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浅谈汽车厂涂装车间风机的选型一汽轿车股份有限公司 李会哲【摘要】：本文主要介绍了汽车涂装车间用风机的基本概念、主要参数、技术要求以及风机的选型。关键词：风机 选型 0 引言在汽车涂装线的设计过程中，针对风机的不同使用区域，同时根据国内外主要风机厂家的最新产品技术，分析现有涂装生产线的使用情况，与大家来共同探讨涂装车间用风机选型过程中应该关注的相关问题。1 风机概述风机是一种装有一个或多个叶片的通过轴旋转推动气流的机械。叶片将施加于轴上旋转的机械能，转变为推动气体流动的压力，从而实现气体的流动。美国机械工程师协会的实验标准将风机限定于“气流从进风口到出风口的过程中，气体密度的增加不超过7%。风机主要由三部分组成：叶轮、驱动部分、壳体。风机可分为离心式、轴流式、斜流式和横流式等类型。其中汽车厂涂装车间用的风机主要为离心式、轴流式。图1机翼式离心风机图2后倾型插入式风机2 风机的主要技术参数在风机选型过程中，从满足工艺条件要求和经济性运行角度出发，所关注的主要参数有：压力（包括全压和动压，国内设计主要参照全压）、风量、风机转速、轴功率和效率。2.1流量：风机的流量是指在单位时间内流过风机的气体容积。单位主要为m3/h。必须注意的是，风机的容积流量是特指风机“进口处”的容积流量。2.2全压：风机的全压定义为风机出口截面上的总压与进口截面上的总压之差。2.3动压：风机出口截面上气体的动能所表征的压力。2.4静压：气流中某一点的或充满气体的空间某点的绝对压力与大气压力之压力差，该点的压力高于大气压力时为正值，低于时则为负值。静压能作用于气体的各个方向，与速度无关，是气体中的潜能的量度。2.5转速：风机的转速是指风机叶轮单位时间内的旋转速度，一般称为角速度，习惯上用n表示，以每分钟的旋转数为单位（r/min)。2.6轴功率：风机的轴功率是指风机实际需要的功率。它包括风机的内功率和轴承及传动装置的机械损失。轴功率也被称为风机的输入功率，实际上是电机的输出功率。2.7风机的效率： (1)风机的全压内效率，风机的全压内效率等于风机全压有效功率与内部功率的比值。 (2)风机的静压内效率，风机的静压内效率等于风机静压有效功率与内部功率的比值。风机的全压内效率和风机的静压内效率是表征风机气动性能的重要参数。(3)风机全压效率，风机全压效率等于风机全压有效功率与轴功率的比值。 (4)风机静压效率，风机静压效率等于风机静压有效功率与轴功率的比值。 另外，还包括封闭静压、风机全敞口气体流量、应用范围等相关参数。3 涂装车间用风机的选型要求3.1. 涂装车间用风机的基本选型要求在涂装车间使用的风机，按照使用的不同区域，主要分为空调送风风机、喷漆室排风风机、烘干风机等三大类（不含尾面风机），在选型过程中，主要关注一下几个特性：1）噪声特性：风机运行时的噪声特性按AMCA(国际空气输送及控制协会)标准300-85“混响室内风机的噪声测试方法”测试的认证。2） 平衡特性：所有风机在装配后均应进行整机动平衡测试（符合ISO1940-G2.5标准）。3） 防爆特性：防爆风机应注明所采取的防爆措施，并提供所达到的防爆级别证书。防爆等级：AMCA-C级。4） 标识：设备颜色色标号为:符合汽车厂涂装车间统一颜色要求。 5） 环保节能：风机的选型过程中要考虑国家节能环保方面的相关政策和要求。3.2. 喷漆室排风机的选型要求现代汽车涂装车间喷漆室的送排风一般采用上送风下送 抽风的形式，空调送风经过文丘里结构后，通过减压间进入排风系统中。由于在文丘里结构中，空调风与循环水经过了充分混合，所以排风系统中所排空气的成分比较复杂，并且含有水分、溶剂等杂质。下面主要从排风风机、电机以及配件等相关方面进行阐述喷漆室排风风机的选型。3.2.1 排风机按照喷漆室排风系统的结构与特点，一般选用适用于工业用途的离心式排风机，排风机叶轮的材质应该采用304L不锈钢，壳体为低碳钢。所有的风机应该加以预处理，再涂两层环氧树脂漆，从而达到保护排风风机本体的目的。所选择的风机，一般运行要达到75的机械效率或更高，允许对静压中的变化量进行补偿。运行稳定点选择在其曲线垂向部分2/3以下处。风机的蜗壳采用碳钢板连续焊接而成，具有气密性和水密性，并设置加强框架以增加其刚度。提供用于进出风口风管连接的配对法兰。提供相匹配的进出风口软连接。