1、風(fēng)機(jī)節(jié)能潛力分析及主要對策風(fēng)機(jī)節(jié)能潛力分析及主要對策1 概述 風(fēng)機(jī)產(chǎn)品的品種分為離心式壓縮機(jī)、 軸流式壓縮機(jī)、 離心式鼓風(fēng)機(jī)、 羅茨鼓風(fēng)機(jī)、 葉式鼓風(fēng)機(jī)、 離心式通風(fēng)機(jī)和軸流式通風(fēng)機(jī)共七大類。1.1 風(fēng)機(jī)在節(jié)能中的地位和作用 據(jù) 1982 年原機(jī)械工業(yè)部調(diào)查 ,風(fēng)機(jī)用電約占全國發(fā)電量的 10 %;另據(jù) 1988 年原冶金部的規(guī)劃資料 ,我國金屬礦山的風(fēng)機(jī)用電量占采礦用電的 30 %;鋼鐵工業(yè)的風(fēng)機(jī)用電量占其生產(chǎn)用電的 20 %;煤炭工業(yè)的風(fēng)機(jī)用電量占全國煤炭工業(yè)用電的 17 %。由此可見 ,風(fēng)機(jī)節(jié)能在國民經(jīng)濟(jì)各部門中的地位和作用是舉足輕重的。1. 2 風(fēng)機(jī)節(jié)能的國內(nèi)外現(xiàn)狀風(fēng)機(jī)節(jié)能的國內(nèi)外現(xiàn)狀(

2、1)制造廠的因素 風(fēng)機(jī)內(nèi)效率低。 風(fēng)機(jī)系列型譜不全。 風(fēng)機(jī)裝置效率低。(2) 非制造廠的因素 風(fēng)機(jī)的實(shí)際工作點(diǎn)偏離最高效率工況點(diǎn)。 風(fēng)機(jī)的配套電動機(jī)容量選取偏大。 管路系統(tǒng)設(shè)計(jì)不合理 ,增加了管網(wǎng)阻力 ,降低了風(fēng)機(jī)使用效率。 風(fēng)機(jī)使用中采用了不適宜的或效率低的調(diào)節(jié)方法 ,降低了風(fēng)機(jī)的調(diào)節(jié)效率。 管理不善。國內(nèi)在風(fēng)機(jī)節(jié)能工作中采取的主要措施國內(nèi)在風(fēng)機(jī)節(jié)能工作中采取的主要措施(1)推廣使用高效節(jié)能風(fēng)機(jī)。(2)更換使用中的舊風(fēng)機(jī)。(3)盡可能地采用經(jīng)濟(jì)性好的調(diào)節(jié)方法。(4)利用引進(jìn)技術(shù)開發(fā)高效節(jié)能風(fēng)機(jī)。國外礦用風(fēng)機(jī)節(jié)能現(xiàn)狀l美國煤礦使用的主風(fēng)機(jī)以軸流式為主 ,目前已大量采用運(yùn)行中可以改變?nèi)~片角度的液

3、壓式動葉可調(diào)軸流式風(fēng)機(jī) ,節(jié)能效果好。l德國以 TL T ( Turbo Luf t technik)公司為代表 ,采用液壓式動葉調(diào)節(jié)的軸流通風(fēng)機(jī) ,其運(yùn)行效率可保持在 83 %88 %。國外礦用風(fēng)機(jī)節(jié)能現(xiàn)狀國外礦用風(fēng)機(jī)節(jié)能現(xiàn)狀l俄羅斯是以使用離心式礦井風(fēng)機(jī)為主的國家。由于致力于改進(jìn)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 %。l以日本三井三池制作所為代表的低噪聲混流式局部通風(fēng)機(jī) ,可通過改變?nèi)~高和葉片安裝角度獲得所需要的性能。該風(fēng)機(jī)的最高效率接近 80 %。1. 3 風(fēng)機(jī)節(jié)能技術(shù)的發(fā)展趨勢風(fēng)機(jī)節(jié)能技術(shù)的發(fā)展趨勢l通過應(yīng)用葉輪、 蝸殼等元件

