鼓風機是指利用旋轉葉片與氣體的相互作用來壓縮與輸送氣體的機械。按工作原理可分為容積型和速度型兩種類型。容積型鼓風機的工作原理是做功部件在密閉結構的容器內，通過往復運動實現容積壓縮，對空氣做功鼓風。離心鼓風機是速度型鼓風機的一種，它的工作原理是采用扇面或葉輪并利用電機帶動空氣轉動，從而使從進風口吸人的氣流在機殼內作離心運動，再由出風口一側送出。
常見的鼓風機可劃分為羅茨鼓風機、螺桿鼓風機和離心鼓風機，離心鼓風機的典型代表有空氣懸浮離心鼓風機和磁懸浮鼓風機。離心鼓風機主要由下列六部分組成：電機、空氣過濾器、鼓風機本體、空氣室、底座（兼油箱）和滴油嘴。鼓風機內部又包含蝸殼、集流器和葉輪這三個主要部件。
鼓風機廣泛應用于城市污水、工業廢水等水處理工程、以及冶金、化工、水產養殖、氣力輸送及礦山浮選等行業和部門，鼓風機輸送介質以清潔空氣、清潔煤氣、二氧化硫及其他惰性氣體為主。也可按需生產輸送其他易燃、易爆、易蝕、有毒及特殊氣體。還可用于鍋爐和工業爐窯的通風和引風，空氣調節設備和家用電器設備中的冷卻和通風，谷物的烘干和選送;風洞風源和氣墊船的充氣和推進等。
歷史
鼓風技術是冶煉金屬過程中不可或缺的一部分。早在公元前3000年的中國就已出現了冶金術，在公元前500年左右，中國進入了鐵器時代，冶煉鐵器便成為了生產力發展水平的標志。冶鐵技術的進步也同時影響了鼓風設備的發展，在多種因素合力作用下鼓風技術表現出特有的發展脈絡。鼓風技術是將一定壓力的氣流鼓入爐內，使燃料充分燃燒，提高爐溫，提高冶煉效率。鼓風設備是鼓風技術實施的物質基礎。早期冶金可能使用自然風，后來隨著對高溫的需求而發展為強制鼓風。最早用于強制鼓風的器具是扇和吹管（橐）。根據中國的考古發掘材料，在青銅時代早期就已經出現較原始的鼓風設備，到了西周時期就已使用一座爐配四具鼓風器的冶煉設備，真正的冶鐵鼓風機械裝置是在春秋戰國時期，伴隨冶鐵術的進步而發展起來的。鼓風設備從最初的皮橐發展成了馬排、水排再到木扇、木風箱，其機械結構以及機械原動力呈現出由簡單到復雜再到小型化、簡單化的發展脈絡。
吹管屬于鼓風輔助器械，可產生較高的氣壓，但排氣量受限于肺活量，只適于小型冶煉。吹管的起源較早，使用也很廣，在古埃及、古代中國、印度、東南亞等地的金匠曾使用吹管鼓風。鼓風皮囊的出現第一次實現了鼓風性能的提升。鼓風皮囊依靠體重或肢體力量驅動，并且制作和使用都比較簡便。但是由于鼓風嘴不能伸進爐內，無法形成密閉結構，因此爐內氣壓依然會受到限制。為了提升更高的冶煉水平，就出現了能夠手動控制進風口開閉的鼓風皮囊。曾在印度、歐洲、中國、日本等地區的冶煉技術中使用。另一種提升性能的方法是安裝活門，利用氣流自動開閉使鼓風操作簡化。在中國、意大利、阿拉伯、葡萄牙等國家的考古資料中均出現過這種鼓風皮囊。同時也為畜力、水力鼓風的應用奠定了基礎。
中國東漢時期使用的畜力和水力鼓風，使鼓風性能又一次獲得大幅提升；之后鼓風器也開始向著提高效率、適用性及耐用性方向發展。《墨子·備穴》記載：“具爐橐，橐以牛皮爐有兩缶[fǒu]，以橋鼓之百十。”這種皮囊鼓風器是將牛皮蒙在缻[fǒu]上制成，采用兩個皮囊交替鼓風。古代歐洲曾長期使用一種楔形的木囊鼓風器，也稱為“手風琴式鼓風器”。用于冶煉、礦井通風，甚至用作水泵。
在希臘化時期的古代歐洲還出現過一種水壓式鼓風器。它是通過向容器內注水，將空氣排出，利用水的重力直接對空氣做功。這種鼓風器被稱為噴水管鼓風器，曾用于歐洲的冶煉場所。1736年，瑞士人特利瓦爾德就曾設計了此類型的鼓風器，還曾在18世紀瑞典達拉納省法倫銅礦大型銅廠里使用過。水壓式鼓風器結構簡單，結實耐用，但氣流中水蒸氣較多不利于冶煉。這種鼓風器僅在歐洲和阿拉伯地區使用，其他地區尚未發現。
