一、概述
風機是用于排送氣體的機械的總稱，根據其排氣壓力P的高低，分為通風機（P≤15000Pa）、鼓風機﹝15000Pa＜P≤1.96×105
Pa和透平壓縮機（P＞1.96×105 Pa）。
據1990年不完全統計，全國風機的擁有量約400萬臺，正在使用的約285萬臺。這些風機絕大多數采用電動機驅動，素有"電老虎"之稱，因而風機的節能（無論是風機產品的設計制造方面，還是使用過程中）具有十分重要的意義。
1、風機在節能中的地位和作用
據1982年原機械工業部的調查，風機用電約占全國發電量的10%；另據1988年原冶金工業部的規劃資料，我國金屬礦山的風機用電量占采礦用電的30%；鋼鐵工業的風機用電量占其生產用電的20%；煤炭工業的風機用電量占全國煤炭工業用電的17%。冶金工業以沈陽冶煉廠為例，風機用電量占該廠用電的25%。由此可見，風機節能在國民經濟部門中的地位和作用是舉足輕重的。
2、風機節能的國內外現狀
（1）國內風機節能現狀
⑴造成風機電耗過大的因素
A、制造廠的因素
①風機內效率低。國內風機行業生產的各類風機所處的效率水平見表1。可見，國內生產的風機，大部分內效率較低。
②風機品種不全。由于風機，特別是通風機的品種和系列不全，用戶選用風機時在產品目錄和樣本上找不到適宜的品種和機號，因而被迫選用代用型號的風機，結果導致了多耗電能。
③風機裝置效率低。一是風機的變速機構比較落后，如V帶、蝸輪副等還廣泛應用于風機的傳動上，使風機的傳動效率低；二是調節方法比較落后，大部分還是采用調節門調節。由于上述原因，盡管有的風機內效率較高（達86%以上），但其裝置效率并不甚高。
B．非制造廠的因素
①風機的實際工作點偏離最高效率工況點。例如，由于通風工程設計者對管網阻力計算不準確，選用風機的人員又擔心計算壓力和流量不能滿足工況需要，故選用過大的安全裕量，或者無適宜性能的風機規格可選而選用風機的高檔性能區。結果，由于層層加碼，造成所選用風機的額定風量遠遠超過工況實需性能。這時風機操作者只好采用節流來增加阻力，由于人為地阻力增加，致使風機使用效率低，導致浪費電能。
②風機的配套電動機容量選取偏大。由于國產電動機的規格難以完全滿足風機的配套，采購時往往選取高檔額定功率的電動機，造成大馬拉小車，降低了電動機的負荷率，浪費了電能。
③管路系統設計不合理，增加了管網阻力，降低了風機使用效率。
④風機使用中采用了不適宜的或效率低的調節方法，降低了風機的調節效率。
⑤管理不善。無嚴格、科學的停機規定及措施。過早開機或過晚停機都將造成電能的浪費。
據某煤炭公司對148臺礦井主通風機的調查，運行效率在70%以上的僅占10%左右；運行效率低于55%的競達59%。據某鋼鐵聯合企業的調查，通風機的平均運行效率只有40%左右。某發電廠鍋爐鼓引風機的最高運行效率只有67.5%，最低為45.2%。
⑵國內在風機節能工作中采取的主要措施
A．推廣使用高效節能風機。改造低效的舊式風機，開發高效的系列化的節能風機，并在國民經濟各個領域推廣使用，是風機節能的根本措施。
B．更換使用中的舊風機。對使用效率低，又沒有改造價值的風機，采取逐步淘汰的措施。
C．盡可能地采用經濟性好的調節方法。
D．利用引進技術開發高效節能風機。
（2）國外風機節能現狀
⑴礦用通風機節能
① 礦井主通風機節能。美國煤礦使用的主風機以軸流式為主，近年來開始采用在運行中可以改變葉片角度的液壓式動葉可調風機，節能效果好。
德國以TLT公司為代表，采用液壓式動葉調節的軸流通風機，其運行效率可保持在83%～88%。
俄羅斯是以使用離心式礦井風機為主的國家。由于致力于改進氣動性能，使其最大靜壓效率從72%增加到88%，平均靜壓效率從52%增至75%。
②