4、的研究成果 ,以及進(jìn)一步提高制造精度 ,力求使各種通風(fēng)機(jī)的效率平均提高 5 %10 %。有的離心通風(fēng)機(jī)已采用了三元葉輪 ,效率提高 10 %;大型離心通風(fēng)機(jī)出現(xiàn)了采用較大直徑和較窄寬度葉輪、 較高轉(zhuǎn)速的高效結(jié)構(gòu) ,其最高效率可達(dá) 87 %以上;效率較高的軸流式通風(fēng)機(jī) ,最高效率已達(dá) 92 %。從而使產(chǎn)品本身就是節(jié)能產(chǎn)品。在運(yùn)行中的調(diào)節(jié)節(jié)能方面 ,除了采用較先進(jìn)的動葉可調(diào)、 雙速電動機(jī)、 液力耦合器及交流電動機(jī)的各種方法調(diào)速外 ,對大型通風(fēng)機(jī)又出現(xiàn)了調(diào)速節(jié)能的新裝置 多級液力變速傳動裝置MSVD(Multi Stage Variable Speed Drive) 。2 風(fēng)機(jī)節(jié)能的途徑與潛力風(fēng)機(jī)節(jié)

5、能的途徑與潛力l風(fēng)機(jī)節(jié)能的途徑與潛力總體上可分為兩大類。一類是從產(chǎn)品設(shè)計(jì)角度來提高風(fēng)機(jī)在設(shè)計(jì)點(diǎn)和變工況區(qū)的效率 ,盡量使風(fēng)機(jī)本身就是節(jié)能產(chǎn)品;另一類是從產(chǎn)品現(xiàn)場實(shí)際運(yùn)行的情況來盡可能地提高其實(shí)際運(yùn)行效率(有的稱其為裝置效率) 。其總目標(biāo)都是減少功耗。風(fēng)機(jī)按風(fēng)機(jī)的運(yùn)行特征的節(jié)能措施風(fēng)機(jī)按風(fēng)機(jī)的運(yùn)行特征的節(jié)能措施(1)恒速機(jī)組 高效風(fēng)機(jī)替換低效風(fēng)機(jī);小葉輪換大葉輪;截短葉輪外徑;減少級數(shù) ,拆摘葉片減少其數(shù)目;前(中、 后)導(dǎo)葉控制 ,靜葉可調(diào);改變動葉安裝角 ,動葉可調(diào);臺數(shù)組合控制 ,串 - 并聯(lián);ON- OFF 開關(guān)控制;進(jìn)口或出口節(jié)流;變?nèi)~片寬度;變擴(kuò)壓器安裝角;聯(lián)合調(diào)節(jié)及微機(jī)控制等。(2

6、)變速機(jī)組 變頻調(diào)速、 調(diào)壓調(diào)速、 電磁調(diào)速、 變極對數(shù)調(diào)速、 串級調(diào)速(或轉(zhuǎn)子串電阻) 、 無換向器電動機(jī)調(diào)速、 蒸汽輪機(jī)或燃汽輪機(jī)等原動機(jī)的變速、液力耦合器、 液力調(diào)速離合器、 機(jī)電一體化裝置(如微機(jī)控制等) 、 多級液力變速傳動裝置(MSVD)及其它(如三角帶傳動等) 。2.1 管道安裝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與節(jié)能管道安裝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與節(jié)能l風(fēng)機(jī)及其系統(tǒng)的節(jié)能取決于風(fēng)機(jī)必須是高效率的節(jié)能型風(fēng)機(jī);風(fēng)機(jī)的運(yùn)行工況必須在所預(yù)選的高效率工作區(qū)內(nèi)。因而 ,必須精確確定系統(tǒng)的阻力 - 流量關(guān)系 ,為風(fēng)機(jī)給出正確的壓力和流量值。急變流場對管道截面上速度和壓力分布的影響急變流場對管道截面上速度和壓力分布的影響l在氣流轉(zhuǎn)彎

7、前后 ,特別是在它的后面內(nèi)側(cè) ,出現(xiàn)較大的渦區(qū)。流線彎曲受離心力的作用 ,破壞了緩變流條件 ,靜壓沿截面不再為常數(shù) ,流速沿截面的分布就不均勻。在轉(zhuǎn)彎處裝設(shè)導(dǎo)葉能迫使氣流沿內(nèi)壁流動 ,從而防止了附面層脫體與渦流的產(chǎn)生。這樣 ,既可使流速沿截面的分布均勻 ,又可減少阻力。急變流場對風(fēng)機(jī)性能的影響急變流場對風(fēng)機(jī)性能的影響l風(fēng)機(jī)使用現(xiàn)場常用的調(diào)節(jié)裝置有閘門、 蝶閥等。除全開外 ,在它們之后都將出現(xiàn)渦區(qū)。開度越小 ,渦區(qū)越大 ,而且在主流區(qū)沿截面上的流速分布也將出現(xiàn)嚴(yán)重地不均勻。l試驗(yàn)表明 ,在進(jìn)氣箱中用調(diào)節(jié)葉片(百葉窗式)調(diào)節(jié)時(shí) ,風(fēng)機(jī)性能曲線都有以下的共同特點(diǎn):(1)當(dāng)調(diào)節(jié)葉片安裝角在 030 范