隨著木工工具和加工工藝的進步，鼓風器演變成活塞式鼓風器，使用全木質封裝，可承受更高氣壓；采用水力或多人驅動，能產生更高的氣壓和流量；采用活塞式結構，機械效率高于皮囊式鼓風器，實現了鼓風器性能又一次大幅提升。這種活塞式鼓風器在古代中國、日本和歐洲都出現過，比如中國的木扇鼓風、日本的踏鞴鼓風、歐洲的楔形木扇等。這種平動活塞式鼓風器一直沿用至近代，是現代壓縮機的前身。馬達加斯加島曾出現過有一種巧妙的雙活塞鼓風筒，這種鼓風器在做往復運動時，一個活塞朝兩個方向都能鼓風，能夠形成連續的鼓風效果。中國傳統雙作用活塞式風箱便具備這種特點，在中國南宋時期刊刻的《演禽斗數三世相書》中，繪有兩幅簡單的風箱，這便是采用雙作用方形活塞式的風箱。
古代鼓風器的另一種類型就是離心式鼓風器，扇車就是這種鼓風器的代表。在中國南宋時期的《古今合璧事類備要》中就有使用水力驅動的扇車用于納涼的記載，《武經總要》也記載了用風扇車向地道中吹煙氣。《論金屬》中記載了16世紀歐洲扇車被用于礦井通風。日本也使用了封裝式扇車用于礦井下通風。
工作原理
根據不同的工作原理，鼓風機可分為容積型和速度型兩種類型。容積型鼓風機的工作原理是做功部件在密閉結構的容器內，通過往復運動實現容積壓縮，對空氣做功鼓風，能產生較高的靜壓。離心式鼓風機的工作原理與離心式通風機相似，只是空氣的壓縮過程通常是經過幾個工作葉輪（或稱幾級）在離心力的作用下進行的。鼓風機有一個高速轉動的轉子，轉子上的葉片帶動空氣高速運動，離心力使空氣在漸開線形狀的機殼內，沿著漸開線流向風機出口，高速的氣流具有一定的風壓。有開放式、半敞式和封閉式三種封裝方式。
使用操作
基本結構
離心式鼓風機
離心式鼓風機主要由下列六部分組成：電機、空氣過濾器、鼓風機本體、空氣室、底座（兼油箱）和滴油嘴。鼓風機內部又包含蝸殼、集流器和葉輪這三個主要部件。集流器可以將氣體導向葉輪，葉輪入口氣流狀況是由集流器的幾何形狀來保證的。集流器的形狀有很多種，主要是：筒形、錐形、筒錐形、弧形、筒弧形、弧錐形等。
葉輪一般有輪蓋、輪盤、葉片、軸盤四大部件組成，其結構的連接方式主要是焊接和鉚接。按照葉輪的出口不同的安裝角度，可分為徑向、前向和后向三種。葉輪是離心風機最重要的部分，由原動機驅動，是離心葉輪機械的心臟，負責由歐拉方程所描述的能量傳輸過程，離心葉輪內部的流動受葉輪旋轉和表面曲率的作用還伴有脫流、回流和二次流現象，從而使得葉輪內的流動變得復雜。葉輪內部流動狀況，直接影響著整級乃至整機的氣動性能和效率。
蝸殼主要是用來收集從葉輪出來的氣體，同時可以通過適度降低氣體速度將氣體的動能轉化為氣體的靜壓能，并引導氣體留出蝸殼出口。學者為了了解離心鼓風機內部的真實流動狀況，改進葉輪設計和蝸殼設計以提高性能和效率，針對離心葉輪和蝸殼做了基礎理論分析、實驗研究和數值模擬計算。
羅茨鼓風機
羅茨鼓風機主要由驅動端墻板、機殼、齒輪側墻板、定位軸承、齒輪、主油箱、從動葉輪部、主動葉輪部、注油杯、軸端骨架油封以及自由端軸承等零件組成，相關附件還包括進氣消聲器、空氣濾清器、傳動裝置、排氣消聲器、彈性接頭、泄壓閥裝置、壓力表、單向閥、底座、地腳螺栓等。
羅茨鼓風機外形為臥式結構，有皮帶輪傳動和聯軸器傳動兩種，進排氣口采用上進下排方式。機殼進排氣口遮壁線形成螺旋式結構，與葉輪頂部的直線構成三角形進排氣口；葉輪為兩葉直線型；主軸由電動機通過V型帶或聯軸器帶動，通過齒輪箱內同步齒輪的作用，使機體內的兩個葉型葉輪相向旋轉。
