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通风设备概述、工作原理、应用等

发布时间2022-04-27人气:985

概述

通风设备是在建筑中完成通风工作的各项设施,分为自然通风和机械通风,又称为换气。自然通风是利用自然风压、空气温差、空气密度差等对室内、矿井或井巷等区域进行通风输气的方式。机械通风依靠风机提供的风压、风量,通过管道和送、排风口系统将室外新鲜空气或经过处理的空气送到建筑物的任何工作场所;或将建筑物内受到污染的空气及时排至室外,或者送至净化装置处理合格后再予排放的通风方法。

工作原理

自然通风(natural ventilation)依靠室外风力造成的风压和室内外空气温度差造成的热压,促使空气流动,使得建筑室内外空气交换。自然通风可以保证建筑室内获得新鲜空气,带走多余的热量,又不需要消耗动力,节省能源,节省设备投资和运行费用,因而是一种经济有效的通风方法。

但自然通风与室外气象条件密切相关,难以人为控制。利用风压做驱动力的称风压通风,利用热压做驱动力的称热压通风。室外自然风吹向建筑物时,在建筑物的迎风面形成正压区,背风面形成负压区,利用两者之间的压差进行室内通风,就是风压通风。而热压通风则是因为室内外温度差引起空气的密度差而产生的空气流动:当室内空气温度高于室外时,使室外空气由建筑物的下部进入室内,而从建筑物的上部排到室外;而当室外温度高于室内时,则气流流向相反。多数情况下风压和热压是同时起作用的,这时主流空气的流向依两种驱动力的作用方向和强弱对比来确定。

机械通风是以风机为动力造成空气流动。机械通风不受自然条件的限制,可以根据需要进行送风和排风,获得稳定的通风效果。

图2是机械通风系统示意图,室外空气经百叶窗进入送风室,送风室内设有净化空气用的空气过滤器和加热空气用的空气加热器等,空气经过净化和加热后由风机加压经过风管输送到房间内的送风格栅(即出风口),再分布到各室内,和室内空气混合。有时,排风经下部的排风口吸入回风管道,返回送风室,和室外新鲜空气混和后继续使用。采用循环空气的目的是为了在节能的前提下,保证室内的温度和风速分布比较均匀。送、排风量的大小和送、排风口的布置对通风房间的空气温度、湿度、速度和污染物浓度的分布影响极大。合理地布置送、排风口及分配送、排风量称为室内的气流组织。

应用

自然通风可以保证建筑室内获得新鲜空气,带走多余的热量,又不需要消耗动力,节省能源,节省设备投资和运行费用,因而是一种经济有效的通风方法。但自然通风与室外气象条件密切相关,难以人为控制。

机械通风具有下列优点:①进入室内的空气,可预先进行处理(加热、冷却、干燥、加湿),使温湿度符合卫生要求。②排出车间的空气,可进行粉尘或有害气体的净化,回收贵重原料,且减少污染。③可将新鲜空气按工艺布置特点分送到各个特定地点,并可按需要分配空气量,还可将废气从工作地点直接排出室外。但机械通风所需设备和维修费用较大,因此,必须在尽量利用自然通风的基础上采用机械通风,而且首先应考虑采用局部机械通风。

在某些场合常兼用机械通风和自然通风。某些房间对空气环境有较高的要求,不允许周围空气流入,这些房间的机械送风量应大于机械排风量(或者只设机械送风,全部用自然排风),使室内压力大于大气压力。室内多余的空气会通过门、窗和其他缝隙流至室外。某些污染较严重的房间(如厕所、厨房等),为了防止其中的污浊空气流入周围的空间,应使室内的压力小于大气压力,使室内的污浊空气不致流至室外。

分类

机械通风根据作用范围的大小、通风功能的区别划分,分为全面通风和局部通风两种形式。局部通风是指利用局部气流,是局部地点不受污染,形成良好的的空气环境。局部通风包括局部送风和局部排风。全面通风是对整个房间进行通风换气,用送入室内的新鲜空气把整个房间里面的有害物质浓度稀释到卫生标准的允许浓度以下,同时把室内被污染的污浊空气直接或经过净化处理后排放到室外大气中去。全面通风包括全面送风和全面排风,两者可同时或者单独使用。