8、圍內(nèi) ,低風(fēng)量時(shí) ,諸壓力曲線與諸功率曲線都較接近;在中、 大風(fēng)量時(shí) ,才顯示出差別來 ,但在 020間差別仍不大; (2)當(dāng)調(diào)節(jié)葉片安裝角自 0向 30 變化時(shí) ,效率曲線略向左移 ,最高效率略有下降。l所有這些特點(diǎn)都是由于調(diào)節(jié)后葉輪進(jìn)口處氣流獲得正預(yù)旋引起的。2. 2 風(fēng)機(jī)的運(yùn)行調(diào)節(jié)與節(jié)能風(fēng)機(jī)的運(yùn)行調(diào)節(jié)與節(jié)能l風(fēng)機(jī)工況點(diǎn)是風(fēng)機(jī)在某一轉(zhuǎn)速下的性能曲線與管網(wǎng)阻力特性線的交點(diǎn)。風(fēng)機(jī)實(shí)際運(yùn)行時(shí) ,并非永遠(yuǎn)停留在設(shè)計(jì)工況點(diǎn)上。它將隨用戶的需求或外界條件的變化而變化 ,也就是風(fēng)機(jī)實(shí)際上處于變工況下工作。要想使風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓或風(fēng)量達(dá)到某一目標(biāo)值 ,就需要對風(fēng)機(jī)或管網(wǎng)進(jìn)行為人為地控制 ,亦稱調(diào)節(jié)。通過有效地調(diào)

9、節(jié) ,實(shí)現(xiàn)在保證風(fēng)機(jī)能夠穩(wěn)定工作的條件下 ,既要滿足生產(chǎn)對流量或壓力的要求 ,又能最大限度地節(jié)能。簡言之 ,調(diào)節(jié)的目的就是滿足性能要求 ,擴(kuò)大(穩(wěn)定)工況 ,實(shí)現(xiàn)節(jié)能 ,防止喘振。風(fēng)機(jī)節(jié)能結(jié)論風(fēng)機(jī)節(jié)能結(jié)論(1)出口節(jié)流調(diào)節(jié)方式耗功最多。盡管相對流量Qr (實(shí)際流量 Q與設(shè)計(jì)流量 Q0之比)減少時(shí) ,功率亦相應(yīng)減少。如當(dāng) Q = 0. 65 Q0 時(shí) ,所對應(yīng)的功率減少到原來的 80 %左右 ,但與其它調(diào)節(jié)方式相比 ,耗能仍居首位。(2)如果相對流量變化不大時(shí)(或稱調(diào)節(jié)深度小時(shí)) ,幾種調(diào)節(jié)方式耗功差別不大。(3)一般來說 ,調(diào)節(jié)深度越大 ,節(jié)能效果越顯著。(4)變速調(diào)節(jié)曲線接近理想曲線。所以

10、,變速調(diào)節(jié)方式優(yōu)越 ,特別是采用變頻電動機(jī)調(diào)速的節(jié)能方案為最佳 ,但需要增設(shè)變頻裝置。對2. 3 管網(wǎng)的合理配置管網(wǎng)的合理配置l管網(wǎng)配置和節(jié)能息息相關(guān) ,管網(wǎng)布置得好壞 ,會直接影響到風(fēng)機(jī)性能的發(fā)揮?，F(xiàn)場中 ,管網(wǎng)配置不合理現(xiàn)象主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。(1)多余的管件和流場的急變。(2)漏風(fēng)。(3)風(fēng)機(jī)進(jìn)出口管路布局不合理。進(jìn)口管路不合理主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面進(jìn)口管路不合理主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面(1)進(jìn)口缺少必要地直管段 ,或通過漸擴(kuò)變徑管與進(jìn)口相連。(2)風(fēng)機(jī)進(jìn)口與急彎管路直接相連。(3)風(fēng)機(jī)進(jìn)口與突然收縮管相連 ,或進(jìn)氣箱結(jié)構(gòu)不合理。l風(fēng)機(jī)出口管路布置不合理表現(xiàn)在:(1)風(fēng)機(jī)出口直接接 9

