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目前国内制冷空调用轴流通风机的现状与发展

时间:2018-08-30

目前随着国民经济的稳步发展,我国的制冷空调行业景气指数近年来一路走高,制冷空调设备已与人们的日常工作和生活密不可分。
  从2004年的制冷设备工业产品生产许可证制度实施以来,已取证的制冷空调制造企业越来越重视自身技术的提升和产品的综合品质,节能、环保正逐步成为制造企业为适应用户越来越严格的要求而必须努力实现的目标。在设备主机自身效率改善难度增大以及其它主要部件制造成本压力的作用下 , 空调机表冷器****热交换所使用的轴流通风机等辅机也越来越受到空调制造商的重视,使用效率高的轴流通风机在保证能效达标时可以最大限度地降低系统和换热器的制造成本。同时,轴流通风机又是部分空调外机的主要噪声源,而低噪声的室外机产品更容易得到市场的认可。因此,空调机在轴流通风机的选用及匹配上尚有较大的改善余地。
1  轴流通风机在制冷空调行业的应用
  制冷空调用轴流通风机(以下简称“轴流风机”)主要是指各类空调机组强制性热交换场合所使用的轴流式通风机,不包括用于舒适性通风换气、加热降温以及专门用于纺织空调的轴流式通风机、冷却塔专用轴流式通风机等。
  轴流通风机常用于各类风冷热泵机组、风冷单元式空调机、多联式空调机等。根据表冷器的设计参数,通常可选用低静压的自由式轴流风扇或静压相对较高的轴流风机。就具体应用而言,多数风冷式大中型中央空调强制热交换所使用的是静压相对较高的单级轴流风机,而风冷式户用型中央空调和家用空调器的外机多采用低静压的自由式轴流风扇散热。轴流风机多采用立式安装的型式,而自由式轴流风扇则多是卧式安装。
  目前,多数空调主机生产厂是根据表冷器阻力的经验数据及其需要的换热量来选配风机。由于风机还需要克服除表冷器阻力外的系统其它部分的阻力,如有些空调机组外壳的筋板、压缩机与表冷器的连接管路和阀件等,另外表冷器翅片的倒伏也会造成局部阻力的变化。因此,时常会出现某些机组匹配的轴流风机在低风量、大阻力、高功率的工况下运行,导致整机能效比偏低、风机用电动机易过载烧毁等状况发生。如何科学合理地匹配轴流风机,需要风机制造厂家与其用户进行更多技术层面上的交流。
2 轴流风机的现状
2.1 轴流风机生产企业的概况
  目前为止,已经取得制冷设备生产许可证的制冷空调用轴流通风机制造企业有70
余家。这些轴流风机制造企业主要集中在华东地区及广东省,其分布区域比例见图1。

  就轴流通风机制造企业目前的经营状况而言,大多数国内品牌的制造商未能摆脱主要是依靠较低的价格来占领市场的经营策略。多数企业的产量是每年递增的,但是从2008年的统计数据来看,多数企业的总产值并没有大的增长,企业的生产规模按其年销售额进行划分的统计图表见图2。

  就企业目前的技术人员配备而言,许多中小规模的轴流风机制造企业基本上没有能独立进行设计开发、试验定型的专业技术人员,很多企业基本上处于完全仿制生产的状态,企业老板兼技术员、生产厂长和销售员于一身。因此,也就导致了其产品一直在行业的低技术水平徘徊。很多企业无人能有足够的技术水平和用户进行风机的选型、匹配等方面的沟通,也就不可能有针对性地进行产品研发。
2.2 轴流风机产品概况
  应用于风冷式中央空调机组表冷器****热交换的轴流风机,其叶轮直径大多在500~1000mm,单台风机的风量一般不超过28000m3/h ,静压不高于200Pa。轴流风机的叶轮一般与电动机直联,主要有普通型电机直联和外转子电机直联两种型式。轴流风机选用的电动机以4极、6极、8极居多,部分特殊场合选用2极、10极电动机驱动。
  通过对部分空调机组和轴流风机生产企业的调查统计,得出如下不同公称直径叶轮的风机应用数量比例分布情况,见表1。
表1 不同公称直径叶轮的风机应用数量比例分布情况
叶轮直径φ/mm 500560630710750800其它
2007年/%1114182415117
2008年/%816152812165

