6.1风扇的构造
一、风扇结构
电力油浸变压器风扇是属于轴流式风机。它主要由圆形风筒、钟罩形吸入口，装有扭曲叶片的轮毂、流线形轮毂罩、电动机、电动机罩等组成。
轴流式风机的叶轮由轮毂和铆在其上的叶片组成，叶片从根部到梢部呈扭曲状态或轮毂呈轴向倾斜状态，安装角一般不能调节。但大型轴流风机的叶片安装角是可以调节的。调节叶片安装角，就可以改变风机的流量和风压。大型风机进气口上还常常装置导流叶片（称为前导叶），出气口上装置整流叶片（称为后导叶），以消除气流增压后产生的旋转运动，提高风机效率。部分轴流式风机还在后导叶之后设置扩压管（流线型尾罩），这样更有助于气流的扩散，进出使气流中的一部分动压转变为静压，减少流动损失。
2.风扇型号
变压器风扇使用方式不同，其型号也不同，用片散上型号为CFZ称为吹风装置，还要装上风筒。用于冷却器型号为DBF称为低噪声风扇。还有BF称为变压器风扇这二种均不须风筒。
3.风扇运行条件
环境条件应满足以下八方面要求
（1）周围空气温度：－40℃～70℃。
（2）空气相对湿度：最湿月平均最大相对湿度为95%，同时该月月平均温度为25℃。
（3）海拔不超过1000m（超过1000m时电机温升应按标准进行修正）。
（4）太阳国徽最大强度：0.98kW/m2。
（5）最大降雨强度：50mm/10min。
（6）能承受砂尘、冰、雪、霜、露。
（7）电机采用B能绝缘，当海拔不超过1000mm，周围空气温度不超过75℃，其定子绕组的温度限值（电阻法）不超过45K，轴承允许温度（温度计法）不超过95℃。
（8）采用低噪声轴承，在正常的使用条件下，能承受额定负载连续运行，其使用寿命为十年，并能保证在第一次大修前安全运行时间不少于五年。
4.风扇检查
风扇使用前应注意以下九个方面：
（1）安装前外观检查：紧固件是否松动，叶片是否变形，拨动是否旋转顺畅，检查出线端标志字母U、V、W相序与电源相序是否对应。若发现异常应进行校正处理。
（2）用500V兆欧表检测定子绕组对机壳绝缘电阻，其电阻值不低于1MΩ。因绝缘受潮引起电阻低，应进行干燥处理。
（3）按规定电源对电机进行空转运行试验（不装叶轮）应起动灵活，运行平稳轻快、声音和谐，当三相电源平衡时，电动机的三相空载电流中，任何一相与三相平均值的偏差应不大于三相平均值的10%。
（4）该产品适用于三相交流电源，在铭牌规定的额定电压、频率下（指电源符合GB755－87标准规定时）风扇应能正常运行。
（5）初次投入运行的变压器风扇，一周内应加强巡视检查，发现异常现象，如剧烈振动、声音异常、电流过大、轴承过热等应及时停机检查，待排除故障后方可投入运行。
（6）停机时间较长，需要重新投入运行时，应确保气流通道和风筒内无异物，然后拨动叶轮进行检查，待供电线路等一切正常后即可投入运行。
（7）停放时间较长或电机受潮严重，绝缘电阻偏低时，应干燥处理后，方可投入运行。
（8）拆机检修时，应首先清理润滑脂等残留物，连同轴承均应彻底清理干净，检查各部位。发现故障应及时处理（参考常见故障及处理方法表）。若绕组重绕后，应进行耐电压试验，新绕组应能承受交流电压2000V，时间为1min的耐电压试验而不发生击穿。对出厂产品，用户要求重复耐电压试验时，试验电压应为1600V，时间为1min。如无故障则重新组装，并要加注新润滑脂。
（9）定期补充润滑脂：全密封轴承五年内可不必更换润滑脂，非全密封轴承注油前应将油杯清理干净；该产品采用的是锂基润滑脂，不得随意更换其他滑脂；用油枪向油杯中注入润滑油，添加约为轴承空间的2/3左右，正常使用时2～3年加入一次即可。
5.风扇故障处理
6.2风扇工作原理和性能
1.变压器风扇的工作原理
变压器风扇的工作原理与轴流式风机原理相似，其叶轮形状是一个柱体，叶片有螺旋尖形、机翼形等。当电动机带动叶轮转旋运行时，由于叶片对流体的推力作用，迫使自吸入管吸入机壳的气体产品回转上升运动，从而使气体的压强及流速增高。流速增压后的气体经固定在机壳上的导叶作用，使气体的旋转运动变为轴向运动，把旋转的动能变为压力能把热风压出。