11、0彎管或逆向彎管;(2)風(fēng)機(jī)出口直接接分支管路;(3)風(fēng)機(jī)出口直接接突然擴(kuò)大管。有關(guān)合理布置的主要措施有以下幾個(gè)方面有關(guān)合理布置的主要措施有以下幾個(gè)方面(1) 風(fēng)機(jī)進(jìn)口處要求流速比較均勻 ,無渦區(qū)。在風(fēng)機(jī)進(jìn)口前面若不接管道 ,空間也比較開闊 ,且鄰近無障礙物 ,就可以認(rèn)為合理 ,達(dá)到了要求;如果接管道 ,則要求風(fēng)機(jī)進(jìn)口前有一段直管段 ,其長度 L 0 不小于 2. 5 De ( De 為進(jìn)口當(dāng)量直徑) ,而且通常是等直徑的或略帶收斂的 ,不宜采用擴(kuò)壓形狀。 盡量避免在進(jìn)口前存在急轉(zhuǎn)彎 ,就是轉(zhuǎn)小彎的彎頭也不應(yīng)離進(jìn)口太近。如果非用不可 ,應(yīng)采用雙吸入風(fēng)機(jī)進(jìn)氣箱的結(jié)構(gòu)。 通常 ,風(fēng)機(jī)在出廠時(shí) ,如

12、果是直接吸入式都已裝有進(jìn)口集流器 ,可使損失顯著減少。有關(guān)合理布置的主要措施有以下幾個(gè)方面有關(guān)合理布置的主要措施有以下幾個(gè)方面(2)改善風(fēng)機(jī)出口條件的最好辦法 ,亦是接一段直管段 ,其長度仍為 L 0 2. 5 De。如果不得不接彎管 ,則在其中加裝導(dǎo)流葉片是一個(gè)好方法。(3)在管路上 ,應(yīng)盡量少用管件;應(yīng)選用合適的密封技術(shù) ,把漏風(fēng)減少到最低限度。(4)盡量減少沿程和局部阻力。為此 ,應(yīng)力求使管網(wǎng)布置最簡單 ,管線盡量短、 管內(nèi)流速接近經(jīng)濟(jì)流速 ,以減少沿程損失。另一方面 ,截面不宜突變。若必須擴(kuò)大截面 ,則采取漸擴(kuò)管。2.4 導(dǎo)流葉片導(dǎo)流葉片l為減少彎曲管路中的流動損失 ,采用導(dǎo)流葉片是一

13、種行之有效的方法。 因?yàn)閺澒軆?nèi)壁與氣流分離及渦區(qū)產(chǎn)生、 發(fā)展的關(guān)系較外壁密切 ,所以內(nèi)壁附近對減少阻力及流場均勻化影響大。因此 ,在導(dǎo)流葉片的布置上 ,靠內(nèi)壁附近密一些 ,外側(cè)則稀一些。利用內(nèi)密外疏的導(dǎo)流葉片布置方式不僅減少了阻力 ,還可以收到減少葉片數(shù)的效果。 由于導(dǎo)流葉片的作用 ,在彎管中的氣流趨向內(nèi)壁。若導(dǎo)流葉片尺寸、 數(shù)量及安裝角選擇合理 ,可以削弱甚至防止氣流的分離和渦區(qū)的生產(chǎn)。導(dǎo)流的結(jié)果使轉(zhuǎn)過彎管的氣流流場得到改善 ,隨之減少了壓力損失。3 風(fēng)機(jī)的選型與節(jié)能風(fēng)機(jī)的選型與節(jié)能l3. 1 風(fēng)機(jī)的選型l選型即用戶根據(jù)使用要求在已有的風(fēng)機(jī)系列產(chǎn)品中選擇一種適用的風(fēng)機(jī)。l風(fēng)機(jī)一旦選定 ,它將

14、在生產(chǎn)和生活中運(yùn)行若干年。選型合理會帶來方便和效益;選型不當(dāng)則會造成浪費(fèi)和煩惱。所以 ,風(fēng)機(jī)選型是一項(xiàng)非常重要的慎重的工作。通風(fēng)機(jī)的選型原則通風(fēng)機(jī)的選型原則(1)要滿足系統(tǒng)的使用風(fēng)壓和風(fēng)量。系統(tǒng)使用的風(fēng)壓和風(fēng)量 ,必須經(jīng)過比較準(zhǔn)確的分析和計(jì)算。如有可能 ,最好以實(shí)測值為基礎(chǔ)。如屬新建 ,可借鑒同類或相近系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行數(shù)值。最好使計(jì)算數(shù)據(jù)與實(shí)際運(yùn)行值相差不超過10 %。在此范圍內(nèi) ,風(fēng)機(jī)可以在高效區(qū)工作。除此之外 ,還需掌握系統(tǒng)可能使用的最大值與最小值 ,以便調(diào)節(jié)。(2)根據(jù)負(fù)荷類型確定調(diào)節(jié)方案。因?yàn)樨?fù)荷類型對風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)的經(jīng)濟(jì)性影響很大 ,所以首先需要明確所選風(fēng)機(jī)的負(fù)荷屬于哪一種類型。通風(fēng)機(jī)的選型

