軸流風機（axial flow fan），又稱為局部通風機，軸流風機之所以稱為“軸流式”，是因為氣體平行于風機軸流動。一種利用旋轉葉輪將能量傳遞給氣流，并輸送氣流或提高氣流壓能的送風機械。
20世紀30年代，丹麥和德國就開始試制火力發電廠鍋爐用軸流風機，隨著對能源需求的不斷增長而不斷發展。根據葉片的形狀可分為可逆轉的與不可逆轉兩種類型，根據用途可分為防爆風機、防腐風機、防爆防腐、專用軸流風機、普通風機等類型。他主要由葉輪、導葉、外殼、集流器、疏流罩和擴散器等零部件構成。工作時，氣流沿軸向進入葉片的流道，氣流在葉輪中的流動和在螺旋面上的流動相似，借助葉片的升力來獲得壓能（軸流式風機葉片的工作方式與飛機的機翼類似，但后者是將升力向上作用于機翼上并支撐飛機的重量，而軸流式風機則位置固定并使空氣移動），最后氣流經后導葉沿軸向離開葉輪。不同于一般的風機，它的電機和風葉都在一個圓筒里，外形就是一個筒形，用于局部通風，安裝方便，通風換氣效果明顯、安全，可以接風筒把風送到指定的區域，軸流風機通常用在流量要求較高而壓力要求較低的場合。多應用于煤礦、金屬礦、有色金屬電爐冶煉，退火爐內氣體循環，啤酒生產線、窯爐內高溫通風及高溫氣體輸送等領域。
發展簡介
20世紀30年代，丹麥和德國就開始試制火力發電廠鍋爐用軸流風機。當時，研制成功的軸流風機葉輪上的葉片是固定的；1948年，丹麥諾文科風機公司，在世界上首先研制成功在運轉中可以調節動葉片節距的伐列克斯（VARIAX）型軸流風機，這種軸流風機20世紀50年代在歐洲廣泛采用；至20世紀70年代中葉，該廠共生產了930臺伐列克斯型軸流風機。隨著鍋爐容量的增長，該公司研制了輪轂直徑為2240毫米的超大型伐列克斯型風機，供120-130萬千瓦機組使用。
40多年來，動葉可調軸流風機已在德國、法國、瑞典、美國、蘇聯、日本等國被廣泛應用。1949年，西德就在電廠鍋爐上采用動葉可調或靜葉可調的軸流風機作為送、引風機，后期幾乎所有的大容量鍋爐都采用軸流風機；20世紀60年代，法國投產的20臺25萬千瓦機組中，有19臺是采用動葉可變節距軸流風機；20世紀60年代中葉，日本引進外國軸流風機先進技術，發展本國的軸流風機系列；20世紀60年代后期，蘇聯開始研制30-120萬千瓦機組配套用的軸流風機系列；20世紀70年代初，美國電力工業開始吸取西歐各國的先進經驗，轉向采用動葉可變節距軸流風機， 先后引進其他國家軸流風機技術專利或自行研究設計制造軸流風機系列，并設立大型試驗臺，發展較快。從1974年到1975年，美國上述幾家風機公司就接受了150多臺軸流風機的訂貨，而且有繼續增長的趨勢。
中國的鼓風機廠引進丹麥諾文科（NOVENCO）公司、德國TLT公司、KKK公司等專利技術所生產的軸流風機，已能滿足200、300MW及600MW機組火力發電廠鍋爐對送引風機的要求。隨著對能源需求的不斷增長，電力工業的發展速度亦不斷加快，大容量鍋爐使用動葉可調軸流風機已成為發展的趨勢。
工作原理
當葉輪在原動機的驅動下旋轉時，氣體通過進氣室沿軸向被葉輪吸入。葉輪通過葉片將原動機的機械能傳給氣體，氣體在葉輪中獲得能量后流入導葉。進入導葉的氣流主要是沿軸向運動，同時還伴有旋轉運動。導葉將偏轉氣流方向變為軸向流動，同時將氣體導入擴壓管，進一步將氣體動能轉換為壓力能。隨后氣流通過擴壓器和導流器進一步將動能轉換為壓力能，最后使具有較高能量的氣流均勻的流出風機進入管道。于氣體不斷流出的同時，風機進口氣體連續被吸入。