机械通风系统包括通风机、通风管、排气罩(或送风口)和净化设备。

1.风机

在机械通风系统中空气流动所需的能量由风机供给。常用的风机有离心式和轴流式两种。

①离心式风机在工作中,气流由风机轴向进入叶片空间,然后在叶轮的驱动下一方面随叶轮旋转;另一方面在惯性的作用下提高能量,沿半径方向离开叶轮,靠产生的离心力来做功。离心式风机,风机压头高,噪声小,已广泛用于工厂、矿井、隧道、冷却塔、车辆、船舶和建筑物的通风、排尘和冷却。

离心式风机由咕轮、螺旋形机壳、带有轴和轴承的机座三部分组成。

离心式风机根据其所能产生风压的大小,可分为低压(<1000Pa,一般用于输送空气和有害气体)、中压(1000-2000Pa,用于输送含尘气流)和高压(>2000Pa,通常用于加热炉鼓风)三种。

离心式风机的叶片按其出口安装角的大小可分为后弯式、前弯式、径向三种形式。径向叶片的出口方向为径向,出口安装角等于90度;前弯式叶片的弯曲方向与叶轮旋转方向相同,出口安装角大于90度;后弯式叶片的弯曲方向与叶轮旋转方向相反,出口安装角小于90度。采用机翼形叶片的后弯式风机是一种低噪声高效风机。

②轴流式风机,就是与风叶的轴同方向的气流,如电风扇,空调外机风扇就是轴流方式运行风机。轴流风机用途非常广泛,普通型轴流风机可用于一般工厂、仓库、办公室、住宅内等场所的通风换气,也可用于冷风机(空气冷却器)、蒸发器、冷凝器、喷雾降、等等,也有矿用轴流风机。

轴流式风机,在叶轮直径、转速相同的情况下,风压比离心式低,噪声比离心式高,主要用于系统阻力小的通风系统;主要优点是体积小、安装简便,可以直接装设在墙上或管道内。

通风系统所用的风机按输送介质分为防尘风机、防爆风机、防腐蚀风机等。

2. 通风管

通风管是连接风机、空气处理设备和进(排)风口输送空气的管道。

空气在通风管内流动会遇到两种阻力。①摩擦阻力,是由于空气本身的粘滞性与管道内壁间相摩擦所产生的。他与管道的粗细;长短、形状、内壁粗糙度、空气密度和气流速度等因素有关。②局部阻力,是空气流经管道中某些部件时,由于流向和流速的变化,产生涡流所引起的。在整个管道的压力损失中占主要地位。局部阻力常见于管道转弯、渐扩(缩)管、闸门、三通管和管道出入口等处。

为了减少阻力,通风管道的卫生学要求如下:

①管道不宜太长,在可能条件下;管径要粗,式样以圆形为佳。②管道内壁要光滑。③管道内最适宜的风速,接近通风机处为12-18m/s,出口处为4-8m/s。④管道的弯头要尽量少,两个弯头的距离要大些。当两个弯头的距离为管径的3倍时,阻力大约增加80%;若为5倍时,则仅增加30%。⑤弯头弯曲的角度要尽量呈弧形。如弯曲半径等于管直径或为2倍时,阻力增加20%;若为4-5倍时,阻力增加15%;大于6倍时,阻力几乎不增加。⑥分支管的半径不得小于主管半径的1/2-1/3。⑦分支管与主干管的中心夹角度尽量小,一般不超过300,渐扩管中心角不超过450。⑧管道尽量直立或倾斜放置,设置清扫口,连接部分应严密不漏气,并便于检修。⑨管道所用材料应具有导热性小、保温,耐腐蚀;耐火等性能。