15、原則通風(fēng)機(jī)的選型原則l根據(jù)公式= N T 求出容量系數(shù)。式中N 為工作負(fù)荷率( %) ; T 為運(yùn)行時(shí)間比( %) 。若 90 %就劃入高流量型。這種類型不必采用變頻調(diào)速裝置 ,因?yàn)檎{(diào)速裝置本身效率也不過 90 %左右 ,況且還要付出一筆可觀的初投資;倘若接近 100 % ,采用了不但不節(jié)能 ,而且多耗功。對于這種類型 ,首先要選好風(fēng)機(jī) ,使其工況點(diǎn)落在最高效率點(diǎn)附近;其次可采用進(jìn)口節(jié)流或串級調(diào)速等作為輔助調(diào)節(jié)。選擇風(fēng)機(jī)的同時(shí) ,還應(yīng)考慮調(diào)節(jié)。通風(fēng)機(jī)的選型原則通風(fēng)機(jī)的選型原則(3) 按高效、 節(jié)能及低噪的主次選型。通常 ,高效風(fēng)機(jī)都稱為節(jié)能風(fēng)機(jī) ,然而選用了高效風(fēng)機(jī)并不等于就是節(jié)能。因?yàn)檫€要看

16、實(shí)際運(yùn)行的工況是否處在風(fēng)機(jī)性能曲線的最高效率點(diǎn)附近 ,如果運(yùn)行中工況是變化的 ,還要看實(shí)際工況是否全部或大部分落入風(fēng)機(jī)性能曲線的高效區(qū)域中;就是同一臺高效風(fēng)機(jī) ,若采用兩種不同的調(diào)節(jié)方式實(shí)現(xiàn)相同的目標(biāo) ,實(shí)際節(jié)能效果也可能差異很大。或者說 ,即使在同一高效風(fēng)機(jī)系列中 ,為達(dá)到同一目標(biāo) ,可以存在兩個(gè)或兩個(gè)以上型號的風(fēng)機(jī) ,但在實(shí)際運(yùn)行中節(jié)能效果亦大不相同 ,其中效率高者不一定就是節(jié)能最多的(4)按環(huán)境、 輸送介質(zhì)及特殊要求選型?，F(xiàn)場風(fēng)機(jī)的技術(shù)改造與節(jié)能現(xiàn)場風(fēng)機(jī)的技術(shù)改造與節(jié)能l更換葉輪法(1)新輪換舊輪:葉輪是風(fēng)機(jī)的核心部件 ,直接影響風(fēng)機(jī)性能的優(yōu)劣。只要機(jī)殼等部件完好 ,以新型高效葉輪取代氣

17、動性能差的舊式葉輪 ,會有良好的效果。(2)大輪換小輪:由于選型不當(dāng)或其它原因造成風(fēng)機(jī)實(shí)際流量比所需流量大得多 ,而風(fēng)機(jī)又是新型的 ,若采用調(diào)節(jié)的辦法又存在設(shè)備投資和經(jīng)濟(jì)性等問題 ,此時(shí)就可考慮采取小輪換大輪的方法。改變?nèi)~片長度法改變?nèi)~片長度法l截短或加長葉片是對風(fēng)機(jī)的局部改造 ,嚴(yán)格來講 ,是不能用相似原理來計(jì)算改造后的參數(shù)的 ,但現(xiàn)場實(shí)踐證明 ,當(dāng)尺寸變化小于原葉輪直徑的 15 %時(shí) ,葉片的出口角和效率變化不大 ,可認(rèn)為改造前后仍滿足幾何相似。于是 ,可借助相似原理估算風(fēng)機(jī)性能 ,或者反過來根據(jù)需要計(jì)算葉片被截短或加長的尺寸。葉片形狀的改進(jìn)葉片形狀的改進(jìn)l將軸流式通風(fēng)機(jī)的直葉片換成扭曲葉

18、片效率可以提高 2 %3 %。這種方法在紡織及礦山用風(fēng)機(jī)改造中都取得了良好的效果。l改善徑向間隙法 在軸流式通風(fēng)機(jī)中 ,徑向間隙與軸向間隙相比 ,對風(fēng)機(jī)性能影響較大。徑向間隙與二次流損失直接相關(guān)。通常用相對徑向間隙r =r/ l 來表示對性能的影響程度。式中r 為徑向間隙; l 為葉片高度。當(dāng)r (0. 51. 0) %時(shí) ,效率下降值 = 2. 8 (r/l ) - 0. 01 ?？梢?,相對徑向間隙增加 1 % ,效率將下降2. 8 %。這種方法無需任何投資 ,只要在保證安全運(yùn)轉(zhuǎn)的條件下 ,適當(dāng)減少徑向間隙 ,即可收到節(jié)能效果。l通常 ,軸流式通風(fēng)機(jī)較為合理的徑向間隙可參下表。改變動葉數(shù)量