礦用局部通風機（局扇）節能。以日本三井三池制作所為代表的低噪聲混流式局部通風機，可通過改變葉高和葉片安裝角度獲得所需要的性能。該風機的最高效率接近80%。
⑵燒結引風機節能
日本荏原公司生產的葉輪直徑為5m的燒結引風機，其全壓效率可達90%。
⑶高溫風機節能
英國Sirocco公司生產的高溫風機，采用槳式葉輪（無蓋盤徑向直葉片），其全壓效率可達75%。
⑷排塵風機節能
德國的研究結果表明，為避免積灰，葉片宜采用弧面或斜面，葉片角控制在38°～58°。其全壓效率可達87%。
⑸曝氣鼓風機節能
瑞士蘇爾壽公司生產的超大型離心式曝氣鼓風機，其調節范圍為額定流量的35%～107%，多變效率達82%，平均節能率為2.5%～5.1%。而全靜葉可調軸流式曝氣鼓風機的年節能率則可達6.7%～15.7%。
⑹高爐鼓風機節能
國外高爐鼓風機用的軸流式壓縮機，多變效率最高達90%，采用全靜葉可調機構后使操作范圍擴大到額定流量的55%～110%。
⑺離心式壓縮機節能
有代表性的多軸組裝式壓縮機是美國英格索蘭公司制造的Centac型壓縮機，其等溫效率可達74%。日本日立公司的DH型壓縮機的等溫效率已達82%，居同類產品前列。日本神戶制鋼所在引進美國VC型離心壓縮機的基礎上，經過改進制成了大流量半開式三元葉輪，葉輪的絕熱效率為94%。
3．風機節能技術的發展趨勢
（1）通風機
通過應用葉輪、擴壓器及蝸殼等元件的研究成果，以及進一步提高制造精度，力求使各種通風機的效率平均提高5%～10%。目前，離心式通風機有的已采用了三元葉輪，效率提高10%；大型離心式通風機出現了采用較大直徑和較窄寬度葉輪、較高轉速的高效結構，其最高效率可達87%以上，效率較高的軸流式通風機，最高效率已達92%。從而使產品本身就是節能產品。
在調節節能方面，除了采用較先進的動葉可調、雙速電動機、液力耦合器及交流電動機調速外，對大型通風機又出現了調速節能的新裝置-多級液力變速傳動裝置MSVD（Muiti
Stage Variable Speed Drive）。
（2）鼓風機
未來將會大力開展節能型鼓風機的研制工作。如日本對蝸殼及葉輪等通流部分的形狀作了適當改進，有效地防止了渦流及流動分離的產生，其絕熱效率比原來的鼓風機提高5%～10%；瑞士制造的大流量離心式鼓風機，每級均設有進口導葉，其多變效率亦達82%；日本制造的多級離心式鼓風機，采用進口導葉連續自動調節后，節能率達20%。高速單級離心式鼓風機采用高周速、高壓比、半開式徑向三元葉輪后，其效率可提高10%。還有的在鼓風機主軸的另一端設有尾氣透平，回收尾氣排放時的膨脹功來達到節能目的。
（3）離心式壓縮機
將會越來越多地采用三元流動葉輪，使效率平均提高2%～5%。如美國研制出的管線壓縮機的三種大流量三元葉輪，葉輪效率可達94%～95%；日本的單軸多級離心式壓縮機的效率水平也進一步提高，其首級的大流量半開式三元葉輪的絕熱效率達94%。
其調節方式將會更多地采用汽輪機驅動，以改變轉速來達到節能目的。
二、風機節能的途徑
風機的節能技術可分為兩大類。一類是從產品設計來提高風機在設計點和變工況區的效率；另一類是從產品在現場實際運轉的情況來盡可能地提高實際運行效率。其總目標都是減少功耗。其主要節能措施分如下兩類。
1．恒速機組
高效風機換低效風機；小葉輪換大葉輪；截短葉輪外徑；減少級數，拆摘葉片減少其數目；前（中、后）導葉控制，靜葉可調；改變動葉安裝角，動葉可調；臺數組合控制，串----并聯；ON-OFF開關控制；進口或出口節流；變葉片寬度；變擴壓器安裝角；聯合調節微機控制；其它。
2．變速機組
變頻調速；調壓調速；電磁調速；變極對數調速；串級調速（或轉子串電阻）；無換向器電動機調速；汽輪機或燃氣輪機等原動機的變速；液力耦合器；液力調速離合器；機電一體化裝置（如微機控制等）；多級液力變速傳動裝置（MSVD）；其它（如帶傳動等）。
