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纺织通风机技术和产品的新进展

昌泽舟 刘广强 张翔宇/东北大学    

摘要:介绍了纺织空调和除尘系统配套通风机、各种纺织工艺主机设备配套通风机的产品现状及近年来纺织通风机技术和产品的新进展,并对其将来的发展进行了展望。

关键词:纺织通风机;新进展

中图分类号: TH432 文献标识码: A

Textile Fans Technology and New Product Development

Abstract: This paper has introduced the current situations of the fans for textile air-condition and dust-removing system and for various textile technology equipments. The technology for textile fan and the new development of products are also presented. And its development in the future is prospected.

Key words: textile fans; development

0  引言

  纺织企业中,无论是工艺主机设备或是辅助设备上,都配套有通风机。例如,为保证纺织企业的生产效率、产品产量和质量,以及企业中员工劳动环境的改善及安全生产等,纺织空调和除尘系统是不可缺少的,而纺织企业的空调除尘系统需要通风机来实现气体的输送。空调系统是为了使生产车间保持合适的温度和湿度环境,这需要通过通风机输送新风;纺织工艺排风系统使用通风机来实现纺织工艺排尘、排热和排风;纺织生产工艺中还需要通风机来实现原料和半成品的气力输送。又如各种纺织工艺主机设备,诸如细纱机、粗纱机、并条机、络筒机、转杯纺纱机和紧密纺纱机等均配套用通风机,来实现纺织工艺主机笛口抽吸负压及排除纺织生产中的各种尘杂的需要,在这些装置中通风机是关键的核心元件。由此可见,纺织行业需要配套大量性能优良的通风机。

  一般纺织企业中,通风机能耗约占其总能耗的 20% 左右,尤其纺织空调、除尘系统配套通风机,风量较大,耗电量较大,而且一般需要连续运行,所以通风机能耗是衡量其经济性的一个重要指标,因而要求通风机运行效率高,节能。纺织厂中的通风机运行速度快、噪声大,会造成纺织车间环境污染,因而要求通风机噪声要低。纺织行业配套通风机一般要连续运行,因而要求通风机运行安全可靠、维修保养简单方便。纺织行业的通风机大部分专业性很强,对通风机的要求由纺织工艺的特殊要求而决定,例如,输送原料或纤维尘杂空气的通风机要求防缠绕、防堵塞和防火花等特性。为满足纺织行业这些特殊要求,国内已逐步形成与纺织空调、除尘系统和各种纺织工艺主机配套的专用通风机。

  近年来,我国随着纺织工艺技术的发展,无论是纺织空调、除尘系统配套通风机,还是纺织工艺主机配套通风机,其技术和产品都得到了快速的发展。国内纺织通风机的主要生产厂家为江阴精亚风机有限公司和常熟鼓风机有限公司,它们的产品销量占据了国内纺织市场 80% 以上的份额,因而它们的纺织通风机产品具有很大的代表性,而这些产品主要是上世纪 90 年代通过引进、消化和吸收瑞士 LUWA 、德国 LTG 等公司的空调除尘技术和设备而成的 [1-2]

1 纺织通风机产品现状

1.1 纺织空调通风机

  纺织企业加工的各类纤维,大多数是亲水性的,它们其中含有一定的水分,含水在一定范围内时,比较有利于加工。整个纺织生产的环境,也必须保持合适的温度和湿度。因此,纺织企业的生产车间必须配备专门的空调设施,用于调整和保持车间内空气合适的温度和湿度。这主要是通过喷淋方式,令空气和水直接接触以进行水、气的热湿交换,通过调整空气和水的温度,以及通风机的送风量,将调整合格的空气送进车间。由于大多数纺织空调系统阻力较低,因此纺织空调通风机具有低风压、大流量、高效率的特点;又因为受季节影响,要求通风机有变风量的性能。目前常用的此类通风机有:

