高温环境下，风机该如何选型？

在高温环境下，风机的选型至关重要，如果选型不当，会导致风机寿命急剧缩短、效率下降、甚至发生严重故障。

以下是针对高温环境下风机选型的详细指南，涵盖了关键考虑因素、选型步骤和常见问题。

一、核心原则：高温环境对风机的挑战

高温环境主要从以下几个方面影响风机：

材料性能下降：金属材料在高温下强度、硬度会下降，蠕变极限降低，可能导致叶轮变形、轴断裂。

润滑系统挑战：润滑油/脂在高温下容易氧化、变稀、流失，导致轴承润滑不良，磨损加剧。

热膨胀问题：不同材料的热膨胀系数不同，可能导致部件卡死、间隙变小（如叶轮与机壳摩擦）、对中失效。

电机过热：环境温度高，电机散热困难，容易因过热而烧毁。

性能变化：空气密度随温度升高而降低，输送相同质量的气体需要更大的体积流量，电机功率也会变化。

二、关键选型考虑因素

1. 确定介质温度范围

这是基础的参数。不仅要了解ZUI高温度，还要了解温度波动范围和工作周期（是持续高温还是间歇性高温）。

中低温：80℃ ~ 200℃

中高温：200℃ ~ 400℃

超高温：400℃ ~ 800℃ 甚至更高（如窑炉风机）

2. 材料选择 (至关重要)

叶轮与机壳：

<200℃：普通碳钢（如Q235）通常可以胜任。

200℃ ~ 400℃：需采用耐热不锈钢，如 SS304、SS316。它们具有更好的高温强度和抗氧化性。

>400℃：必须采用高等级耐热合金钢，如 310S（0Cr25Ni20）。对于极高温度（如800℃以上），甚至需要考虑使用镍基合金或在表面做耐热涂层。

主轴：通常采用45#钢或40Cr钢调质处理，保证其在高温下的强度和刚度。

轴承箱与冷却：

必须优先选择带冷却结构（水冷或风冷）的轴承箱。

水冷轴承箱：常见和有效的方式，通过循环冷却水带走轴承热量，保证轴承温度在允许范围内。

风冷轴承箱：通过内部风扇或外部压缩空气进行冷却，适用于温度稍低的场合。

密封：采用耐高温的密封材料，如石墨密封、氟橡胶（FKM/Viton，耐温约200℃-250℃）或聚四氟乙烯（PTFE），防止热量传到轴承室并防止润滑剂泄漏。

3. 冷却方式

轴承冷却：如上所述，水冷轴承箱是高温风机的标准配置。

电机选择：

必须选择更高绝缘等级（如F级或H级）的电机，其允许的温升更高。

电机冷却方式：普通风冷电机（TEFC）可能不够，需要选择：

强制风机冷却（CACD）：电机自带独立冷却风机，保证在主机风机低流量时电机也能得到充分冷却。

水冷电机：在极端环境下，电机外壳也可通水冷却。

电机安装位置：尽量避免电机直接处于热辐射区域，必要时可采用长轴连接（电机置于高温区域外，通过长轴驱动风机）。

4. 性能修正与电机功率

密度修正：高温下气体密度（ρ）显著降低。风机样本上的性能曲线通常是在标准状态（20℃, 空气密度1.2 kg/m?）下给出的。

实际所需风量：工艺要求的质量流量（kg/h）不变，但因密度变小，实际需要的体积流量（m?/h）会增大。

实际所需全压：风机全压与密度成正比。高温下所需的全压（Pa）比标准状态下更低。

实际所需轴功率：轴功率与密度成正比。因此，在高温下驱动相同质量流量的气体，所需的轴功率比标准状态下更低。

电机功率选择：虽然高温下所需轴功率降低，但必须选择更大的电机功率裕量来应对可能出现的异常工况，并确保电机本身在高温环境下不过载。通常裕量系数取 1.2 ~ 1.3 或更高。

5. 结构形式

离心风机 vs. 轴流风机：离心风机（特别是后倾式）在高温领域应用更广泛，因其结构更坚固，更容易实现冷却和密封。

传动方式：常见的有：

D式传动：电机直联，结构紧凑，但电机直接受热。

C式/E式传动：带皮带轮减速，电机可以偏离热源安装，通过调整皮带轮速比来匹配风机转速，更为灵活，是高温风机的常用形式。

三、选型步骤总结

明确工艺参数：

输送介质（是否是清洁空气、含尘烟气、腐蚀性气体？）

介质温度（ZUI高/ZUI低/正常）

所需质量流量（kg/h）或标准状态体积流量（Nm?/h）

系统所需全压（Pa）

安装环境大气压

性能换算：

将质量流量或标准状态流量换算成实际工作温度下的体积流量。

将系统所需全压换算成标准状态下的全压，以便从样本上选型。

初步选型：

根据换算后的流量和全压，从风机样本中选择合适的型号和转速。

材料与结构确认：

根据温度确定叶轮、机壳材质（如304/316/310S）。

确认轴承冷却方式（必须水冷）。

确认密封形式（耐高温密封）。

确认传动方式（直联或皮带传动）。

电机选择：

计算标准状态下的轴功率。

根据轴功率和工况，选择绝缘等级高（F/H级）、带有足够冷却方式（如CACD）、功率有充足裕量的电机。

与供应商深度沟通：

将所有的工况信息清晰地提供给风机供应商。

要求供应商提供高温性能曲线和材料证明。

确认风机的设计是否符合高温应用标准。

四、常见错误与注意事项

错误一：用普通风机代替高温风机。这是危险的做法，极易导致机毁人停的重大事故。

错误二：只关注风机主体，忽视电机和轴承冷却。电机烧毁和轴承损坏是高温风机常见的故障。

错误三：不做性能换算。直接按标准状态选型会导致选出来的风机风量、压力、功率全部错误。

安装提醒：高温风机的进出口管道应设置膨胀节，以吸收热膨胀产生的应力。

总之，高温风机选型是一个系统工程，核心是“材料、冷却、性能修正”。务必选择有经验和资质的供应商，并提供详尽准确的工况信息，以确保风机能够安全、可靠地运行。