图3喷漆室排风系统中的外摆式离心风机风机轮毂均是全轮毂，采用铸钢结构或焊接结构，用螺栓或铆钉固定到叶轮的支承板上。不允许将轮毂焊接到该支承板上。风机轮毂配有剖分式锥形锁紧衬套。轴应该在中心处钻孔，以便于对测速仪的读取。所选择的轴，工作时转速不超过临界速度的70。轴承选用具备减压功能的脂润滑。轴和轴承应按照相关要求与规定配备防护罩。所有的轴防护罩和轴承防护罩，应该可以不用工具而加以拆卸，在水平位置和垂直位置上应该有检查口可供常规振动测量探头伸入。轴承应该配备延长式加油嘴。所有的风机，在出厂前，就应该在传动和电机安装上去的状态下进行了动平衡校正。在现场施工过程中需要对风机：1、单个风机测量，2、在所有配套件安装到风机上再进行测量。出厂前进行的动平衡校正所采用的平衡配重，应该采用焊接方式固定上去。现场平衡使用到的平衡配重，应该采用螺栓固定上去。不允许用卡子或夹子等方法来将平衡配重固定。3.2.2. 排风机的电机和电机的机座所有电机都需带有轴承端盖，其定位应该做到向下。电机制造商应当提供要求的润滑剂释放阀。电机安装在反作用型转轴机座上，该机座的尺寸要比所选电机大两个型号。所有的转轴点和机座上的螺栓及其他硬件，在出厂之前就已经用防卡润滑油膏涂抹过。超过50马力的电动机不应该安装在支承机座之下，以便于拆卸。3.2.3. 排风机三角皮带传动装置传动采用可快速拆下结构。所有的轴和传动装置组成件应该先用防卡润滑油膏涂抹，再涂覆以防腐润滑油。尽可能将所有的皮带选择成互相匹配的。所有的传动装置装配时，应该在所有的轴、螺钉、螺栓和皮带轮上涂抹防卡润滑油膏。装配完成后，所有的传动装置部件外面应该涂覆以保护剂。所有的传动装置均应该进行动态平衡校正，平衡块应该用焊接方式固定。如果所选定的皮带型号导致传动装置上有超过6根的皮带，就应该选择剖面较大的皮带，以把皮带数量降低到6根或更少。驱动器和被驱动器的比例和轴中心距应当确保两驱动器有足够的皮带包角以便优化皮带寿命。传动装置应该在轴、轴承、传动装置和电机的上方安装可拆卸式保护罩/盖。3.2.4. 风机和电机的减震座风机和电机的机座安装在一个公共的钢结构机座上，该钢结构机座是安装在束缚型减震弹簧隔离器上，减振器应该设计得可均匀支承风机，并允许至少2cm的振动量。3.3 空调送风机的选型要求 送风空调一般集中布置到涂装车间的某一区域，在满足送风风量与风压要求的同时，要充分利用机组空间，同时要考虑到维修维护的便利性。3.3.1.风机根据现有生产线的运行经验，空调送风风机选用适用于工业上使用无蜗壳离心风机。入口处应当提供不锈钢网用螺栓连接至风机。在风机机壳中气流范围内不允许使用螺栓或锐性凸出物。风机包括底座支架，内外涂两层环氧漆。风机叶片的设计应属于非过载类型，后弯型或机翼式，双面，碳钢或铝。在制作过程中，对所有非不锈钢元件应当彻底经过高压冲洗以便去除所有油脂及灰尘，并在中涂喷漆前要经磷化处理。应该具备单独的风机及带有设备综合功能的现场测量。所有车间平衡配重应当被焊接在适当的位置，所有现场平衡配重应当被螺栓固定在适当的位置。不允许在平衡配重上使用夹子或卡子。风机进风口应有柔性连接。柔性接头应能经受典型的室内清洁用化学物品和高压水的冲洗。3.3.2. 电机所有的电机应该使得其轴承的端盖指向下。所有的供给风机的电机应于风机轴承支座方向有电气连接端子。所有电机安装时，电机轴的方向应当与风机轴面对的方向一致。电机供应商应提供注油嘴。应提供干油收集方式。收集容器是可以拆卸的，无须用工具对其清空。 3.3.3. 风机及电机减震座风机及电机应该固定于型钢座上。弹簧固定应该具有防滑片，并经调节螺栓进行标高的调节。弹簧的大小应该能够承受电机或风机的重量，而不致于对调节螺栓进行大的调节。3.4. 烘干风机的选型要求烘干炉的循环风主要从满足高温的环境要求，同时要考虑风机启动时的运行条件。在安装的过程中要注意与箱体联接位置的密封。3.4.1 烘干风机所有烘干风机均要求达到相关的防爆（防火花）要求。其所有零部件的材料应与所接触介质及其耐温温度相适应。风机具有轴伸以适应轴承托架和风机外壳之间隔热层。当风机的锥形进风口不直接安装在风机上时，应安置专用调整装置。表4 不同类型烘干风机的参数对比风量（m3/h)叶轮尺寸（英寸）风机类型转速（rpm）制动功率（kw）效率（%）230003.5插入式105716.3977.3后倾式110717.7570.6风机轴承应为重型结构，采用分体式轴承座，采用油脂润滑，以防止灰尘和湿气的污染。