  ( 1 )FZ4035 -11/12 型轴流通风机:该系列轴流通风机吸取了国际先进技术,经过多次改进而成。其传动方式有 A 、 C 两种,机号№ 8 ~ 20 ,叶片安装角度可以在 8 °~ 20 °之间调整,每个机号又设有高、低两档转速,使整个系列通风机的风量和全压范围十分宽广;

  ( 2 ) SFF131-11 型轴流通风机:该系列通风机的传动方式有 A 、 C 两种,机号№ 10 ~ 20 ,风机叶轮采用整体铸造,为固定叶片安装角度;

  ( 3 ) PW4045 -11/12 型喷雾轴流通风机:该系列通风机在叶轮轮毂内设计安装了机械雾化装置,用水泵将水送入风机轮毂。水随着叶轮旋转的离心力沿着轮毂切线方向飞出,形成水幕,在风机压力下和被输送的空气结合,被高速旋转的叶片打击粉碎。空气与雾滴在气流的强力搅和下,混合成雾状气流输送出来,同时完成了送风和加湿两个任务,具有热湿交换效率高、水气比小、送风饱和度高等特点。该系列通风机的传动方式有 A 、 C 两种,机号№ 8 ~ 20 ,风机叶轮采用整体铸造,为固定叶片安装角度。该型通风机适用于喷雾加湿的节能空调系统。

  以上轴流通风机由集流器、叶轮、机壳、电动机、轴承箱及机架等组成,并配有扩散筒。叶片均采用机翼型扭曲叶片,用高强度铝合金铸造而成,其轮毂比选取在 0.35 ~ 0.45 之间,最高风机全压效率达到 80% 以上。由于风机全压一般都比较低,气流速度不是很高,风机出口旋绕损失很小,加之纺织企业空调室空间所限,所以一般不采用前、后导流器装置;

  ( 4 ) SFF232-21 型双吸离心通风机:该型离心通风机可作为纺织企业空调风机或除尘系统主风机之用。在纺织空调除尘这样的场合,要求通风机在自由进气状态下做压出运行时,采用大流量的双吸离心通风机特别适宜,这样可以适当增加转速,可有效减小叶轮直径,从而减小风机外形尺寸和质量。该系列通风机的传动方式为 E 式,机号№ 6.3 ~ 12 。该通风机由进风口、叶轮、机壳和公共底座组成,叶轮由 12 片机翼型后向叶片焊接而成;

  ( 5 ) 4-72 和 4-79 型离心通风机:这两种通用型的离心通风机也通常被选作纺织企业空调风机或除尘系统主风机。

1.2 纺织除尘通风机

  各类纺织机械在加工处理纤维的过程中,往往会排出带有纤维和尘杂的空气,其中还有一部分高湿度的含杂空气,这就需要通风机用于纺织工艺的排尘、排热和排风。其目的有的是为了保持机器内某一部位具有一定的负压;有的是为了将机器内排出的废料连续地抽吸排出;有的是为了当纱线发生断裂时,防止已断裂的纱条四处飘散,而用负压将其吸进管道之中;也有的是为了让机器内某一部位的过剩热量迅速疏散排出。这种纺织除尘系统应用的通风机有两大类:输送经过滤后的洁净空气的通风机,称为除尘主通风机,典型的有 SFF232-11/12 型离心通风机、 SFF232-21 型双吸离心通风机、 SFF131-11 型轴流通风机、 4-72 和 4-79 型离心通风机等;输送含纤维尘杂空气的通风机,称为排尘通风机,典型的有 FC6-48-11/12 型排尘离心通风机和 SFF233-11/12 排尘离心通风机。

  由于纺织除尘系统一般阻力不太高,系统总风量较大,因此除尘主通风机具有大流量、中低压和高效率等特点。而输送纤维尘杂空气的排尘通风机,具有避免纤维缠绕叶轮、尘积叶片、叶道堵塞和金属物碰擦产生火花等特殊要求。

  ( 1 ) SFF232-11/12 型离心通风机:该型离心通风机可作为纺织企业空调风机或除尘系统主风机,其传动方式为 E 式,机号№ 6.3 ~ 12 ,叶轮由 12 片机翼型后向叶片焊接而成。

