風(fēng)機(jī)是輸入機(jī)械能轉(zhuǎn)化為壓力勢能，通過提高氣體壓力來輸送氣體的機(jī)械。我們通常將排氣壓力小于200kPa的流體設(shè)備統(tǒng)稱為風(fēng)機(jī)，通常所說的風(fēng)機(jī)包括通風(fēng)機(jī)，鼓風(fēng)機(jī)。

風(fēng)機(jī)作為工業(yè)三大通用設(shè)備之一，在工業(yè)生產(chǎn)的過程中起到了至關(guān)重要的作用，主要應(yīng)用于動(dòng)力輸送、通風(fēng)換氣以及助燃介質(zhì)。同時(shí)風(fēng)機(jī)也承擔(dān)了工業(yè)生產(chǎn)中10-30%甚至更高的電能消耗。

發(fā)展歷史

風(fēng)機(jī)的發(fā)明最早可以追溯到中國的公元前，那時(shí)中國就已制造出簡單的木制礱谷風(fēng)車，它的作用原理與現(xiàn)代離心風(fēng)機(jī)基本相同，通過手動(dòng)輸入機(jī)械能轉(zhuǎn)化為空氣動(dòng)能，用途也和現(xiàn)代風(fēng)機(jī)極為相似，篩選出糧食表皮并輸送出來。一直到1862年，西方國家開始發(fā)明離心風(fēng)機(jī)，此后經(jīng)過一百多年的時(shí)間，風(fēng)機(jī)才逐漸演變成現(xiàn)代所使用的樣子。

設(shè)備分類

現(xiàn)代風(fēng)機(jī)根據(jù)氣體流動(dòng)的方向可以分為離心風(fēng)機(jī)、軸流風(fēng)機(jī)和回轉(zhuǎn)風(fēng)機(jī)三種，三種類型風(fēng)機(jī)對(duì)比如下：

1.軸流風(fēng)機(jī)。氣流軸向進(jìn)入風(fēng)機(jī)的葉輪,近似地在圓柱形表面上沿軸線方向流動(dòng)。軸流風(fēng)機(jī)的結(jié)構(gòu)較簡單，其用途也較為單一，一般只用于通風(fēng)換氣的場所。其排氣風(fēng)壓較低，計(jì)算效率時(shí)一般可將其視為不可壓縮流體，因此效率較高，不在磁懸浮鼓風(fēng)機(jī)改造范圍之內(nèi)。

2回轉(zhuǎn)風(fēng)機(jī)。利用轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)改變氣室容積來進(jìn)行工作。羅茨風(fēng)機(jī)屬于回轉(zhuǎn)風(fēng)機(jī)，是目前應(yīng)用磁懸浮鼓風(fēng)機(jī)節(jié)能改造的主要對(duì)象，羅茨風(fēng)機(jī)廣泛應(yīng)用于氣固兩相流氣力輸送、污水曝氣處理等工藝，因其噪音大、能效低、使用環(huán)境污染大等原因，羅茨風(fēng)機(jī)的節(jié)能改造成為了最主要的改造目標(biāo)。

1.離心風(fēng)機(jī)。氣流軸向進(jìn)入風(fēng)機(jī)的葉輪后主要沿徑向流動(dòng)。這類風(fēng)機(jī)根據(jù)離心作用的原理制成,產(chǎn)品包括離心通風(fēng)機(jī)、離心鼓風(fēng)機(jī)和離心壓縮機(jī)。磁懸浮鼓風(fēng)機(jī)按照上述分類屬于離心式鼓風(fēng)機(jī)，但其葉輪為鈦合金材質(zhì)，采用三元流設(shè)計(jì)，減少氣體流動(dòng)阻力，軸承為磁懸浮軸承，主軸與軸承之間零接觸，相比普通軸承減少了機(jī)械摩擦，同時(shí)也減少了潤滑油的使用，并實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)代化智能控制以及遠(yuǎn)程監(jiān)測。相比普通的離心風(fēng)機(jī)運(yùn)行效率高，智能化高，現(xiàn)代化程度更高。