磁懸浮離心式鼓風機
磁懸浮離心式鼓風機的主要部件包括高效離心葉輪、磁懸浮軸承、同步永磁電機和專用變頻器四部分。葉輪是采用三元流設計方法，使用高強度鋁合金材料；永磁電動機采用磁懸浮軸承，最高轉速可達42000rpm；通過可控的電磁吸力使轉軸穩定地懸浮，在旋轉過程中轉軸不受任何機械阻力；用調節頻率的方法來控制永磁電機的轉速，進而控制鼓風機的流量。電機控制系統、磁懸浮控制系統以及整機控制系統合為一體。
主要分類
羅茨鼓風機
羅茨鼓風機屬于容積式鼓風機，是回轉式鼓風機的一種，利用兩個葉形轉子或三個葉形轉子在氣缸內做相對運動來輸送氣體。通過一對同步齒輪的嚙合傳動，由于轉子的不斷旋轉，被抽氣體從進氣口吸入到轉子與泵殼之間的空間內，再經排氣口排出，氣體經羅茨風機沒有內壓縮過程。羅茨鼓風機具有零部件少、體積小、穩定性好、結構緊湊等優點，廣泛應用于化工、半導體、紡織等行業。羅茨鼓風機常用在中小型的硫酸廠。羅茨鼓風機具有往復式壓氣機能夠保持轉速與風量間正比關系的特點，即在轉速一定時風壓稍有變化，送風量可保持不變；同時也具有離心式鼓風機轉速高、不用氣閥和曲軸、重量較輕、應用方便等優點。缺點是出口受阻礙時，容易導致壓力升高，甚至造成機器本身損壞。隨著使用時間的推移，兩只轉子間的間隙、轉子與機殼間的間隙會逐漸擴大，從而導致送風量下降。
單極高速離心鼓風機
單極高速離心鼓風機是進入20世紀90年代，隨著“三元流動理論”在離心式壓縮機和鼓風機設計上的應用而發展起來的產品。單極高速離心鼓風機在設計上采用了三元流動設計理論，使單極離心式鼓風機效率高達82%以上，遠優于多極離心鼓風機，在結構上采用了軸向進氣導葉調節裝置，在恒定壓力下，流量調節為額定電流的65%~105%，單臺流量調節范圍45%-100%，使得在低負荷條件下運行也有較高的效率，這是低速多極鼓風機和羅茨鼓風機所沒有的優點。由于單極高速離心鼓風機具有體積小、重量輕、效率高、節約能源、性能范圍調節廣泛和自動化水平高等特點，目前已是污水處理行業曝氣鼓風機的主流產品。
多級離心鼓風機
離心鼓風機又稱透平鼓風機，氣體在旋轉的葉輪作用下，獲得壓力和流速的增大，可以實現連續送風。其工作原理為當電機轉動從而帶動風機葉輪旋轉，氣體在離心力的作用下甩出并改變流向，動能轉換為靜壓能，從排氣口排出氣體，同時在葉輪間形成一定負壓，使外界氣體在大氣壓的作用下補入，達到連續鼓風的目的。離心鼓風機根據葉輪數量分為多級離心鼓風機和單級離心鼓風機。多級低速離心鼓風機正常是指轉子在2只或2只以上的葉輪串聯在同一根主軸上，至多可有八級風葉，轉子轉速為3000~3600r/min的離心式鼓風機。離心鼓風機一般選用進口節流調節流量與壓力，使風機在較低的功率下運行，不需要放風調節，且能保持同額定工況基本相同的高效率，用于壓力流量都不穩定的工況。
多級離心鼓風機的送氣量一般較大，但所產生的風壓不高，出口表壓一般≤110kPa，流量一般在130m/min左右。與羅茨鼓風機相比，低速多級離心鼓風機由于具有噪聲較低、風機運行平穩可靠、效率較高等優點，自20世紀80年代起，部分國家的污水處理廠逐漸用多級離心鼓風機取代了羅茨鼓風機，但仍存在體積大、質量重、流量調節性能差、效率偏低、能耗大等弊端。
高爐鼓風機