  ( 2 ) FC6-48-11/12 型排尘离心通风机:该型离心通风机是为纺织企业除尘系统清梳棉吸落棉之用,亦可用来输送原棉、羊毛或其它纤维物质。传动方式有 A 、 C 两种,机号№ 3.2 ~ 12.5 。由进风口、叶轮、传动组、底座及防护等组成,叶轮由直板型叶片和后向圆弧板型叶片连接轴盘,采用高强度铝合金浇铸而成,叶轮为半开式,表面经光整加工,具有不粘花、不堵塞的特点。

  ( 3 ) SFF233-11/12 排尘离心通风机:该型离心通风机主要适用于纺织企业除尘系统输送含尘纤维、绒杂,为除尘系统的压紧器及二级过滤吸嘴配套等。传动方式有 A 、 C 两种,机号№ 3.6~ 8 。叶轮为半开式,采用具有防爆性能的铝叶轮,表面经光整加工,具有防火花、防缠绕、防堵塞的特点。

1.3 纺织主机配套通风机

  在纺织机械设备上,为了具有输送原棉、真空吸纱、空气循环等功能,必须配备种类繁多的专用通风机。如为气流纺机笛口抽吸负压所需的工艺风机和排除纤维杂尘配套的排杂风机;为多仓混棉机上配套和清钢联配套的输棉风机;配套用于细纱机上的断头吸棉风机;为络筒机上单台吸及多台吸配套的真空吸纱风机;为紧密纺机笛口抽吸负压及排除纤维杂尘所需的紧密纺风机;用于开清棉机上凝棉器的排杂风机;用于粗纱机上的吸棉风机;用于梳棉机上滤尘配套的吸尘风机;热定型机上配套的热循环风机;为化纤切片烘干配套的烘干风机;化纤连续干燥装置中的氮气输送风机等等。

2 近年来纺织通风机技术和产品的发展

  近年来,国内纺织风机生产企业与大专院校和科研院所密切合作,在纺织通风机的技术和产品上有了进一步的发展。例如,将轴流通风机的优化设计技术应用于纺织轴流通风机的新产品开发与改进,即利用最优化原理和数值计算方法,在满足轴流通风机设计参数及各种工程约束条件下,合理选择确定通风机的气动参数和结构参数,从而使通风机获得高效率、低噪声、尺寸小及质量小,它主要由轴流通风机的最优流型设计和轴流通风机结构参数的优化选择计算所组成;再如,应用后向高压离心通风机设计技术,即采用离心通风机内部流动的数值模拟方法,在满足离心通风机气动设计参数条件下,对离心风机的结构参数进行优化设计,使得离心风机在保证高效低噪条件下,其风机尺寸小及质量小,这种设计方法尤其适用于纺织主机配套的高压离心风机的设计 [3-15]

  近年来国内纺织风机市场所出现的新产品主要有:

  ( 1 ) JYPW 型大风量喷雾轴流风机

  以喷雾轴流风机为核心的空调室,由于喷雾风机具有送风加湿的能力,因而简化了喷嘴、喷排等构件,同时由于喷雾轴流风机雾化程度好,水气比极低(每 105m3/h 风量需 7 ~ 15t/h 的水)。而且喷雾轴流风机成雾是利用了通风机叶轮前负压及叶片离心力的作用,对供水不需要很大压力,采用小扬程小流量的水泵即可,从而简化了空调室,降低能耗、节约用水。喷雾为不堵塞型喷雾,维修方便。近年来,纺织行业对喷雾轴流通风机出现大风量、高风压的新需求, JYPW 型大风量喷雾风机就是为满足纺织空调系统出现的新的需求而设计开发的,其主要特点有:

  ①效率高:该通风机的最高全压效率要高于国内同类型风机最高全压效率 10% 以上,因此,在达到国内同类型风机相同流量—全压性能时,该风机所配用的电动机功率可下调一个档,使得通风机耗电量大大降低;

