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PVC水簾好_風機調(diào)速技術(shù)的選擇分析及節(jié)能應用送風機的工作原理與

前言：風機是節(jié)能潛力巨大的通用設(shè)備，調(diào)速是其節(jié)能的重要途徑，調(diào)速技術(shù)的選擇事關(guān)投資效益，從性能價格比的角度出發(fā)，優(yōu)選機械調(diào)速裝置是較為明智的選擇。

一、風機調(diào)速的意義

　　風機是使用面廣、耗電量大的設(shè)備，風機在運行中普遍地存在的問題：

    (1)設(shè)備陳舊，結(jié)構(gòu)落后，造成單機運行效率低；

    (2)風機或其配套電機選型設(shè)計裕量過大，形成系統(tǒng)實際運行效率低。如某鋼鐵公司風機實際運行效率僅為6%；

    (3)對于生產(chǎn)工藝參數(shù)不斷變化時，多采用落后的管道閘閥節(jié)流進行工況調(diào)節(jié)，白白地造成能源浪費；

    (4)輸送管道設(shè)置不盡合理，管道阻力大，以及運行管理粗放(如風機放空)造成運行中無效的功率損失等。可見，圍繞風機存在著大量的節(jié)能潛力，而對于工藝參數(shù)變化大的大中型(50～500kW)風機，其調(diào)速節(jié)能技術(shù)應用具有廣闊前景。

　　風機最大特點是負載轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的平方成正比，軸功率與轉(zhuǎn)速的立方成正比，因此如果在電機與風機之間加裝調(diào)速裝置，將電機輸出的固定轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)為根據(jù)流量需求的風機轉(zhuǎn)速，即當生產(chǎn)工藝參數(shù)需要變化時，采用改變風機轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)風機的流量，就可節(jié)約大量的電能。

　　采用調(diào)速技術(shù)后，風機運行節(jié)能效果的預測，如以閥門調(diào)節(jié)作為比較的基準，當流量在0.5～1.0的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)變化時，不同調(diào)節(jié)方式時功率消耗與流量的關(guān)系見圖1 。

可參照下式預測平均節(jié)約功率 ：

　　 △ P ＝ Pa - Pb ≈0.4 P0

　　 式中 P0 ——額定功率

　　 即在理想情況下，通過調(diào)速使風機的流量由 50%連續(xù)不斷調(diào)節(jié)至100%時，調(diào)速調(diào)節(jié)比閥門調(diào)節(jié)可節(jié)省功率約為額定功率的40%。

二、風機調(diào)速技術(shù)類別選擇及方案分析

   ,廠房屋頂電動排氣設(shè)備; 2.1 風機調(diào)速技術(shù)類別與比較

　　目前，風機調(diào)速有兩種方式：一種是機械調(diào)速，最常用的是在電機和風機間加裝調(diào)速型液力耦合器或液體粘性調(diào)速離合器；另一種是電氣調(diào)速裝置，其方法有串級調(diào)速、變頻調(diào)速、變極調(diào)速等。選擇機械調(diào)速用于風機調(diào)速運行，具有傳動效率高、過載保護性好、控制反應快、成本低、體積小、易維護等優(yōu)點且不受電機轉(zhuǎn)速、電壓等級等參數(shù)限制。而我國200kW以上的交流電機基本上全是高電壓電機，如此高等級電壓的調(diào)速，對各類電氣調(diào)速方式均難以達到。故我國目前高電壓中、大功率(200kW以上)的各類交流電機調(diào)速裝置均為液力耦合器或液粘調(diào)速離合器。以下針對液力耦合器和液粘調(diào)速離合器在風機調(diào)速領(lǐng)域中的應用特性進行研究。

     2.2 液力調(diào)速傳動與液粘調(diào)速傳動特性的比較

　　以上針對風機調(diào)速選擇進行了分析，各有利弊，從性能價格比的角度出發(fā)，更傾向于機械調(diào)速裝置的應用。調(diào)速型液力耦合器和液粘調(diào)速離合器其原理不同，應用上有很多相同點，也有不同點。

      從原理上講，液力耦合器傳動基于歐拉方程，以液體動量矩的變化來傳遞動力；液粘調(diào)速離合器傳動基于牛頓內(nèi)摩擦定律 , 以液體的粘性(或油膜剪切力)來傳遞動力。由于基本概念和工作原理的本質(zhì)不同，其調(diào)速裝置的主機結(jié)構(gòu)設(shè)計顯然不同。但工作介質(zhì)都是液體油，工作過程都有熱量產(chǎn)生，其操作控制系統(tǒng)都需要電控、液體循環(huán)和冷卻。