19、法改變動葉數(shù)量法l改變風(fēng)機(jī)的結(jié)構(gòu)參數(shù) ,如葉片數(shù)、 葉輪級數(shù)及葉片安裝角等 ,使之與管網(wǎng)阻力特性合理匹配 ,可提高效率和最大限度地節(jié)能。改變動葉葉片數(shù)量法(或稱卸葉法)就是其中一種可行的方法。如礦井主通風(fēng)機(jī)在初期運(yùn)行時(shí)所需的風(fēng)壓往往較低 ,因此 ,可將兩級的軸流通風(fēng)機(jī)中的第一級動葉全部卸掉 ,或者在每個(gè)葉輪上對稱地卸下 4 或 8 個(gè)葉片 ,以滿足初期運(yùn)行的需要 ,并達(dá)到節(jié)省功率的目的。降低排氣動能法l某礦井主通風(fēng)機(jī)的出口動壓達(dá)200Pa ,占風(fēng)機(jī)全壓的 40 %。出口安裝擴(kuò)壓器后 ,動壓降至60Pa。僅此一項(xiàng) ,風(fēng)機(jī)的能耗就減少20 %左右。3. 2 調(diào)速設(shè)備的應(yīng)用調(diào)速設(shè)備的應(yīng)用l變速調(diào)節(jié)與

20、節(jié)能 在保持管網(wǎng)阻力特性不變的條件下 ,通過改變風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速使風(fēng)機(jī)性能曲線相應(yīng)變化的調(diào)節(jié)方式稱為變速調(diào)節(jié)。由于該調(diào)節(jié)方式無附加壓力損失 ,所以是一種高效的調(diào)節(jié)方法 ,節(jié)能效益最佳。值得注意的是:如果調(diào)速是增速 ,則應(yīng)驗(yàn)算風(fēng)機(jī)的強(qiáng)度、 振動及其轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速 ,以及電動機(jī)是否超載、 噪聲是否允許等。液力耦合器變速調(diào)節(jié)液力耦合器變速調(diào)節(jié)l液力耦合器的主要技術(shù)參數(shù)是功率、 轉(zhuǎn)速及調(diào)速范圍等。在選擇時(shí) ,除必須滿足用戶要求的技術(shù)參數(shù)之外 ,還要考慮結(jié)構(gòu)簡單、 運(yùn)行可靠及價(jià)格便宜等因素。液力耦合器銘牌上注明的是和電動機(jī)直聯(lián)的參數(shù) ,并非真實(shí)反映用戶要求的參數(shù)。在選用調(diào)速液力耦合器時(shí) ,應(yīng)注意的是:即使耦合器

21、處于滿負(fù)荷工作時(shí) ,也存在小于 3 %的轉(zhuǎn)差功率損失 ,因此選配電動機(jī)時(shí)應(yīng)留有合理的裕量;其次要注意投資規(guī)模和回收效益 ,對于老設(shè)備改造應(yīng)盡量利用原有的電動機(jī) ,選用規(guī)格適當(dāng)?shù)囊毫︸詈掀?。調(diào)壓調(diào)速調(diào)壓調(diào)速l當(dāng)轉(zhuǎn)差率 S 一定時(shí) ,異步電動機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩TU2,所以可以通過調(diào)整定子端電壓實(shí)現(xiàn)調(diào)速 ,這種調(diào)速方法稱為調(diào)壓調(diào)速。供電電源大都直接取自電網(wǎng) ,頻率為50Hz ,電壓為 380V 保持不變。通常使用的籠型交流電動機(jī)是三相的 ,因此欲調(diào)壓亦需三相調(diào)壓器。由于晶閘管(SCR)幾乎不消耗銅鐵材料、 體積小、 價(jià)廉及控制方便 ,故已成為交流調(diào)壓器的主要型式。該調(diào)壓器主要是從額定電壓向低電壓調(diào)節(jié)。l該方