種類
軸流風機種類較多，有多種分類方式，根據布置形式可分為立式、臥式和傾斜式三種；根據軸流風機產生的風壓不同可分為低壓風機（風機全壓小于500Pa），高壓風機（風機全壓大于等于500Pa）兩種類型；按材質分類可分為鋼制風機、玻璃鋼風機、塑料風機、PP風機，PVC風機，鎂合金風機、鋁風機、不銹鋼風機等；根據尺寸可分為兩種，小型低壓軸流風機，由葉輪、機殼等部件組成，通常安裝在建筑物的墻壁或天花板上；大型高壓軸流風機，由葉輪、機殼和傳動等部件組成。葉片均勻布置在輪轂上，數目一般為2~24。葉片越多，風壓越高；葉片安裝角一般為10°~45°，安裝角越大，風量和風壓越大；根據軸流風機的用途可分為防爆風機、防腐風機、防爆防腐、專用軸流風機、普通風機等類型。
組成部分
葉輪
葉輪是用來對流體作功提高流體能量的部件，是軸流風機中最關鍵的部件。它主要由葉片和輪轂組成，葉片多為機翼扭曲葉片，葉片與輪轂連接有多種方式，但總的原則葉片安裝角要能調整，般調整范圍在10~55°內；葉輪外徑、輪轂比（即輪轂直徑與葉輪外徑之比）、葉片數、葉輪結構和葉片的葉型對風機的性能有著較大的影響，其值通過試驗確定。對用作礦井主通風機的葉輪，現在一般要求風機反轉時，返風量大于60%，并有較高的效率。
導葉
導葉根據葉輪與導葉的相對位置分為前導葉、中導葉和后導葉。在第一級葉輪前的導聽叫前導葉，最后一級葉輪后的導葉叫后導葉，兩級葉輪間的導葉叫中導葉，導葉的作用是確定流體通過葉輪前或后的流動方向，減少流體流動的能量損失，對于后導葉還有將葉輪出口旋繞速度的動壓轉換成壓力能的作用，而前導葉若做成可轉動的還有可提高軸流風機改變.況能力,為了避免氣流通過時產生同期擾動引起強烈的噪音，要求導葉葉片數和動葉片數互為質數。導葉的葉型可以采用機翼形，也可用等厚度的圓弧板型。導葉高度與動葉要相適應，安裝在風機的外殼上。
集流器和疏流罩
集流器是葉輪前外殼上的圓弧段；疏流罩因結在芯部，罩在輪轂前面，其形狀為球面或橢球面。集流器和流流罩的作用是改善氣體進入風機的條件，使氣體在流入葉輪的過程中過流面積逐漸改變，以減少入口流動損失，提高風機效率。
擴散器
擴散器的作用是將流體的動能部分地轉換為壓力能，以提高風機的靜效率，它的結構形式有筒形和錐形兩種。
性能及特點
性能曲線
軸流風機的性能曲線特點為壓力性能曲線H-Q的右側相當隧銷，而左側呈馬鞍形，C點的左側為不穩定工作區；當流量減小時，所消耗功率N反而增大，當流量Q=0時，功率達到最大值；最高效率點的位置比較接近不穩定工況區的起始點C。如果軸流風機在不穩定工況區運行時，就會出現流量的脈動等一些不正常現象。有時這些脈動現象還相當別烈，流量Q和壓力H的大幅度波動使運轉噪聲增大，甚至風機和通風管道也會發生激烈地振動，這種現象稱為“喘振”。
旋轉脫流
軸流風機的葉片通常是流線型的，在沖角αg為零時，它的阻力主要為表面的摩擦力，而繞翼型的氣流仍保持其流線形狀。隨著沖角a的增大，在葉片的后緣附近產生渦流，而且氣流開始從上表面分離。葉片正常工況和脫流工況情況。當沖角α很小時，氣流分離點A才接近于后緣。但隨著沖角增大，分離點A向前移動，在升力增加的同時，尾部渦流變寬，阻力急劇增加，壓力迅速降低。此現象稱為軸流風機葉片的“脫流“或“失速”。此時如果沖角再增大，脫流現象將更為嚴重，甚至出現部分流道阻塞的情況。