      調(diào)速型液力耦合器和液粘調(diào)速離合器在應用特點上異同比較如下：

　　(1)都能使電機空載啟動，縮短啟動電流對電網(wǎng)的沖擊時間；

　　(2)都可以實現(xiàn)無級調(diào)速，調(diào)節(jié)方便可靠，且易于實現(xiàn)遠程控制和自動控制；

　　(3)液粘調(diào)速離合器可實現(xiàn)同步、調(diào)速和脫離3種工況運行，且主動軸轉(zhuǎn)動方向不影響傳動性能。在同步轉(zhuǎn)動時無功率損失，傳動效率(理論值)為100%；

　　(4)都可以緩和沖擊，衰減扭振，具有過載保護功能，延長設(shè)備使用壽命；

　　(5)液力耦合器相對維修復雜，結(jié)構(gòu)偏大，但調(diào)速技術(shù)較成熟可靠，能長期無檢修運行；液粘調(diào)速離合器結(jié)構(gòu)緊湊合理，在調(diào)速狀態(tài)下效率高于耦合器4%～5%, 節(jié)電率高于8%，但在轉(zhuǎn)速比0.9 以后至 1.0 區(qū)域內(nèi)易出現(xiàn)轉(zhuǎn)速波動，故應重視采用合理措施降低不穩(wěn)定區(qū)間或合理操作避開不穩(wěn)定區(qū)工作；

　  (6)都適用與不同等級的高低電壓、中大容量電機配用，使電機始終以額定轉(zhuǎn)速運轉(zhuǎn)，電機效率高，功率因數(shù)高，無諧波影響。

　　目前，國產(chǎn)調(diào)速型耦合器輸入轉(zhuǎn)速3000r/min ，最大功率可達6500kW ；液粘調(diào)速離合輸入轉(zhuǎn)速 3000r/min ，功率可達3200kW 。 @page@

      2.3 兩種機械調(diào)速節(jié)能裝置選擇方案的有關(guān)注意事項:

　　(1)區(qū)別二者傳動特點的異同有針對地選擇。調(diào)速型液力耦合器與液粘調(diào)速離合器在應用特點上有很多相似之處，由于調(diào)速型液力耦合器技術(shù)成熟超前，應用相對普遍；但液粘調(diào)速離合器有更高的傳動效率，有同步傳動，可方便進行定速、調(diào)速切換運行，寬泛了應用范圍，經(jīng)濟投入也相對偏低，但其存在調(diào)速不穩(wěn)定區(qū)間是難于避免的，應重視在技術(shù)上縮小速度不穩(wěn)定區(qū)，盡力擴大轉(zhuǎn)速比的實際范圍。

　　(2)調(diào)速節(jié)能的立足點在“調(diào)速”，調(diào)速即調(diào)節(jié)了風機的流量，只有存在流量變化工況需求時，才適于進行調(diào)速。但考慮到風機自身運行的特性因素，應有一個最佳的調(diào)速范圍。通常最低轉(zhuǎn)速不小于額定轉(zhuǎn)速的 50 %，一般為70%～90%之間。因為低轉(zhuǎn)速時，風機本身效率明顯下降，是不經(jīng)濟的；在額定流量的 90%以上變化時，接近調(diào)速裝置本身效率(90%左右)，節(jié)能效果不再明顯，而接近 100 %流量運行時，反而多耗能。

　　(3)大中型(50～ 500kW )的風機最適合采用調(diào)速裝置節(jié)能。小功率風機由于功率小，節(jié)能潛力小，加之小功率風機往往工況參數(shù)變化范圍不大，采用調(diào)速投資的節(jié)能效益不大。

　　(4)調(diào)速范圍確定時，應注意避開機組的機械臨界共振轉(zhuǎn)速，否則調(diào)速至該諧振頻率時，將可能損壞機組。

三、風機調(diào)速應用實例與節(jié)能效益分析

　　調(diào)速型液力耦合器或液粘調(diào)速離合器均是風機調(diào)速裝置的最佳選擇。對于新安裝風機可選型調(diào)速裝置進行成套設(shè)計，對老設(shè)備改造則需使電機后退重新制作設(shè)備基礎(chǔ)。

　　以下舉實例說明機械調(diào)速裝置的應用并分析節(jié)能效益。

      3.1 調(diào)速型液力耦合器應用舉例

　　以煉鋼轉(zhuǎn)爐除塵風機為例。按煉鋼工藝要求，當吹氧時風機全速運行，引出煉鋼產(chǎn)生的煤氣回收利用。在非吹煉(出鋼、進料)時間內(nèi)，不需要排煙除塵，但因大型電機不易頻繁啟停，仍然采用全速運行方式，使風機在不需要排煙除塵時改為抽引大氣而空耗電能。加裝調(diào)速型液力耦合器則可對風機施以工況變速調(diào)節(jié)，從而大量節(jié)約電能。某鋼廠原來恒速運行的 T18t 氬氧轉(zhuǎn)爐除塵風機加裝調(diào)速型液力耦合器后實現(xiàn)了變速調(diào)節(jié)運行，以下分析計算其節(jié)能效益。