目前的高爐鼓風機均采用葉片式風機，主要有離心式和軸流式兩大類。離心鼓風機具有結構簡單，運行可靠，設計點效率高，噪聲較小等優點。離心式高爐鼓風機在中國有比較成熟的制造和使用經驗，400m3以下的高爐在工業落后的地區和國家使用較為廣泛。但隨著高爐的增大，離心鼓風機的調節損失、外形尺寸及風機重量等都有較大幅度的增加，這就給制造、運輸、安裝和維護等帶來很大的困難，而且同時還受到旋轉件——葉輪材料強度、主軸剛度、電機啟動等因素的限制，又使該風機運行的可靠性和經濟性有所降低。而軸流式鼓風機具有結構緊湊、體積小、重量輕、負荷調節性好、使用范圍寬、風機轉動慣量小、電機易啟動等特點，所以在大型化和現代化高爐上被廣泛使用。中國在500m3以上的高爐中廣泛采用了軸流鼓風機，在制造和運行方面也積累了一定的經驗。
磁懸浮鼓風機
磁懸浮鼓風機主要采用的是磁懸浮軸承、高速永磁電機和三元流葉輪等技術。通過在電機主軸兩端添加磁場讓其懸浮，省去傳統的齒輪箱和傳動機，葉輪與電機直接連接，從而實現高效率、高精度、無摩擦和全程可控運行。同時，在高速永磁電機的轉子上安裝了永磁體，使三相電流通入定子繞組形成旋轉磁場并帶動轉子旋轉，實現了轉子和磁極的旋轉速度相等；而它的三元流葉輪采用的是全三元流后彎式設計，工況范圍寬廣。
磁懸浮鼓風機對變頻器、高速電機、磁性軸承控制系統和配有微處理器控制盤等都進行了一體化設計，集中運行處理，鼓風機的轉子被垂直放置于磁懸浮軸承控制器上并通過透平磁懸浮軸承設備連接。它的核心技術是磁懸浮軸承和永磁電機技術，直接在電機軸的延伸端上安裝鼓風機葉輪，由高速電機直接驅動且不需要添加增速器和聯軸器，通過變頻器來調整電機轉速。風機整體采用撬裝結構，布置緊湊且安裝便捷。葉輪采用的是高強度鋁/鈦合金，經過100%X射線探傷和115%超轉速試驗，確保了電機的高校可靠運轉。風機的主要功能是實現鼓風，隨著轉子軸一同做高速旋轉的葉輪帶動空氣，對空氣做功。空氣在蝸殼的導向與增壓作用下成為具有一定流速與壓力的氣體，最后從蝸殼的出氣口鼓出，從而讓風機鼓風，實現一定壓力和流量氣體的輸送。
磁懸浮鼓風機由于采用磁軸承支撐和高速直驅的工作方式，相比于傳統鼓風機可以顯著提高工作效率，具有清潔、靜音、維護費用低，無需油膜潤滑等優點，利用高速電動機直接驅動渦輪的方式，可省略鼓風機的增速箱及供油系統，使得鼓風機系統結構更加緊湊。
空氣懸浮離心鼓風機
空氣懸浮離心鼓風機是采用航天海鷹技術生產的新型鼓風機，它具有高效空氣懸浮軸承、永磁高速電機及變頻系統、航空三元流離心高精度葉輪、變頻驅動與自動控制五大核心技術。無需齒輪箱增速及聯軸器，由高速電機直接驅動，采用變頻器直接調速，鼓風機葉輪直接與電機相連,軸被懸浮于空氣軸承中。無物理接觸點和齒輪增速系統,故空氣懸浮鼓風機具有高效、節能、低噪音、運行可靠和長期無需維修保養的特點。同時，采用一體化緊湊型設計，集葉輪、高速電機、變頻器、空氣軸承及控制系統于一體,提高安裝、操作的便利性。
關鍵技術
磁懸浮技術
磁懸浮離心式鼓風機是將磁懸浮軸承技術和高速電機技術融入傳統風機而形成的一種高效、環保、節能的新型鼓風機。磁懸浮軸承是一種新型的高性能軸承，它利用磁場力使轉子穩定懸浮在空中且轉子位置可以通過控制系統進行控制。與傳統軸承相比，主動磁懸浮軸承具有無機械接觸、無需潤滑、環境適應能力強、功耗低、轉子轉速高、系統可控性強等優越的性能。
變頻技術
鼓風機是污水處理系統中重要的設備之一，其核心部件為壓縮機，是用來輸送氣體的。電耗大、運行成本高是污水處理廠普遍存在的問題。為降低污水處理過程設備的能耗，對鼓風機進行了變頻節能改造，以PLC作為核心，利用變頻器、傳感器等實現鼓風機的節能控制，電能節能率可達20％～60％。隨著污水處理控制系統的自動化水平的提高，污水處理廠的自動控制系統已經廣泛采用集散式計算機監控系統，應用了自動化程度較高的檢測儀表，各種新工藝，新設備大量出現并得到應用。
應用領域