三、風機調速節能實例與經濟效益分析1．采用液力耦合器節能實例
以轉爐風機為例。轉爐煉鋼生產循環中，裝料、出鋼時產生的煙氣很少，而吹氧冶煉時則產生大量煙氣，因此要求排煙風機隨工藝流程變化風量。上鋼五廠使用YDT450型調速耦合器進行風量調節，高速時風機功率323kW，低速時僅105kW，一年可節電70萬kW·h，半年即可回收全部技術改造投資。
2．變頻調速裝置的節能實例
對于一臺3.5kW的風機，如采用調壓調速每年可節電4100kW·h，而采用變頻器調速每年可節電6480 kW·h，節電率達50%以上。
四、風機行業節能產品的開發與應用
為適應節能的需要，風機行業先后開發了多種節能新產品，現簡單介紹幾種具有典型代表意義的產品。
1．BKJ66-1系列礦井局扇
該系列產品是沈陽鼓風機廠與山東礦業學院合作開發的節能產品，其最高效率為92%。與老式局扇相比每臺風機每年可節電1.5～2.5萬kW·h。
2．VARIAX動葉可調軸流通風機
該系列風機是沈陽鼓風機廠引進丹麥諾文科公司技術生產的。當電廠鍋爐100%負荷時最高效率為86.5%。若選用ASN3000/2000型代替離心式引風機，兩臺可節電355.7萬kW·h。
3．TLT動葉可調軸流通風機
該系列風機是上海鼓風機廠引進德國透平通風公司技術生產的，其運行效率可保持在83%～88%。以30萬kW機組為例，代替離心式送引風機，每年可節電560萬kW·h。
4．KKK AN系列靜葉可調軸流通風機
該系列風機是成都電力機械廠和沈陽鼓風機廠引進德國KKK公司技術生產的，其最高效率為86%。以30MW電廠每臺鍋爐兩臺風機為例，與雙吸單速離心通風機相比，每年耗電減少687萬kW·h。
5．4-71型高效低噪聲離心通風機
該型風機是沈陽鼓風機廠研究所于1992年為中低壓離心通風機更新換代而開發的高效節能新產品，其最高效率達90.5%，比老式風機提高4%，所以平均每臺風機的年節電量約為2000
kW·h。
五、風機節能的潛力
1．風機制造廠的潛力
據風機行業協會2002年度的統計，全國風機行業企業會員單位的產量為
萬臺，如在設計制造方面設法使每臺風機的效率提高1%，平均每臺按20kW，年工作時間按3000 h計算，則可年節電1.6億kW·h左右。
2．風機用戶的潛力
提高風機本身的效率當然是基本的、重要的。現在，風機研究單位和風機制造廠努力搞三元流動葉輪設計，CAD/CAM一體化等項目，為使風機效率提高1%～3%而絞盡腦汁；可是，現場使用中很多風機效率丟失10%～30%卻沒有引起廣泛地重視。也就是說，風機使用單位的節能潛力更大。設計、制造單位與用戶密切配合，找出風機使用中存在的問題，是挖掘風機節能潛力最有效的途徑。
風機使用中經常存在如下幾個主要問題
⑴風機選型不當。
⑵風機不檢測，運行中無調節或調節不完善。
⑶風機管網布置不合理，造成損失太大。
⑷科學管理水平低。
據東北、內蒙古煤炭工業聯合公司的調查，國務院提出風機運行效率應達到70%以上，而合格者競不足10%；運行效率低于55%者卻高達60%之多。負荷率大于76%的僅占15%，而低于60%的競達65%以上。由此可見，節能潛力極大。
另據對某鋼鐵公司12個工廠的調查表明，在風機的總擁有量661臺中，屬于應淘汰之列的競達457臺，占總數的69.1%。
另外，在不需要風機時，風機仍在恒速運行的現象亦并非罕見。
此外，對節能的重要意義認識不足，基礎資料不完整，管理機構不健全，規章制度不完善，也是管理水平低的一些表現。
總之，我國風機產品節能潛力很大。國家能源短缺，一方面要開發能源，另一方面也要大力節能。把節能視為第三能源，是節能工作的最高準則。