旋轉脫流的特點為旋轉脫流的絕對轉向與葉輪轉向相同；旋轉脫流的絕對轉速小于葉輪的轉速，兩者大致保持比例關系；在軸流風機的性能曲線上，從最高壓力點向小流量側轉折向下，則表明旋轉脫流開始，從而始點到流量等于零的整個區間旋轉脫流始終存在；旋轉脫流的產生僅與葉片結構有關，而與外界管道、葉片的自然頻率無關；旋轉脫流的存在,對于風機的運行不一定有很顯著的影響；在整個葉片上發生旋轉脫流時能聽到明顯的節奏音響；旋轉脫流造成葉片附近的壓力波動，進氣側甚于出氣側。
旋轉脫流的危害是在軸流風機在進人不穩定工況區運行時,葉片上就有旋轉脫流產生。由于旋轉脫流造成葉片流道的阻塞而使葉片前后的壓力產生變化，改變了葉片原來的受力關系。由于葉片依次經過脫流失速區，受到交變力的作用,這種交變力使葉片產生疲勞。同時由于葉片本身存在固有的振動頻率，葉片每經過一次脫流區就要受到一次激振力的作用。當這一激振力的作用頻率與葉片的固有頻率相等時，將使葉片發生共振，葉片的切應力顯著增加,甚至可達幾十倍以上而使葉片很快斷裂。一旦有一個葉片斷裂,軸流風機的其余葉片將可能全部被打斷。因此，軸流風機長期在不穩定工況區運行時，易使葉片疲勞斷裂，造成嚴重事故。運行操作人員在運行中應力求避免使軸流風機在不穩定工況區運行，一旦進入不穩定工況區，則應迅速脫離而恢復其穩定工況。
喘振
軸流風機在不穩定工況區運行時，還可能引起流量、壓力和電流的大幅度波動，噪聲顯著增加,有時風機和管道還會發生激烈的振動，這一現象稱為“喘振”。喘振的危害較大，嚴重時可造成風管和風機部件的損壞。
喘振發生的條件為軸流風機處于不穩定工況區運行，且運行點位于壓力性能曲線的上升區段；進、出口風道有足夠的容積,它與風機組合成為一個彈性的空氣動力系統，因而在風機的流動工況發生變化時，風道中引起相應的變化，需要一定的適應時間；系統的振蕩頻率與氣流擾動頻率合拍，發生共振。
喘振的特點為喘振時的振幅和頻率受風道系統容積的支配，但其不受形狀的影響。系統的容積越大，喘振的振幅也越大，振動也越強烈,但頻率越低。故此，可以通過縮小系統的容積來減輕喘振的激烈程度。此外，風機的轉速越高，喘振的程度越激烈。
調節方式
軸流式風機的運行調節有4種方式，動葉調節是通過改變風機葉片的角度，使風機的曲線發生改變，以改變風機的運行工作點，實現風量調節。葉片與氣流的角度或者葉片間距可以不可調或可調，可以改變葉片角度或間距是軸流式風機的主要優勢之一。動葉可調（VP）軸流式風機即指其葉片角度可以根據需要進行調節，以適應不同的工況需求。這種調節經濟性和安全性較好，每一個葉片角度對應一條曲線，且葉片角度的變化幾乎和風量成線性關系；節流調節的經濟性很差，所以軸流式風機不采用這種調節方式；變速調節是最經濟的調節方式，但需要配置電機變頻裝置或液力和器；進口靜葉調節時系統阻力不變，風量隨風機特性曲線的改變而改變，風機的工作點易進入不穩定工況區域。
應用領域
軸流風機用途較廣，適用于煤礦、金屬礦、有色金屬電爐冶煉，退火爐內氣體循環，啤酒生產線中麥芽床的通風換氣，窯爐內高溫通風及高溫氣體輸送等。此外，普通型軸流風機可用于工廠、倉庫、辦公室、住宅等場所的通風換氣；普通型軸流風機還可用于冷風機（空氣冷卻器）、蒸發器、冷凝器、噴霧降塵等場合。防腐、防爆型軸流風機采用防腐材料及防爆措施，并匹配防爆電機，可用于輸送易爆、易揮發、具有腐蝕性的氣體。
參考資料 >