2.轴流式风机性能
轴流式风机与离心风机相比，具有流量大、全压低、流体在叶轮中沿轴向流动等特性。轴流式风机的特点可归纳为如下几点：
（1）结构紧凑、外形尺寸小、重量轻。
（2）动叶可调轴流式风机的变工况性能好，工作范围大。这是因为动叶片安装角可随着负荷的变化而变化，既可调节流量又可保持风机在高效区运行。
（3）动叶可调轴流式风机的转子结构较复杂，转动部件多，制造、安装精度要求高，维护工作量大。
（4）轴流式风机的耐磨性不如离心风机。
（5）轴流式风机噪声大，可达110～130dB，离心风机一般为90～110dB。
（6）轴流式风机的Q－H（或p）曲线呈陡降形，曲线上有拐点。全压随流量的减小而剧烈增大，当Q＝0时，其空转全压达到最大值。这是因为当流量比较小时，在叶片的进、出口处于产生二次回流现象，部分从叶轮中流体又重新回到叶轮中，并被二次加压，使压头增大。同时，由于二次回流的反向冲击造成的水力损失，致使机器效率急剧下降。因此，轴流式风机在运行过程中适宜在较大的流量下工作。
（7）Q－P曲线为陡降型，当流量Q＝0时，功率P达到最大值。这一点与离心风机正好相反。因此，轴流式风机启动时，应在阀全开的状态下来启动电动机，即“开阀启动”。实际工作中，轴流式风机总会在启动时经历一个低流量阶段，因而在选配电动机时，应注意留出足够的余量。
（8）Q－η曲线的稳定高效率工作范围很窄。因此，一般轴流式风机均不设置调节阀门来调节流量，以避免进入不稳定工作区运行。
轴流式风机是一种大流量、低压头的风机，从其性能曲线上看，存在着一个较大范围的不稳定工作区，在运行中应注意尽量避开这个区域。因此在考虑轴流式风机的调节方法时，要特别慎重，以满足经济运行和安全运行的两个要求。
通常轴流式风机的其调节方法主要有动叶调节、前导叶调节（又称为导向静压调节）、转速调节等。
（1）动叶调节
当动叶角度改变时，风机的效率变化不大，功率则随角度的减小而降低。其风量的调节范围很大，使得在选用设备时甚至可以不考虑储备系数，因此，对轴流式风机而言，动叶调节是一种比较理想的调节方法。
动叶可特性曲线，其主要特点是：
①等效率区的曲线与管路系统阻力特性曲线接近平行，当负荷变动时，风机保持高效的范围较大；
②在最高效率区的上下都有相当大的调节范围；
③风压性能曲线很陡峭，因此当风道阻力变化时，风机的风量变化很少；
④每一个叶片角度对应一条性能曲线，叶片角度从最小调到最大时，风压几乎与风量成线性关系。
（2）前导叶调节
前导叶调节又称导向静叶调节。导叶角度改变时，进入叶轮的气流产生与叶轮旋转方向相同的同向预旋，使风压降低，从而达到调节的目的。
（3）转速调节
轴流式风机改变转速的方法与离心机变速调节的方法相同。当转速降低时，风压与风量的特性曲线基本上平行下移。
3.轴流式风机的喘振
由于受其性能的影响，轴流式风机运行中会出现喘振，当两台轴流式风机并联工作时还有可能出现“抢风”现象，下面就对这两方面进行简要介绍。
（1）轴流式风机的喘振。当风机处于不稳定工作运行时，可能会出现流量、风压的大幅度波动，引起整个系统装置剧烈振动，并伴随着强烈的噪声，这种现象叫喘振。喘振将使风机性能恶化，严重时会使风机系统装置破坏。因此，风机不允许在喘振区工作。
风机性能曲线呈驼峰形，同时风机的工作点又在K点以左。而风机管路系统容积又大，就有可能产生喘振。风机在开始工作时，向管路系统输送气体的流量大，而压力低，气流还来不及充满管路系统，这时风机相当于在A点工作，而管道为了适应风机的压力，暂时处于L点。此时，由于风机排风量大于管路输出风量，使风机出口压力升高，流量逐渐增加，此时管路与风机的性能曲线无交点。为平衡压力，暂时在N点工作。此时管路输出风量仍小于风机排风量，因而使管路压力略高于风机压力。在管路压力作用下，使气体倒流回风机，风机流量为负值，相当于在G点工作。这时由于管路中气体同时向两个方向流出，使压力很快下降，同时风机出口压力也随之下降到F点。当管道中压力略低于风机出口压力时，风机又开始向管路系统输送气体，工作点又跳到A点。风机若继续运行，运行状态将按AKGFA周而复始地进行。整个系统压力忽高忽低，流量时正时负，管路中的气流随之强烈的波动，即产生了喘振现象。