  ②工作区域宽广:该通风机的效率曲线平坦,使得由通风机运转稳定性和经济性所决定的有效经济工作区要比国内同类型风机宽广,提高了喷雾轴流风机性能使用范围;

  ③噪声低:该通风机的比 A 声级通常要低于国内同类型风机 3 ~ 5dB ,有效降低了喷雾轴流风机对纺织厂车间及周围环境的噪声污染。

  JYPW 型大风量喷雾轴流风机的主要性能指标:风机尺寸Φ 1600 ~ 2000 mm ,流量 100000 ~ 240000m3/h ,全压 300 ~ 750Pa ,全压效率 ≥ 78 % ,最高效率点风机噪声(比 A 声级)≤ 32 dB 。

  JYPW 型大风量喷雾轴流风机 2005 年通过江苏省科技厅组织的科技成果鉴定,已取得国家制冷产品生产许可证,产品专利号为 ZL 200620069675.0 ,在国内外已批量销售。

  ( 2 ) JYFZ 型高效低噪前弯前掠叶片纺织轴流风机主要用于纺织厂空调室,亦可用于其它空调场合,主要输送无腐蚀、不易燃易爆、低含尘量、温度 <80 ℃的清洁气体。

  该新型风机是根据国内外对纺织空调系统的新需求,所开发的新一代纺织轴流风机,其产品特点有:叶片采用先进的前弯前掠翼型,在优化设计中用判定值对可调变量进行限制,通过调整使设计结果满足气动要求和结构的要求。风机的噪声低、效率高,经检测,比 A 声级 24dB ( A ),具有明显的社会效益;该产品的轮毂为球形结构,在各个叶片角度情况下都能保证叶片顶端相同的径向间隙,控制风机的泄露损失,提高风机的效率,其最高全压效率达到 81.5% ,超过了国家标准规定的 79% 的轴流风机一级能效水平,具有显著的经济效益;叶轮叶片数量由原来纺织轴流风机的 10 个减少到 3 个,同时提升了风机性能及效率,大大降低了风机重量,叶轮与驱动部件(电机)的联接通过特制的锥套联接,方便拆卸,便于安装维护,安全可靠性好。叶片表面硬度高、使用寿命长。

  JYFZ 新型高效低噪纺织轴流风机的技术参数范围是:风机尺寸Φ 1000 ~ 1800 mm ,流量 10000 ~ 250000m3/h ,全压 100 ~ 900 Pa 。

  JYFZ 新型高效低噪纺织轴流风机 2009 年通过江苏省经贸委和科技厅组织的新产品新技术和科技成果鉴定,其技术性能指标居于国内领先水平,该新型风机已取得国家制冷产品生产许可证,其产品专利号为 ZL 200820214514.7 ,已在国内外大批量销售。

  ( 3 ) JMF 型紧密纺离心通风机主要用于紧密纺装置等纺织机械抽吸负压和排除尘杂的通风机。

  纺织行业常采用前向叶片型式的离心通风机(如 9-26 )作为紧密纺风机,但前向风机存在着风机效率低、噪声高、工作区域窄、叶轮流道结构复杂、加工制造成本高、易喘振和易过载等缺点。

  而 JMF 新型紧密纺离心通风机,因具有由大倾角的叶轮出口角和后向型圆弧平板叶片组成的后向高压型叶轮为主要特点,可以使风机在满足紧密纺装置等纺织机械抽吸负压和排除尘杂所需要的风机尺寸、气动性能的前提下,具有风压高、高效节能、噪声低、工作区域宽广、尺寸小、质量小、结构简单、安装维修方便和生产制造成本低等优点,对于紧密纺装置等纺织机械抽吸负压和排除尘杂具有良好效果。

  JMF 型紧密纺离心风机现有机号№ 4.3 ~ 5.3A ,其流量范围为 1000 ~ 6000m3/h ,全压 2000 ~ 8000Pa ,电机直联传动,可采用变频器调节风机的转速,满足由于系统工况阻力变化调节风机性能的目的。

