三、风机的非稳定工况运行
风机正常工作时呈现的是稳定工况；当风机选型不当或风机使用欠妥时，某些风机就会产生非稳定工况，风机的非稳定运行将影响甚至破坏其正常工作。与轴流泵相同，轴流风机也具有驼峰形性能曲线，其最大特点就是存在着运行的不稳定工作区，风机一旦进入该区工作，就会产生不同形式的非稳定工况，并表现出明显的非正常工作的征兆。
1、叶栅的旋转脱流
轴流风机叶轮均采用了翼型叶片，气体与翼型之间的相对运动就是翼型绕流。在翼型绕流特性分析中，定义相对运动方向与翼弦线（即翼型前后缘曲率中心之连线）的夹角为冲角（或攻角），如图4-15所示，冲角大小是影响机翼型绕流特性的最重要的因素。当冲角为零时，叶片产生较大的升力和较小的摩擦阻力。当冲角增大时，叶片背水面尾部流动产生分离，外力有所增加而阻力（主要是形体阻力）的增加更大，叶片升阻比减小。当冲角增大到某一临界值后，流动分离点前移，分离区扩大，致使升力明显下降而阻力急剧增大。这种绕流现象称为脱流（或失速）。对于依靠外力工作的轴流风机，脱流是产生非稳定工况的一个重要原因。
图4-15 图4-16 轴流风机叶轮是由绕轮毂的若干个翼型组成的叶栅，图4-16所示为展开后的平面叶栅，叶片之间为气流通道，如图中标示的1、2、3……。气流在通过旋转叶栅时也会产生脱流现象，但这种脱流总是在某一个叶片首先发生，并在该叶片背水面流道，如图中的流道2的后部因涡流发生流动阻塞。2流道因阻塞减小的流量将向相邻的1、3流道分流，并与原有的流动汇合使1、3流道的流量增大。由于汇流改变了1、3流道的流动状况，也改变了1、3流道的进口流动方向。流道2向流道1的分流方向与叶轮的旋转方向相同，将使叶片冲角减小而抑止了脱流的发生；与此相反流道2向流道3的分流方向与叶轮旋转方向相反，将使叶片冲角增大而诱发了脱流的产生。这样，流道1就保持了正常的流动状况，而流道3因脱流而是非正常的流动状况。与前面的分析完全相同，当流道3因脱流而发生流动阻塞时，也将影响到2、4流道的流动，抑止了2流道的脱流却诱发了4流道的脱流。因为叶轮是旋转的，所以此过程是顺序反复进行的。因此在旋转叶轮中，叶片脱流将沿着叶轮旋转的反方向，周期性而持续地依次传递；这种脱流现象称为旋转脱流。
旋转脱流逆叶轮旋转方向的角速度小于叶轮旋转角速度（约为转速的30%-80%），脱流对叶片仍有很高的作用频率。同时，脱流前后作用于叶片的压力大小也有一定的变化幅度。因此，旋转脱流除了影响风机正常工作，使其性能下降之外；还由于叶片受到一种高频率，有一定变幅的交变力作用，而使叶片产生疲劳损坏；当这一交变力频率等于或接近叶片的固有频率时，叶片将产生共振甚至使叶片断裂。
为防止轴流风机产生旋转脱流，应在风机选型和运行中确保风机工况点不进入风机的不
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稳定工作区。
2．风机的喘振
风机驼峰形性能曲线如图4-17所示。根据图解离 心泵装置工况的能量平衡关系可知，图中K点为临界 点，K点右侧为风机稳定工作区，左侧为不稳定工作区。 现对具有大容量管路系统的风机装置，并且风机在不稳 定运行的工作状况进行讨论。
驼峰形曲线和大容量管路是风机发生喘振的必要件。 仍见图4-17，装置原工况点A为稳定工况。现在需要 流量减小至Q?QK，则工况点沿上升曲线AK达到K 点，该段变化保持稳定工况。至K点后沿下降曲线KD 变化，该段为不稳定工作区，使风机工作点即刻降至D 点，Q?0，p?pD。与此同时，管路性能也沿曲线 AK变化，压力上升至pk ，由于管路容量大，其压力
变化滞后于风机工作不稳定变化，所以管路压力保持pk 图4-17
不变。在风机无流量输出，并且管路压力pk大于风机压力pD的条件下，风机出现正转倒流现象，风机跳至C点工作。由于管路流量输出使其压力下降，倒流流量也随之减小，风机Q—P性能变化沿CD线进行。在D点，管路压力与风机压力pD相等，倒流流量也等于零，风机即无流量的输出也无流量的输入，但风机仍然在持续运行，故风机工作点又由D点跳到E点。但是，由于外界所需风量仍保持Q?QK，所以上述过程将按E—K—C—D—E的顺序周期性地反复进行。以上讨论也是对喘振机理的分析。
当具有大容量管路系统的风机处于不稳定工作区运行时，可能会出现流量压力的大幅度波动，引起装置的剧烈振动，并伴随有强烈的噪音，这种现象称为喘振。喘振将使风机性能恶化，装置不能保持正常的运行工况，当喘振频率与设备自振频率相重合时，产生的共振会使装置破坏。
为了防止喘振的发生，大容量管路系统的风机应尽量避免采用驼峰形性能曲线；在任何条件下，装置输出的流量应充分地大于临界流量QK，决不允许出现Q?QK；采用适当的调节方法扩大风机的稳定工作区；控制管路容积等措施都是有效的。 3、风机并联工作的“抢风”现象 当风机并联工作也存在不稳定区时，将会影响风机并联的正常工况，产生流量分配的偏离，即“抢风”现象。