　　該轉(zhuǎn)爐吹煉一爐鋼周期為2h，其中吹煉時間t1和出鋼進料時間t2各占1h(圖2)。在恒速運行時，電機高速滿功率運行，電機耗能為

      Wd = P1(t1 + t2)

　　采用液力耦合器變速調(diào)節(jié)運行后，吹煉時風機高速運行，出鋼、進料時風機低速運行。其電機耗能為

  　 Wo = P1 ,大型屋頂風機;t1 + P2 t2

      式中 P1 ——風機高速運行時電機消耗功率， kW

　　 P2 ——風機低速運行時電機消耗功率， kW

　　 t1 ——轉(zhuǎn)爐吹煉(風機高速運行)時間， h

　　 t2 ——轉(zhuǎn)爐出鋼、進料(風機低速運行)時間， h ； t1 = t2 =1h

　　 變速調(diào)節(jié)對風機恒速運行的節(jié)能量 WJ 為

       WJ = Wd－W o = P1(t1+ t2)－(P1t1 + P2t2)= (P1 － P2)t2

       式中(P1－P2)t2 是節(jié)省的能量，亦即圖2中的斜線部分。

    ａｄ在正常生產(chǎn)情況下實際計算(數(shù)字過程略)的年節(jié)電量為 637632kW·h ，年節(jié)電率為

    K = WJ／Wd=36.3%

　　上例說明液力耦合器應用于風機調(diào)速運行節(jié)電效果明顯，有良好的技術(shù)經(jīng)濟性。

      3.2 液粘調(diào)速離合器應用舉例

　　開封火電廠1995 ～ 1999年先后在3＃鍋爐送風機、4＃鍋爐送風機和吸風機甲乙兩側(cè)安裝了6臺 YT80型液粘調(diào)速離合器成功應用至今，年節(jié)電152萬 kW·h ，節(jié)電率為 25% 。將液粘調(diào)速技術(shù)應用于鍋爐送風機，變擋板調(diào)節(jié)風機流量為調(diào)速調(diào)節(jié)風機流量，這在電力系統(tǒng)查無先例。

四、結(jié)束語

　　風機是用量大、耗能大的通用設(shè)備，選擇合理的節(jié)能措施勢在必行。交流電動機調(diào)速效率高是主要優(yōu)勢，但其成本高設(shè)備較復雜，維護要求較高，在大容量高電壓時可靠性尚待進一步提高。機械調(diào)速裝置初始投資小見效快，運行可靠性高維修量小，投資回收率高。目前機械調(diào)速裝置在風機調(diào)速節(jié)能中得到了較為廣泛的應用且發(fā)展前景很好。對于液力耦合器和液粘調(diào)速離合器來講，前者應用更為成熟廣泛些。雖然液粘調(diào)速技術(shù)起步較晚，但由于其結(jié)構(gòu)合理，性能寬泛，操作維護簡易而具有較強的競爭優(yōu)勢。


送風機的工作原理是通過葉輪旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生提升力。將空氣沿著中軸從吸入側(cè)吸入，然后輸送到風道，隨后輸出。送風機多為變頻器可調(diào)式風機，在建筑物和工廠中，送風機被大量的使用。

風機外殼:送風機外殼由鋼板制成，直徑為2000，呈圓筒形。為了便于檢修，風機外殼做成水平中分式結(jié)構(gòu)，葉輪及軸承位于風機外殼內(nèi)，風機的外殼對葉輪起支承作用。

軸承箱:送風機的轉(zhuǎn)子由軸承箱內(nèi)的軸承支承，軸承箱內(nèi)共有三列軸承

進氣箱:送風機的進氣箱由鋼板制成，其作用是使介質(zhì)在風機的入口處轉(zhuǎn)向，減少阻力損失，進氣箱的一端通過膨脹節(jié)與風機的外殼相連，另一端與風道相連,負壓風機工程。

轉(zhuǎn)子:轉(zhuǎn)子是送風機的主要部件，轉(zhuǎn)子包括主軸、葉輪、液壓缸、控制頭等

主軸:主軸的作用是將電動機的功率傳遞給葉輪對介質(zhì)做功，主軸橫穿軸承箱，由三盤軸承支承，主軸的一端是葉輪，另一端借助聯(lián)軸器與空心軸相連，主軸的長度為1283.5mm。

葉輪:葉輪為焊接結(jié)構(gòu)，因此葉輪質(zhì)量較輕，慣性矩較小。葉輪套裝在主軸上通過鍵固定，并由鎖母鎖緊，葉輪自徑為1000。

標簽: 送風機
本文鏈接: 送風機的工作原理與組成
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