  该新型风机已取得了国家专利(专利号为 ZL 200720038593.6 和 ZL 200920180747.4 ),已为国内大部分紧密纺机生产厂家配套,在纺机行业具有很强的竞争力。

  ( 4 )JYXM 节能型细纱机吸棉风机:主要适用于纺织企业细纱机棉纱断头收集,也可用于其它无腐蚀气体的通风换气场合。

  国内目前采用的细纱机吸棉专用风机存在着结构复杂、效率低和能耗高等缺点。 JYXM 节能型细纱机吸棉风机就是为了满足纺织市场节能与优化风机结构的需要研制开发的。

  通过流道的合理设计,采用后向高压高效叶轮型式,在满足细纱机笛口负压要求的前提下,使风机效率大大提高,由原来老式的细纱机吸棉风机的 40% ~ 50% 提高到该型风机的 80% 左右,短车( 520 锭以下)配用电机功率由原来的 2.2kW 降为 1.1kW ,单机能耗降低 40% 以上;长车( 1008 锭)配用电机功率由原来的 7.5kW 降为 4kW ,节电约 35% 以上。

  该型风机的特点是采用优质铝合金整体铸造叶轮,流道光洁,具有防火花、挂花和粘结等功能。合理设计了与机组的联接和密封方式,采用壁挂式联结结构和自动涨紧密封方式。该产品采用特殊密封胶条结构,利用风机运行产生的负压,密封条自动膨胀,增加与机组的贴合力,无需采用其他方式保证密封效果;该产品采用的壁挂式联结方式,无需对现有细纱机组做任何改动即可替换老式风机,安装维护方便。

  JYXM 节能型细纱机吸棉风机的主要性能参数为:流量 830 ~ 2100m3/h ,全压 1930 ~ 1240Pa ,静压 1860 ~ 790Pa ;叶轮直径为 350mm ,最高全压效率 81.6 %,配用电动机功率 1.1kW 。

  JYXM 节能型细纱机吸棉风机 2009 年通过江苏省经贸委和科技厅组织的新产品新技术和科技成果鉴定,该产品主要技术性能指标、节能效果及结构达到国内同类产品的领先技术水平,可作为国内细纱机吸棉风机的更新换代产品。已取得了国家专利(专利号为 ZL 200920042875.2 和 ZL 200920180103.5 ),已与 2009 年起大批量销售。该产品 2010 年被工信部列入我国《节能机电设备(产品)推荐目录(第二批)》,国家推广作为细纱机吸棉风机的更新换代产品,取代原来的老式风机。

  ( 5 ) JYQF 新型气流纺离心通风机:主要用于气流纺装置等纺织机械抽吸负压和排除尘杂的通风机。

  气流纺机分为抽气式和自排式,其中抽气式配用 2 台风机,其中一台为用于抽吸负压的工艺风机,另一台为用于排除尘杂和棉纱断头收集的排杂风机;自排式配用 1 台风机。对不同规格的气流纺机,一般采用同一规格的风机,配用变频器使用。随着气流纺机风量和风压要求的增大,可通过变频器改变风机转速,从而达到改变风机性能的要求。这种变转速方法的优点是风机规格不变,其通用性好,而且风机运行效率高,节能效果明显。

  JYQF 新型气流纺离心通风机的叶轮气动设计采用后向高压叶片,风机具有高效率、高风压、工作区域宽广和可靠性高等特点,作为国内气流纺配套风机的更新换代产品,可满足气流纺机配套风机日益增长的风压和效率等性能要求,并有利于节省能源;新型风机体积小,质量小,结构简单,便于用户安装和维护。该风机已在国内外气流纺生产厂得到了广泛应用。