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两台具有驼峰形曲线的风机并联工作。假定为同型号风机，性能曲线为(p?Q)?,?，用并联性能曲线的方法作出并联性能曲线
(p?Q)???，由于存在不同段曲线并联的可能，
因此在(p?Q)???中出现了一个?形状的不稳
定工作区。风机性能曲线及并联性能曲线如图4-18所示。
当并联运行工况点为A时，相应每台风机均在A1点工作，风机为稳定运行。若并联风机在不稳定的?区内运行，管路性能曲线与风机并联性能曲线有两个交点，即B点和C
点。当在B点运行时，相应每台风机均在B1点 图4-18
工作，风机仍为稳定运行。当因各种因素不能维持在B点运行时，工况点将下移到C点，这时相应每台风机的工况点分别在C1点和C2点。流量大的这台风机在稳定区的C1点工作，而流量小的风机的工作在不稳定区的C2点，由于一台风机在不稳定区工作 ，因此C 点并联工况仅为暂时的平衡状态，随时有被破坏的可能。这种不稳定的并联工况，不仅产生较大的流量偏离，一台风机流量很小甚至出现倒流；同型号风机的不稳定并联工况，还客观导致风机工作点的相互倒换，即两风机大小流量互变。以上过程的反复进行，使风机不能正常并联运行，这是风机“抢风”现象机理的分析。
“抢风”现象不仅影响了并联装置的正常工作，而且还可能引起装置的振动，电机的空载或过载等不良后果。因此，应尽量避免并联风机的不稳定运行。如低负荷工作时应采用单台风机运行；也可采取适当的调节方法等措施来防止“抢风”现象的发生 。
水泵并联运行也存在着类似的“抢水”现象，除了上述的危害之外，还可能引起泵的汽蚀，具有更大的危害性。
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第五节
风机选型方法及步骤
一、 离心通风机型号表示方法
离心通风机的全称包括名称、型号、机号、传动方式、旋转方向和出风口位置等六部分，一般包括用途代号、压力系数表示、比转数表示、机号等基本内容。用途代号以用途名称汉语拼音字母首字表示，如“G”和“Y”分别代表锅炉送风和锅炉引风机；如“T”代表通用离心通风机，一般可省略不写。压力系数表示是风机全压系数p乘以10并四舍五入取整得到的数字。比转数表示是风机比转数ns四舍五入取整得到的数字。机号为叶轮外径的分米（dm）数。
如Y42-2?73No2812F型风机，Y表示是一台锅炉引风机；4-2?73为风机最高效率点（即风机设计工况点）的压力系数为0.4，比转数为73，叶轮为双吸式；No2812表示叶轮外径D2=28.5dm(2850mm)；F为双支承联轴器传动。又如4-68No12.5D型风机，无拼音头表示是一台通风的通风机；4-68为风机最高效率点的压力系数为0.4。比转数为68；
No12.5表示叶轮外径D2=12.5dm；D为悬臂支承联轴器传动。
国家推广的一般非专用高效节能风机，其主要产品如表4-1所示。
二、风机选型方法
在风机应用中，除了满足对其流量、风压的要求之外，还应考虑对风机高效运行的要求，这是合理选择风机的一个重要因素。风机性能是风机合理选型的依据，风机性能的表示方法不同，风机选型的方法也不同。 （1）利用风机性能表选择风机
这种方法与利用水泵性能表选择水泵相同，虽然简单方便，但是不能准确地确定风机装置工况。此方法也只适用于单一工况风机的选择，难以对选择进行比较分析，不能解决工况调节问题。
（2）利用风机性能曲线选择风机
这一方法与利用水泵性能曲线选择水泵一样，是一种最基本也比较简单的方法。此方法便于工况调节的分析和调节参数的确定。利用性能曲线的比选性较差。 （3）利用风机无量纲性能曲线选择风机 风机无量纲性能曲线是表示各种型式，不同机号的系列风机的无量纲性能参数。为了缩小选择的范围，先选定风机的转速n（在可能条件下尽量选择较高的转速，但锅炉引风机，排尘风机应考虑高转速的磨损问题）。由风机选择参数和式（ ）或式（ ）计算风机的比转数ns。再由ns值查找离心风机的无量纲曲线，找出与计算比转数最为接近并且本身效率又较高的风机作为选定的风机型式。
选定风机型式后，由相应的无量纲性能曲线上查出最高效率点（即风机设计工况点）的流量系数Q和压力系数p。然后根据这两个无量纲参数的定义式（4-10）和式（4-11），可以确定风机叶轮外径，也可根据式（4-14）和式（4-15）分别写出D2的计算式，即
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D2,Q?324.32Q? （4-30） nQD2,p?19.1p （4-31）
n?20p由以上两式求出的叶轮外径应相等或近似相等（查p?Q图的误差所致）。
最后按照计算的叶轮外径D2，选择最接近的风机机号（即风机叶轮外径）。并根据所选择的风机型号，进行风机工作参数（即风机选择参数）的校核。
图4-19
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风机基本知识