22、法的優(yōu)點(diǎn)是線路簡單,調(diào)壓裝置體積小、 價(jià)格低及使用維護(hù)方便。缺點(diǎn)是低速運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)差功率大,效率低及調(diào)速特性軟。如需提高調(diào)速精度,需要采用轉(zhuǎn)速反饋的閉環(huán)控制系統(tǒng)。電磁調(diào)速電動機(jī)調(diào)速電磁調(diào)速電動機(jī)調(diào)速l電磁調(diào)速電動機(jī)由恒速籠型電動機(jī)和靠勵(lì)磁電流調(diào)速的電磁離合器組成?；\型電動機(jī)作為主動機(jī) ,帶動電磁離合器 ,為主動部分;其從動部分與負(fù)載連接 ,且與主動部分只有磁路聯(lián)系而無機(jī)械聯(lián)系。通過控制勵(lì)磁電流改變磁路磁通 ,使離合器產(chǎn)生可控渦流轉(zhuǎn)矩 ,實(shí)現(xiàn)調(diào)速目的。l電磁調(diào)速電動機(jī)又稱滑差電機(jī)或 VS 電機(jī) ,國內(nèi)已成系列 ,功率范圍 0. 4500 kW。該調(diào)速方法的優(yōu)點(diǎn):結(jié)構(gòu)及控制線路簡單 ,加工方便 ,運(yùn)行

23、可靠 ,價(jià)格便宜 ,易于維修及對電網(wǎng)無諧波影響。在閉環(huán)控制時(shí) ,調(diào)速范圍大于 10 :1 ,調(diào)速精度約 2 %。適用于中小功率電動機(jī)。缺點(diǎn)是:本身低速效率低 ,高速特性軟(但對風(fēng)機(jī)的負(fù)載特性影響不大) ,輸出最大轉(zhuǎn)速只有空載轉(zhuǎn)速 n0 的 80 %90 % ,損失較大。變極對數(shù)調(diào)速變極對數(shù)調(diào)速l當(dāng)電網(wǎng)頻率保持 50Hz 恒定時(shí) ,根據(jù) n0 =60 f / P ,只要改變極對數(shù) P ,即可方便地得到3000r/ min、1500r/ min ,等不同的同步轉(zhuǎn)速。由于沒有附加轉(zhuǎn)差功率損耗 ,所以這是一種高效型的調(diào)速方法。由于 P 都是正整數(shù) ,因此調(diào)速不能做到連續(xù)平滑 ,只能是有級調(diào)速。要求風(fēng)機(jī)

24、改變轉(zhuǎn)速 n0 后 ,工作時(shí)間盡量長 ,越長節(jié)能效益越顯著。這種方法采用的變極對數(shù)籠型電動機(jī)稱多速電動機(jī)。倘若它與調(diào)壓調(diào)速或電磁調(diào)速結(jié)合起來 ,既可以減少轉(zhuǎn)差損耗 ,又可在很大范圍內(nèi)保持高效率工作。國內(nèi)已有雙速、三速及四速的多速電動機(jī)。變極對數(shù)調(diào)速變極對數(shù)調(diào)速l該法屬于高效型調(diào)速方法 ,其優(yōu)點(diǎn)主要是控制簡單、 初投資少、 維護(hù)方便、 可分段啟動和減速 ,節(jié)能效果好。雙速電動機(jī)驅(qū)動風(fēng)機(jī)的節(jié)電效果見表 3。缺點(diǎn)是只能有級調(diào)速 ,改造時(shí)原電動機(jī)需要被多速電動機(jī)所取代。變頻調(diào)速變頻調(diào)速l由于同步轉(zhuǎn)速與電源頻率 f 1 成正比 ,所以只要能連續(xù)改變 f 1 就可以實(shí)現(xiàn)無級調(diào)速。變頻調(diào)速不存在人為地附加轉(zhuǎn)

25、差損失 ,故該法已成為現(xiàn)代交流調(diào)速的基礎(chǔ)和主力 ,也是風(fēng)機(jī)比較理想且有發(fā)展前途的調(diào)速方法。l變頻器可分成交流 直流 交流(簡稱交- 直 - 交)變頻器和交流 交流(簡稱交 - 交)變頻器兩大類。前者又稱帶直流環(huán)節(jié)的間接式變頻器;后者又稱直接式變頻器。l簡言之 ,以改變異步電動機(jī)定子端輸入電源的頻率來改變電動機(jī)轉(zhuǎn)速的方式稱為變頻調(diào)速。在風(fēng)機(jī)上經(jīng)常使用的變頻調(diào)速裝置主要有交- 直 - 交式中的電壓型、 電流型及脈沖寬度調(diào)制型(PWM) 3 種。變頻調(diào)速變頻調(diào)速l變頻調(diào)速的優(yōu)點(diǎn)是效率高 ,不存在因調(diào)頻而帶來的附加轉(zhuǎn)差損耗;調(diào)速范圍寬 ,一般可達(dá)20 :1 ;特性硬 ,調(diào)速精度高 ,易實(shí)現(xiàn)無級調(diào)速。由