3 纺织通风机技术和产品的展望

3.1 通风机的高效化

  通风机产品属于量大面广的产品,在纺织企业中,通风机能耗约占其总能耗的 20% 左右,因此,要把开发高效率、低能耗的节能新产品,推广节能新技术放在突出位置。

  改进风机设计,提高风机的效率,是当前纺织通风机技术发展的重要课题 [16] 。首先应当在高效风机的理论研究上下功夫,通过不断深入研究通风机内部流场的计算机数值模拟技术、风机的准三元设计技术和风机的优化气动设计技术,提高风机的设计水平,以设计出高效节能的风机,淘汰低效的老旧风机;其次应对风机合理选型配套,对纺织企业的空调除尘系统进行深入调研,充分了解和掌握其管路系统阻力变化情况,为风机正确选择提供依据;三是利用变频器等调速技术,扩大风机的调节范围,提高变负荷条件下风机的运行效率;四是可采用永磁电动机等高效电动机配套风机,以提高风机装置效率。

3.2 通风机的低噪化

  在纺织企业中,通风机的噪声是其主要的噪声污染源之一,因此,开发低噪声风机,采取措施降低纺织企业的噪声污染,是当前纺织通风机技术发展的另一重要课题。

  首先应当深入研究低噪声风机的设计理论,利用计算机模拟技术,研究风机装置的声学性能,并结合低噪声风机的设计实践,研制新型低噪声纺织通风机;其次要合理选择风机转速,在保证风机性能前提下,尽可能采用低转速风机;三是采用吸声材料及消声装置,利用消声方法来降低风机噪声。

3.3 通风机的组合化和自动化

  风机的组合化是以降低制造成本、缩短制造周期为发展方向;而风机的自动化则是以方便操作和维护,提高风机使用效率为发展方向。对于纺织通风机而言,风机的组合化和自动化是未来的主要发展方向之一。

3.4 通风机的系列化、通用化和标准化

  风机系列化、通用化和标准化的程度越高,风机的工艺就越简单,工时越少,成本越低,质量越有保证,交货周期也就越短。这对于纺织通风机而言非常重要,因为纺织空调除尘风机和纺织主机配套风机的数量大、交货周期短,因此风机的“三化”水平应不断提高。

3.5 通风机的安全可靠性

  纺织车间的空气中都含有大量纤维尘杂,而纺织主机输送的一般都是原料或纤维尘杂空气,这就要求纺织通风机具有防缠绕、防堵塞、防火花等特性,风机应尽可能内部流道光滑通畅。此外,还应在风机的耐磨、防腐上进行深入研究。

4 结论

  通风机在纺织企业中应用广泛,不仅应用于纺织空调除尘系统的通风与排尘,也配套于各种纺织工艺主机用于抽吸负压及排杂。目前国内广泛应用的纺织通风机,主要为上世纪 90 年代通过引进和消化国外先进设备而成的。近年来,国内风机企业与大专院校的合作,先后开发与改进了纺织轴流风机、喷雾风机、气流纺风机、紧密纺风机和细纱机吸棉风机等,使得纺织通风机主要品种的性能品质有了进一步提高。今后,纺织通风机仍要向高效、低噪、组合化、自动化、系列化、通用化、标准化及良好的安全可靠性方面发展。

参 考 文 献

[ 1 ] 江阴市精亚风机有限公司 . 纺织通风机实用手册 [M] , 2006.

[ 2 ] 常熟市鼓风机有限公司 . 纺织风机选用手册 [M] , 2002.

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[ 5 ] 昌泽舟,孙建中,张余洁,等 . 前弯前掠低噪声纺织轴流通风机的优化设计 [J]. 风机技术, 2010 ( 2 ): 28-32.

[ 6 ] 昌泽舟,等 . 新型前弯前掠高效低噪纺织轴流风机 [A].2009 全国纺织空调除尘新技术及应用研讨会论文集 [C] , 2009 : 38-44.

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[ 10 ] 昌泽舟,张余洁,胡益人 . 大风量喷雾轴流风机优化设计的理论与实践 [J]. 纺织空调除尘, 2006 ( 3 ): 30-33.

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[ 16 ] GB 19761-2009 通风机能效限定值及能效等级 [S]. 北京:中国标准出版社, 2009.

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