通风机不启动时,管道内空气处于静止状态,各点空气压力相等,均等于大气压力。当风机启动后,风机的吸入段(抽风管道)的全压和静压均为负值,风机的压出段(送风管道)的全压和静压在一般情况下均为正值,其动压无论在抽风管道或送风管道内均为正值;因此管道连接处若不严密,会有空气渗入或逸出,前者影响排气效果,后者影响送风效果或造成粉尘与有害气体向外泄漏。

3.送风系统

①局部送风

高温车间采取了工艺改革、隔热、自然通风等措施后,如工作地点气温仍达不到卫生标准要求,应设置局部送风,以改善工作地点微小气候。常用的局部送风装置有三种。

(1)普通风扇:一般采用轴流风机将未经处理的空气送至工作地点,造成较

大风速以促进人体汗液蒸发。但当工作地点气温不断升高时,风扇所送空气的温度亦随之升高,即吹热风,对人体散热不利。

(2)喷雾风扇:是在轴流风机上加设与供水管接通的甩水盘,通过风机转动时,甩水盘跟着转动,形成水雾吹向工作地点。其优点是不仅增加工作地点风速,且水雾能吸收空气热量,落在体表形成“人造汗”可增加蒸发散热。要求:雾滴直径不超过100m,最好为60m左右,到达工作地点的风速为3-5m/s。

(3)系统式局部送风装置:由进风口、空气降温设备、通风机、送风管道和可调节式的局部送风口等所组成。送风口多为百叶窗式,设有可调节的导流片,与送风管之间采用活动连接,可以旋转360。从工人前上侧方倾斜吹向工人头颈和胸部。

②全面送风

只有当生产工艺(如纺纱、仪表、电子元件等)要求车间空气清洁,温、湿度恒定的情况下,才采用全面机械送风系统。该系统包括进风口,空气处理室,通风机,通风管道和送风口五部分。

进风口一般设在外墙上,离地不应低于2.0m,设在排风口的上风侧;且应低于排风口。入口处应装有铁丝网,中间夹以过滤材料,入口风速以2-6m/s为宜。

空气处理室是将室外空气按车间要求进行冷却、加热、除湿、加湿等处理后送至车间。以水为例,空气处理的效果决定于水与空气的温差和两者接触的时间与接触面积。

送风口应使空气直接吹向工作地点。为使送入空气分配均匀,应采用条缝式、孔板式或有导流板的固定式或旋转式送风装置。

全面送风的车间,气流组织是一个很重要的问题。可根据生产工艺及其布置采用不同的送风方式,同时要考虑排风,使合乎要求的新鲜空气流经工人呼吸带后再排出车间。为了节约能源,可使用循环风,但新鲜空气量不应小于10%。

4.排风系统

①局部排风

局部排风罩(吸尘罩)是局部排风系统中的关键部件。排风柜是常见的一种部分密闭的排风装置。当产生的有害气体、蒸气或粉尘的工件较大而不能在排风柜内进行加工时,可采用一面敞开,其余面密闭的侧方排风罩,或各方均不能密闭的侧方排风罩,或上部排风的伞形罩,有单侧排风(槽宽<=0.7m时)、双侧排风(槽宽>0.7m时)和吹吸式槽边排风(槽宽>=2.0m时)各种形式。吸气口的排风量应大于送风射流流量。

为了获得良好的局部排出粉尘、有害气体或蒸气的效果,无论使用哪种排风罩,均应考虑下列几点要求:①应将有害物质发生源尽可能地密闭,排风罩应尽可能靠近有害物质发生源;②排风罩或吸尘罩的吸气方向应尽可能与有害物质逸出的方向一致;③排风罩的布置应使污染空气不致流经工人的呼吸带;④排风装置不应设在门窗附近,以免室外进入的气流干扰排风效果;⑤排风罩罩口要有一定的控制风速。在距离罩口最远的有害物散发点(即控制点)上造成适当的空气流动,从而把有害物吸入罩内。控制点的空气流动速度称为控制风速(也称吸入速度)。即该速度应大于有害物向外逸散的速度和防止横向气流干扰的速度,才能有效地将有害物质抽吸至密闭设备内。如当采用侧方排风罩,有害物质的逸散情况时,不仅要将离罩口较近的a处的有害物质控制住,还必须将较远点的b处的有害物质控制住,其控制风速应为Vx,才能收到良好的排风效果。控制风速的大小应与毒物毒性大小、粉尘粒径大小有关,一般毒物控制风速为0.7—1.0m/s,粉尘控制风速为1-1.5m/s。