離心鼓風機廣泛應用于城市污水、工業廢水等水處理工程、以及冶金、化工、水產養殖、氣力輸送及礦山浮選等行業和部門，用以輸送空氣或其他無毒、無腐蝕性的氣體，還可用于鍋爐和工業爐窯的通風和引風；空氣調節設備和家用電器設備中的冷卻和通風；谷物的烘干和選送；風洞風源和氣墊船的充氣和推進等。中國工業領域對離心鼓風機需求在不斷增加，市場規模隨之持續擴大，尤其是在環保產業，如污水處理、大氣治理、廢氣處理等領域，對離心鼓風機的需求增長較為顯著。隨著中國對節能減排的重視和市場的漸趨成熟，以空氣懸浮離心式鼓風機、磁懸浮鼓風機為代表的高端產品，成為了中國未來重點發展的產品布局。
發展趨勢
中國鼓風機行業已進入成熟期，行業競爭格局初步形成。處于成熟期的企業服務標準化程度高，市場競爭激烈，各企業傾向通過橫向并購來擴大其市場份額、提升市場地位。截至2023年，鼓風機行業兼并重組動因主要包括橫向整合和多元化經營，其目的是為了克服企業負外部性，減少競爭，增強對市場的控制力。
從應用領域來看，中國鼓風機主要應用在環保、化工、冶金、電力等行業，隨著中國節能環保政策的有效實施以及行業技術水平的不斷進步，鼓風機設備的能效需求日益提高。磁懸浮鼓風機具有節能高效、低噪音等優勢，因此產品需求也會在未來獲得提升；同時，鼓風機也將越來越多地運用到環保行業中。
節能改造
高爐鼓風機在高爐系統冶煉過程中起著關鍵性作用，但在整個冶煉過程中會消耗巨大的能源，約有80％電力消耗為鼓風機消耗。主要是因為無法做到精確控制防喘振閥筒位．不能保證高爐生產的穩定性和有效保護風機的安全．在工藝強擾動下不能有效防止喘振現象的發生，供風穩定性差；風機性能范圍沒有得到充分發揮，導致風機鼓風能力大干高爐冶煉需求，造成“大馬拉小車“現象，存在長期大量放風運行等問題，導致能耗浪費嚴重。
隨著中國節能減排力度不斷加大，對高爐冶煉過程中的能源消耗提出了更高要求。高爐鼓風機節能技術通過對風機軟件控制系統進行優化，采用了PCBB控制技術，使用氣體壓縮能量頭計算來精確補償風機喘振性能曲線隨氣溫的變化；針對防喘振控制工藝的特殊需求，采用專用的智能化控制模塊來取代原有的控制器。同時對高爐鼓風機實施變頻改造，以達到減小風機啟動電流、減少能源浪費的效果。相對于高爐控制系統優化，高爐變頻控制雖一次性成本投入高。但收益時間長，具有更廣的應用前景。
降噪優化
離心風機以其壓力系數大、工作效率高、尺寸小以及拆裝方便等特點，被廣泛地應用在國民經濟的各個領域和日常生活的諸多方面。隨著科技的進步，人們對離心風機的性能要求越來越高，離心風機逐漸向著高轉速、高性能的方向發展，以此而產生的氣動噪聲逐漸成為影響設備可靠性和使用舒適度的重要因素。
離心風機的噪聲主要由氣動噪聲、機械噪聲與電磁噪聲組成，氣動噪聲作為風機噪聲的主要組成成分，相比于氣動噪聲，機械噪聲與電磁噪聲基本可以忽略不計。通過采用離心風機葉輪結構的優化、設計多流道形式的導流板、設計階梯結構的蝸殼以及吸聲隔音優化技術，分別對鼓風機的進氣、出氣、放空、供氣主功能區、電控電氣區進行對應降噪結構研究，降噪效果獲得了顯著成果。
參考資料 >
2023年中國鼓風機行業細分領域發展現狀及前景分析 離心鼓風機將重點布局在環保領域【組圖】.新浪財經.2023-11-28
佩奇帶你認識鼓風機的前世今生~.人民號.2023-11-29
「前瞻解讀」2023-2028年中國鼓風機行業競爭及產業鏈分析.百家號.2023-11-29
【投資視角】2023年中國鼓風機行業投融資現狀及兼并重組分析 投融資熱度波動變化.前瞻產業研究所.2023-11-29