26、于多數(shù)變頻器可以做到能量回饋 ,啟動又相當(dāng)于分級啟動 ,所以啟、 制動能耗少。舊設(shè)備改造時(shí) ,由于可以利用原籠型電動機(jī) ,對減少初投資特別有利。變頻調(diào)速可以根據(jù)不同負(fù)載要求賦予不同的協(xié)調(diào)控制方式。它特別適宜調(diào)節(jié)深度大的運(yùn)行或啟動頻繁(如開關(guān)控制)的風(fēng)機(jī)。此時(shí)可選比電動機(jī)功率小的調(diào)速裝置 ,進(jìn)行節(jié)能運(yùn)行。l主要缺點(diǎn)是變頻器復(fù)雜 ,不僅初投資大 ,而且要求使用維護(hù)及管理技術(shù)水平高。同步電動機(jī)調(diào)速控制同步電動機(jī)調(diào)速控制l同步電動機(jī)的轉(zhuǎn)速與交流電網(wǎng)頻率間保持嚴(yán)格關(guān)系 ,即 n = 60 f / P。也就是說 ,同步電動機(jī)調(diào)速只有唯一的改變電源頻率的方法。連續(xù)地改變電源頻率的大小 ,就可以方便地實(shí)現(xiàn)無級

27、調(diào)速。加設(shè)這種變頻裝置的同步電動機(jī)可以發(fā)展成無換向器電動機(jī) ,或稱晶閘管電動機(jī) ,它可分為直流式和交流式兩類。直流式由同步電動機(jī)和晶閘管逆變器組成。通常采用交 - 直 - 交變頻器 ,即先用晶閘管整流器將交流電變?yōu)橹绷麟?,然后再通過晶閘管逆變器供電給電動機(jī)定繞組。交流式由同步電動機(jī)和頻率變換器組成。電動機(jī)定子繞組由自控式工作的交 - 交變頻器供電。4 風(fēng)機(jī)節(jié)能的潛力與主要對策風(fēng)機(jī)節(jié)能的潛力與主要對策l風(fēng)機(jī)制造廠的潛力與對策l據(jù)不完全統(tǒng)計(jì) ,目前全國風(fēng)機(jī)行業(yè)制造廠的年產(chǎn)量約為 200 萬臺 ,如在設(shè)計(jì)制造方面設(shè)法使每臺風(fēng)機(jī)的效率提高 1 % ,平均每臺按20kW、 年工作時(shí)間按 3000h 計(jì)

28、算 ,則可年節(jié)電1200 億 kW h。對于風(fēng)機(jī)行業(yè)的高精尖產(chǎn)品(主要指離心式壓縮機(jī)和軸流式壓縮機(jī)) ,主要是發(fā)揮引進(jìn)技術(shù)的作用。l對于風(fēng)機(jī)行業(yè)的量大面廣的產(chǎn)品(主要指通風(fēng)機(jī)) ,主要采取組織有關(guān)院所、 高校與企業(yè)相結(jié)合 ,研制開發(fā)節(jié)能風(fēng)機(jī)產(chǎn)品。(1)研制開發(fā)礦用風(fēng)機(jī)。研制中、 小型煤礦用軸流和離心式通風(fēng)機(jī),每臺可節(jié)電7500kW h。(2)研制新型高效局部通風(fēng)機(jī)。每臺可節(jié)電1. 2 萬 kW h ,年產(chǎn)量可達(dá) 930 臺左右 ,可節(jié)電共 1116 萬 kW h。(3)研制各種鍋爐用高效節(jié)能風(fēng)機(jī)。年產(chǎn)量可達(dá) 2 萬臺 ,可節(jié)電 1 億 kW h。4.1 風(fēng)機(jī)用戶的潛力與對策風(fēng)機(jī)用戶的潛力與對策l提高風(fēng)機(jī)本身的效率當(dāng)然是基本的、 重要的。風(fēng)機(jī)研究單位和風(fēng)機(jī)制造廠努力于搞三元流動葉輪設(shè)計(jì) ,CAD/ CAM 一體化等項(xiàng)目 ,為使風(fēng)機(jī)效率提高 1 %3 %而絞盡腦汁;可是 ,現(xiàn)場使用中很多風(fēng)機(jī)效率丟失 10 %30 %卻沒有引起廣泛的重視。也就是說 ,風(fēng)機(jī)使用單位的節(jié)能潛力更