②全面排风

全面排风一般是在外墙上安装一定数量的排风扇,依靠排风使室内形成负压,将室外的新鲜空气通过门窗进入室内,使整个车间得到通风换气并使有害气体浓度冲淡到合乎卫生标准要求。

全面通风换气量可按下式计算:

L=M/(S-S0)

式中:L为通风量(m3/h);M为有害气体的散发量(mg/h);S为有害气体最高容许浓度(mg/m3);S。为进气中有害气体的浓度。

当数种溶剂的蒸气或数种刺激性气体同时散发于空气中时,其通风量应按各自分别稀释至最高容许浓度所需空气量的总和计算。其他有害物质同时放散于空气中时,通风量仅按需要空气量最大的有害物质计算。

选型指南

1、在选择通风机前,应了解国内通风机的生产和产品质量情况,如生产的通风机品种、规格和各种产品的特殊用途,以及部优、国优产品、淘汰产品、新产品的发展和推广情况等,还应充分考虑环保的要求,以便择优选用风机。

2、根据通风机输送气体的物理、化学性质的不同,选择不同用途的通风机。如输送易燃气体的应选防爆通风机;排尘或输送煤粉的应选择排尘或煤粉通风机;输送有腐蚀性气体的应选择防腐通风机;在高温场合下工作或输送高温气体的应选择高温通风机等。

3、根据所需风量、风压及选定的通风设备类型,确定通风设备的机号。在确定通风设备的机号时,考虚到管道可能漏风,系统压力损失计算有时不够完善,故应按公式(1)、(2)确定通风设备的风量和风压;

风量: L'=Kl . L(1)

风压: p'=Kp . p (1)

式中:L' P'-选择机号时用的风量、风压;

L  p -系统中计算的风量、风压;

Kl - 风量附加完全系数,一般送、排风系统Kl=1.1,除尘系统Kl=1.1~1.14,气力输送系统Kl=1.15;

Kp - 风压附加安全系数,一般送、排风系统Kp=1.1~1.15,除尘系统Kp=1.15~1.2,气力输送系统Kp=1.2.

4.通风设备样本上的性能参数是在标准状态(大气压力101.325Kpa,温度20聂氏度,相对温度50%,p=1.2kg/m3的空气)下测出的,当实际使用性况不同时,通风设计的实际性能就会变化(风量不变),因此选择通风设备时应对参数进行换算。

5、如果选定的风机叶轮直径较原有风机的叶轮偏大很多时,为了利用原有电动机轴、轴承及支座等,必须对电动机启动时间、风机原有部件的强度及轴的临界转速等进行核算。

6、选择离心风机时,当其配用的电机功率小于或等于75kw时,可不装设仅为启动用的阀门。当排送高温烟气或空气而选择离心锅炉引风机时,应设其动用的阀门,以防冷态运转时造成过载。

7、对有消声要求的通风系统,应首先选择效率高、叶轮圆周速度低的通风机,且使其在最高效率点工作;还应根据通风系统产生的噪声和振动的传播方式,采取相应的消声和减震措施。通风机和电动机的减震措施,一般可采用减震基础,如弹簧减震器或橡胶减震器等。

8、在选择通风机时,应尽量避免采用通风机并联或串联工作。当不可避免时,应选择同型号、同性能的通风机联合工作。当采用串联时,第一级通风机到第二级通风机之间应有一定的管路连接。分享来自鑫盛木粉机械。