风机叶轮应为连续焊接于前盘和整块后板上的条形风轮叶片制成，轮毂应是螺接或铆接于后板上的铸钢件或焊接件，保证锥形进风口形成一个负压区。风机蜗壳应采用4mm以上的钢板连续焊接制成气密的涡壳，并支撑牢固以保证足够的刚度。风机内部不涂漆，锥形进风口不得涂漆，低碳钢应完全清除轧制鳞皮、锈蚀和焊碴等，并在出厂前涂一薄层非硅质防锈油。所有风机应备有入口保护罩，保护罩由不锈钢丝编织网制成。编织网的丝径不低于2mm，网孔不大于20mm。3.4.2.风机的电机和电机的机座所有电机应为全封闭冷却式T型结构，符合电机相关安全标准规范的规定。电机的功率应保证超过风机标态流量运行时至少10%的安全因数。3.4.3.风机三角皮带传动装置皮带轮应为便于更换的快速拆卸结构，材质为铸铁或铸钢。其节圆直径应超过电机皮带轮的40%。皮带轮也应进行动平衡检测和校正。皮带采用防静电型，并与皮带轮规格相匹配。皮带数量不得少于2根。如果经过计算皮带轮上的皮带数量超过4根，则应选择较大断面型号的皮带，最终将带轮上的皮带数量减少至4根或以下。所有“V”型皮带均应护以铰链式防护罩。防护罩焊接在角钢框架上。并用螺栓固定。皮带防护罩对应于风机轴端位置应设置观测孔，以便转速表的安装和读数。该孔同时设置盖板，盖板设计应能方便地手动开闭。3.4.4. 风机和电机的减震座风机底座采用电机下置结构方式，应能方便调整风机轴与电机轴之间的垂直距离以便调整皮带的松紧度。电机轴上应有止挡件，在皮带突然断开时可以有效保护电机。3.5 前处理、电泳排风风机的选型要求前处理、电泳排风属于工作区排风，在选型的时候主要要考虑防腐要求（前处理脱脂区的排风显碱性、磷化区的排风显酸性等）。3.5.1风机排风机选用适用于工业目的离心型风机。风机叶轮设计应当为非过载型，后向式，中空机翼式叶片设计。叶轮装配应为从入口端可拆卸型，因此入口的风管设计应带有一个可拆卸的线轴板。风机维修门应当以风机机壳的尺寸为基础尽可能大。无需工具也可将门拆除。门的密封条应当安装在门上，并且可以更换。风机叶片和所有低碳钢结构都应经预冲洗，磷化，并涂两层工业用瓷釉。所有风机的噪音级别不应超过85分贝。优先选择噪音少-转速慢的风机，以便使噪音级别达到最低。风机最底部设置最小DN25排水孔，并采用丝堵封闭。3.5.2风机电机所有工作区排风机电机都需带有轴承端盖，其定位应该做到向下。电机制造商应当提供要求的润滑剂释放阀。3.5.3三角皮带传动装置及电机底座所有工作区排风机的电机支座及三角皮带传动装置遵循喷漆室排风机的技术要求来做。3.5.4 风机及电机减震座：风机和电机的支座应该安装在一个公共的钢结构机座上，该钢结构支座是安装在束缚型减震弹簧隔离器上，减震器设计的应该能够均匀支撑风机，并允许至少2cm的振动量。4 风机型号选择的一般方法风机设备选型的主要任务是，根据通风设计参数在已有的风机系列产品中，选择适合风机型号、转速和与之相匹配的电机。所选的风机必需具有安全可靠，技术先进、经济技术指标良好等优点。在风机的服务年限内其工况点应在合理的工作范围之内。风机的通风能力应留有一定富余量。在最大设计风量时，轴流式风机的叶片安装角一般比允许使用最大值小5；风机的转速不大于额定值90%。正常情况下，主要风机不采用联合运转。 下面通过烘干风机选型的实际应用说明风机的选型步骤：4.1风机风量、全压的计算:a.风机工作风量的计算：Q=VF (Q:风机工作风量；V：风速；F：风道截面积)b.风机风压的计算：风压就是垂直于气流方向的平面所受到的风的压力。 根据伯努利方程得出的风压关系，风的动压为: wp=0.5rov (1) 其中wp为风压kN/m，ro为空气密度kg/m，v为风速m/s。 由于空气密度(ro)和重度(r)的关系为 r=rog, 因此有 ro=r/g。在(1)中使用这一关系，得到 wp=0.5rv/g (2) 在标准状态下(气压为1013 hPa, 温度为15C), 空气重度 r=0.01225 kN/m。纬度为45处的重力加速度g=9.8m/s, 我们得到 wp=v/1600 (3) 根据伯努利方程，空气在风管内流动时具有下列关系 p1+0.5v12=p2+0.5v22+H （伯努利方程） 式中 p1和 p2为 截面1和2处空气的静压，Pa v1和v2为 截面1和2处空气的流速，m/s 为空气的