  其中,φ630mm的公称直径还包括了φ600mm、φ650mm两种规格的叶轮,φ710mm的公称直径还包括了φ700mm规格的叶轮。
  制冷空调用轴流风机整机主要由风筒、支架、网罩、电机和叶轮组成。
  多数轴流风机制造企业的电机为外购件,其余部件自制后组装成整机出售或将散件直接发货到用户处进行组装。由于多数情况下散件组装时的工艺操作不是很规范,从而易导致同一批的产品性能有较大差异。
  轴流风机的叶轮一般用金属或工程塑料制作:金属材质主要选用的是优质碳素结构钢、硬铝板或铸造铝合金;工程塑料主要选用的是酚醛树脂、聚苯乙烯(PS)、ABS塑料等。金属材质叶轮具有强度高、使用寿命长的优点;塑料材质叶轮具有质量轻、噪声低的优点。叶轮的叶片数以3~7片最为常见,从外形上来看,多属于上宽下窄的叶型。因制造工艺不同,叶片与轮毂之间可以采用铆接、焊接或螺栓联接结构。
2.3 国内外同类制造企业和产品的比较
  目前,已有一些发达国家的轴流风机制造企业进驻国内,如日本大金、德国EBM等。国外的知名企业大多技术力量雄厚,具有很强的产品研发能力,而且其制造工艺水平高,试验及检验设施完备,产品的更新换代速度快,能有针对性地为提供用户优质的产品。另外,国外同类产品的配套行业也有很高的技术与制造水准,如材料、电动机、轴承等行业厂。就目前国内轴流风机制造企业的状况来看,整体实力与国外同类制造企业有一定的差距。
  在空调机组上所使用的轴流风机主流产品中,国内品牌的风机与国外品牌或进口的相同额定气动参数的风机产品相比,主要存在以下差距。
  (1)整机效率偏低,能耗较高。
  (2)风机特性曲线较陡,适应变工况的能力差。
  (3)整机噪声较高。
  (4)配用的国产电动机的效率低,且可靠性、稳定性差。
  (5)使用寿命较短。
  (6)外观粗糙,工艺水平较落后。
3  轴流风机的发展前景
3.1 轴流风机的市场前景
  随着经济的发展,我国城市化进展的速度进一步加快,公共及私有建筑物的数量及容量与日俱增,对各类中央空调的需求量也越来越大。轴流风机作为多种空调主机必备的重要辅机产品,其市场需求受其带动也必然增长。
  从中央空调机组市场需求的发展来看,叶轮直径在560~800mm的轴流风机的需求量增长最快。从用户的使用要求来看,低噪声的外转子轴流风机的需求量日益增长,高效率机翼型叶片的轴流风机的市场需求也越来越大。一些发达国家的知名轴流风机制造企业在国内设厂生产,其国内制造的轴流风机渐不逊色于直接进口的同类产品品质,而其制造成本大幅度降低,价格优势日益凸显。同时,轴流风机行业内的竞争也必然日趋激烈,一些有规模效益的企业在竞争中会得到进一步提升的机会,而一些缺乏核心竞争力的小企业其生存空间势必越来越小。
3.2  轴流风机的技术发展趋势
  从我国政府的倡导和用户的长期需求两方面综合来看,开发高效率的节能型产品与低噪声的环保型产品是大势所趋。通过使用一些新型的计算软件对风机的流场与强度等进行模拟、计算,然后与试验检测数据对比,可以更快捷准确地得出其空气动力性能参数。
  设计制造高效率的轴流风机主要可以通过以下途径来实现[1-2]。
  (1)设计开发出合适的叶片型线,以减小叶栅中的摩擦损失和尾迹涡流损失。
  (2)确定适当的叶片数和轮毂比,以减小二次流损失。
  (3)设计合理的筒状机壳高度和叶轮径向间隙,以减小环面损失。
  (4)匹配合适的高效率电动机,以提高整机效率。
  (5)改进设计风机筒状机壳的进口集流部位,以改善进口气流状况。
  (6)改进设计风机出口的网罩,以减小出口阻力。
  (7)将风叶与电动机支架改进设计,让其尽量发挥出导流的作用。
  (8)完善试验检验设备,以便及时掌握风机的实际空气动力性能。
  设计制造低噪声环保型的轴流风机除了需要对叶片的型线、叶片数、叶轮径向间隙以及电动机进行合理地设计与选配外,还可通过以下途径来实现:
  (1)提高动平衡精度,以减小整机振动产生的噪声;
  (2)采用具有一定吸声性质的材质制作叶轮等部件,以减小因叶片自身振动而产生的辐射噪声;
  (3)根据仿生学原理设计开发新型低噪声叶片。
4  结论
  目前,国内的制冷空调用轴流风机制造企业还处于蓬勃发展的阶段,不可避免地会碰到各种困难或问题。随着我国制冷空调产品市场的逐步规范,轴流风机制造企业的生存不可能完全依赖价格优势。只有积极投入人力物力,着手新品研发,完善企业自身的软硬件建设,不断提高产品的技术含量和改善产品的制造工艺水平,轴流风机制造企业才能走出靠低质低价争夺市场的恶性循环,才能真正地在国内乃至国际市场上占有一席之地。
 

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