9、所选用的新风机应考虑充分利用原有设备、适合现场制作安装及安全运行等问题。

维护保养

1.通风设备风机长期停车存放不用时的维护保养

(1)将轴承及其它主要的零部件的表面涂上防锈油,以免这些零部件被锈蚀。

(2)通风设备风机转子每隔半月左右人工手动搬动转子旋转半圈,在搬动前应在轴端作好标记,使原来最上方的点,搬动转子后位于最下方。

2.通风设备风机机壳与进气室的维护保养

(1)定期检查机壳与进气室内部是否出现严重磨损,还要清除粉尘堆积。

(2)定期检查所有的紧固螺栓是否紧固,对有压紧螺栓部的通风设备风机,要将底脚上的蝶形弹簧压紧到图纸所规定的安装高度。

3.通风设备风机叶轮的维护保养

(1)在叶轮运转初期以及定期检查中,一定要检查叶轮是否有裂纹、磨损、积尘等现象,必须随时保持叶轮的清洁,定期用钢丝刷刷去上面的积尘和锈皮等。因为这些物质如果附在叶轮上,很可能会造成叶轮平衡被破坏,导致转子发生振动。

(2)如果叶轮经过了修理,则必须对其再次进行动平衡。如有条件,可以使用便携试动平衡仪在现场进行平衡。在作动平衡之前,应检查所有紧固螺丝是否上紧。

4.通风设备风机轴承部的维护保养

(1)经常检查轴承润滑油的供油情况,如果箱体出现漏油,则可以把端盖的螺栓拧紧一点,如果还不行,那就只好更换密封填料了。

(2)正常使用时,轴承的润滑油半年内至少应更换一次。

(3)首次使用时,大约在运行200小时后进行更换,而第二次换油时间在1—2个月进行,以后应每周检查润滑油一次。如润滑油没有变质,则换油工作可延长至2—4个月一次。润滑油进行更换时,要把原来的油放尽后才能灌入新油

5.通风设备风其余各配套设备的维护保养

包括电机、电动执行器、仪器、仪表等,在这里就不详细说明了,读者可以参考厂家的说明书。

6.通风设备风机停止使用时的维护保养

通风设备风机停止使用时,当环境温度低于5℃时,应将设备及管路中剩余的水放掉,以避免冻坏设备及管路。

注意事项

通风设备在使用时需要注意的几个方面:

1、启动前应将风机进口调节风门严禁关闭,防止操作错误,带负载启动;

2、电流表指示恢复到空载电流后,可调节风门开度在适当的位置;

3、启动时因启动风机后迅速停机,判断风机是否有异常现象,如发现风机有异常果断停止使用,检查排除故障后方能正常启动;

4、检查轴承的润滑油位是否正常、冷却水管供水情况、联轴器是否完好、检修孔门是否封闭;

5 、注意启动的时间以及空载电流是否正常;

6、通风设备运行检查有没有异常;

7、为避免新安装的风机安装时没清理干净风机内部的杂质,启动风机后迅速停机,判断风机是否有异常现象,如发现风机有异常果断停止使用,检查排除故障后方能正常启动;

故障排除

1、风机主要故障及产生的原因:

一、电机电流过大和温升过高

1. 开机时进、出口管道未关严;

2. 输入电压过低或电源单相断电;

3. 主轴转速超过额定值;

4. 输入介质密度过大或温度过低。

5. 电机轴承损坏;轴承缺油或加油过量。

6. 系统发生变化,导致风机负载变大,电机负载变大。

二、风机振动剧烈

1. 机壳或进风口与叶轮摩擦;

2. 叶轮铆钉松动或变形;

3. 风机进、口管道安装不良,产生共振;

4. 叶片有积灰、污垢;叶片磨损;叶轮变形;轴弯曲使转子产生不平衡。

5. 两个皮带轮位置没有对正。

6. 联轴器安装不正确,联轴器两边中心没有对正;联轴器工作一段时间后,位置变化;联轴器的弹性元件变形过大、磨损过大。

三、轴承温升过高

1. 轴承箱振动剧烈;

2. 轴承损坏或轴弯曲;

3. 润滑脂质量不良或含杂质。

4. 轴承缺油或轴承加油过量。


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