧
烤店烤网上方的吸气风管，与他所连接的就是通风机。
以出气口接上风管，在正压端做出气，称为送风机，如可见的
各式接械设备冷却、水池曝气。基本上通风机、送风机指的都是风
机，依据作用不同，我们所给予的细分方法。而各种用途所运用的风
机皆不同，进而可依风压、构造、型式、运用等方式做出更详细的区
分，让使用者更容易了解与选用需求风机。
在此我们一并厘清风机与压缩机的差别，且介绍几款机种做简易的认识。
以风压做区分
在此我们一并分清风机与压缩机的差别。
种类风机压缩机
(Compressor)风机
(Fan)鼓风机
(Blower)压力范围压力<0.1Kg/cm2
(104mmAq)0.1<压力<1Kg/ cm2
(104mmAq)压力>1Kg/cm2
(104mmAq)
特别说明一个概念，风压与风量无直接关系但与其它变因有间接关
系。
风机与压缩机的分水岭为1kgf/cm2，约为一个大气压力，此压力大小
约为静止的水下10公尺处的压力。
以构造做区分
1.轴流
气流垂直叶轮流动。如一般家用电风扇即是，地下隧道上方的通风机
亦是。优点为风量大，安装配管简单，或不需配管。效率高，可高速
运转。缺点为噪音高，风压小，无法做长距离的气流输送，叶轮会因
空气灰尘或厂房化学粉尘而造成毁损。可见于一般厂房、畜牧农舍的
整体换气。
2.离心
风机运转时，气流由叶轮中心被吸入，叶轮使气流带有离心惯性，沿
叶轮方向放射流出，顺着螺旋外壳被导出风机，此类称为离心式。常
见于各种空调使用、厨房油烟、产业通风、机械降温、粉粒体运输。
因其风压与风量依设计能力变化较多，效率为相对高的设计，常见于
产业使用。
依叶轮结构设计，离心式常见类型可大略分为三类
a.多翼式(叶轮前倾)
优点为运转风量大，多用于小型风扇，做单纯的换气使用，最常见于
空调换气。轮叶数高。但压力小，效率差，无法做高强度运转，在多
粉尘或多油烟量的场所使用时，叶轮容易沾染污染物，致气流阻碍过
高，效率会变得更差。
b.径向式（直翼式）
构造单纯，可用于一般空气外之粉尘或粒体的输送，叶轮磨耗速度较
多，多翼式慢，且容易换装修理，叶轮强度普遍高，可用于高强度运
转。
c.透浦式(叶轮后倾)
在风机制造厂的专业能力足够时，透浦式风机能设计适用于全风压范
围，即低、中、高压，高转速等运用，效率为三者中最高，因此常见
于业界使用。所需的动能随风量递增而增加，较多翼式安全许多。
d.翼截式(叶轮后倾）
此系透浦式之改良型，其叶片依飞机翼型制造，效率高。其噪音亦为所有机
种中之最低者，适用於一般之通风设备，如办公大楼或工厂之空气调节，各
种窑炉之送风等。
e.定载式
叶轮叶片为 S 型，系透浦式与多翼式之综合改良型，具有定载性，
故通称定载式，其叶轮容许粉粒进入，适用於一般排气换气及窑炉之
循环风扇、空调加压等。
3.斜流
斜流式为轴流式的变形，进气口导入气流後，气流沿轮叶中心斜向发
散而导出。优点为体积小、安装施工方便，风量较一般离心大，但风
压小，常见于一般空调换气。理论设计噪音可降至最低，但需风机厂
有足够经验与设计能力。
4.横流
进口风量与吐出风量为平行，但不在同一轴线上。风量与风压为所有
风机最低，效率不及50%。特殊用途使用。
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