節(jié)能分析

目前應(yīng)用磁懸浮鼓風(fēng)機(jī)改造替換的主要對(duì)象是羅茨風(fēng)機(jī)，對(duì)比羅茨風(fēng)機(jī)，磁懸浮鼓風(fēng)機(jī)的節(jié)能主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

應(yīng)用磁懸浮軸承，利用磁性原理使電機(jī)和葉輪的主軸懸浮，無接觸、無摩擦也無需潤滑，完全消除了軸承部分的機(jī)械磨損，此部分節(jié)能率約5%。

葉輪采用三元流設(shè)計(jì)，材質(zhì)使用高強(qiáng)度航空鍛造鋁合金或鈦合金 ，相比傳統(tǒng)離心風(fēng)機(jī)葉輪大大降低流動(dòng)阻力，從而提高運(yùn)行效率，而羅茨風(fēng)機(jī)的變?nèi)莘e運(yùn)行方式，隨著運(yùn)行壓力的升高，內(nèi)泄漏增加，運(yùn)行效率低下，排氣壓力80kPa的羅茨風(fēng)機(jī)其絕熱效率僅60%左右，磁懸浮鼓風(fēng)機(jī)的絕熱效率可達(dá)80%-90%。

采用高速直驅(qū)永磁同步電機(jī)，電機(jī)效率可達(dá)97%，相比普通三相異步電機(jī)效率高出8~10%，高速直驅(qū)的傳動(dòng)方式相比齒輪或者皮帶減少機(jī)械摩擦，在變頻工作狀態(tài)下永磁電機(jī)也更省電。

改造對(duì)比

對(duì)比傳統(tǒng)工業(yè)風(fēng)機(jī)，使用磁懸浮風(fēng)機(jī)改造后除產(chǎn)生非?？捎^的節(jié)能收益之外，較低的噪音，美觀大方的外形以及智能化的操作界面等優(yōu)勢也大大優(yōu)于工業(yè)領(lǐng)域的傳統(tǒng)風(fēng)機(jī)。以羅茨風(fēng)機(jī)改造為例，改造前后的對(duì)比情況如下所示：

作者小結(jié)

2020年12月31日，國家發(fā)展改革委、科技部、工業(yè)和信息化部、自然資源部四部門聯(lián)合發(fā)布了《綠色技術(shù)推廣目錄（2020年）》，其中“磁懸浮離心鼓風(fēng)機(jī)綜合節(jié)能技術(shù)”位列第二項(xiàng)，也是工業(yè)領(lǐng)域節(jié)能技術(shù)首項(xiàng)，在此之前，磁浮鼓風(fēng)機(jī)技術(shù)已被《國家工業(yè)節(jié)能技術(shù)裝備推薦目錄（2019）》和《國家重大節(jié)能低碳技術(shù)目錄2017年本節(jié)能部分》收錄。由此可見，磁懸浮鼓風(fēng)機(jī)技術(shù)的成熟可靠性也得到了相關(guān)部門的認(rèn)可。

應(yīng)用磁懸浮鼓風(fēng)機(jī)在工業(yè)鼓風(fēng)機(jī)領(lǐng)域?qū)嵤└脑?，其改造效果是劃時(shí)代性的，節(jié)能率的大幅度提升，使用環(huán)境的巨大改善，智能化的從無到有均體現(xiàn)了磁懸浮鼓風(fēng)機(jī)相比傳統(tǒng)風(fēng)機(jī)的絕對(duì)優(yōu)勢。目前已實(shí)施的改造項(xiàng)目中，除羅茨風(fēng)機(jī)改造節(jié)能率較高外，其他類型風(fēng)機(jī)的改造也有一定節(jié)能率，且改造后噪音、智能化水平、使用環(huán)境會(huì)有質(zhì)的提升。重慶市節(jié)能中心自成立以來一直致力于先進(jìn)節(jié)能技術(shù)的推廣工作，中心將助力磁懸浮鼓風(fēng)機(jī)技術(shù)改造，推動(dòng)這場工業(yè)傳統(tǒng)風(fēng)機(jī)行業(yè)的變革！