可见，喘振是由风机和管路系统共同决定的。一般喘振之前首先要产生旋转脱流。
防止和消除喘振的措施有：选型和运行时使工作点避开喘振区；设置放气阀，使通过风机的流量不致过小；采用适当的调节方式，使风机稳定工作区扩大；控制管路容积，避免促成喘振的客观条件。
（2）轴流式风机并联工作时的抢风现象。风机并联运行时，有时会出现一台风机流量特别大，而另一台的流量特别小的现象，若稍加调节则情况可能刚好相后，原来流量大的反而小。如此反复下去，使之不能正常并联运行。这种现象称为抢风现象。
从风机性能曲线分析，具有驼峰形性能曲线的风机（如前向叶型的风机）并联运行时，可能出现“抢风”现象。两台风机并联工作点若在A点，则两台风机工况相同，均在A1工作，不会发生抢风现象。而并联工作点若落在马鞍形区域内，如B点，此时两台风机的工况点暂时相同，均为B1。若并联工作点为C，则两台风机阻力稍有差别或系统风量稍有波动，就可能使一台风机风量较大在C1点工作，仍属于正常工作，而另一台风机风量较小在C2处于不稳定工作状态，严重时一台风量特别大，而另一台风机却出现倒流，而且不时地相互倒换，出现了“抢风”现象，使风机的并联运行不稳定。为了避免风机的抢风现象，在低负荷时可单台运行，当单台风机运行满足不了需要时，可以再启动第二台参加并联运行。
6.3风扇设计
轴流风机设计的核心就是叶片型线设计，可从正反两方面进行计算设计，正方面计算就是给定叶轮结构参数和叶片形状，根据一定的来流及出口条件，求解流道内的流场。
而反方面法则是以保证风机的气动性能为出发点来设计叶轮的结构参数与叶型型面。
1.轴流风机的反方面设计
根据扭曲叶片理论，采用了全三维造型来进行叶片流型设计。并结合空气动力学理论，应用变环量流型设计方法，使叶片的做功分布更加符合运动规律，从而发挥出更高的功能转换效益。
首先基于抛物面理论我们在柱坐标下建立叶片中型面方程：
Z＝B（1－F1/α）（6‐1）
通过θ，α和B的取值变化，可以控制叶片的扭曲程度；R0则决定了叶片的倾斜情况，从而可以满足不同场合下的需要。
根据变环量设计方法，并综合考虑到叶轮叶根的机械强度，叶尖部分的加工工艺，我们采用如下的叶片凸面和凹面方程：叶片的凸面型面方程为：
Z1＝B（1－F1/α1）＋（r2－r）tan[δ1［1－（1－2λ/θ）2］]＋ΔZ（6‐2）
Z2＝B[1－F1/α2]－r1r2tan［δ2f（t）］/r（6‐3）
上述两式中，第二项的作用是对叶片分块进行不同程度的加厚，以提高叶片的机械强度；ΔZ则是为了增大叶尖部分的厚度以方便加工。
在风机设计中出口气流角β2是一个很重要的物理量，有必要进行深入的研究，结合叶片几何形状根据Euler方程和面表达式分别从两个不同的角度推导可得：
CZ/（u－P∞/Pu）＝tanβ2＝B/（rαtanθ）（6‐4）
这样通过参数β2可以在风机气动参数与叶轮结构参数之间建立一座桥梁，使得正反命题设计问题都可以得以解决。在反命题设计中，根据气动参数一旦确定了r2、μ、β2，结合B、θ、α、α1、α2、R0、δ1、δ2和ΔZ这些优化设计参数，由6‐1、6‐2、6‐3式就可以确定风机叶轮的结构参数及叶片的几何形状。由此构造成型的扭曲叶片不但方便加工，而且便于下面的正命题计算。
2.轴流风机的正方面计算
根据上面设计得到的叶轮结构参数和叶片几何参数，从理想情况出发可以推导出轴流风机的气动计算方程，并推广到实际工况下，从而实现正命题计算。
（1）理想情况下的风机气动计算
确定轴向速度沿径向分布对了解风机内部气流流动特性具有重要意义，工程实际中发现当CZ出现负值，即发生了回流的时候，风机运行不稳定，而且会增加噪声和降低效率，设计过程中应当尽量避免这种情况。
