節(jié)能原理與技術(shù)(8)CUMT節(jié)能原理與技術(shù)流體輸送機(jī)械為流體提供機(jī)械能的機(jī)械設(shè)備統(tǒng)稱為流體輸送機(jī)械。分類按工作原理：離心式；往復(fù)式；旋轉(zhuǎn)式；流體作用式。按輸送介質(zhì)：流體輸送機(jī)械液體輸送機(jī)械氣體壓送機(jī)械泵通風(fēng)機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)壓縮機(jī)、真空泵8風(fēng)機(jī)水泵的節(jié)能技術(shù)8.1簡述(一)、在國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中的地位1、泵與風(fēng)機(jī)屬通用機(jī)械的范疇：它們?cè)趪窠?jīng)濟(jì)的各個(gè)部門中應(yīng)用十分廣泛。農(nóng)業(yè)方面：排澇、灌溉；采礦工業(yè)：坑道的通風(fēng)及排水；冶金工業(yè)：各種冶煉爐的鼓風(fēng)以及氣體和液體的輸送；石油工業(yè)：輸油和注水；化學(xué)工業(yè)：高溫、腐蝕性氣體的排送；一般工業(yè)：廠房、車間空調(diào)以及原子防護(hù)設(shè)備的通風(fēng)等.2、定量分析：據(jù)統(tǒng)計(jì)，泵與風(fēng)機(jī)耗電約占全國總用電量的百分比逐步從原30%向40%過渡。(二)在火力發(fā)電廠中的地位1、從應(yīng)用角度看：在火力發(fā)電廠中，向鍋爐送水的給水泵、向汽輪機(jī)凝汽器送冷卻水的循環(huán)水泵、排送凝汽器中凝結(jié)水的凝結(jié)水泵、排送熱力系統(tǒng)中各處疏水的疏水泵、向熱力網(wǎng)系統(tǒng)補(bǔ)水的補(bǔ)給水泵、向鍋爐輸送燃料的排粉機(jī)、向鍋爐輸送空氣的送風(fēng)機(jī)、排除鍋爐煙氣的引風(fēng)機(jī)等都是電廠的重要輔助設(shè)備。此外，還有生水泵、工業(yè)水泵以及用來輸送各種潤滑油、藥液、排除鍋爐灰渣的特殊用泵等。1—鍋爐汽包；2—過熱器；3—汽輪機(jī)；4—發(fā)電機(jī)；5—凝汽器；6—凝結(jié)水泵；7—除鹽裝置；8—升壓泵；9—低壓加熱器；10—除氧器；11—鍋爐給水泵；12—高壓加熱器；13—省煤器；14—循環(huán)水泵；15—射水抽氣器；16—射水泵；17—疏水泵；18—補(bǔ)給水泵；19—生水泵；20—生水預(yù)熱器；21—化學(xué)水處理設(shè)備；22—灰渣泵；23—沖灰水泵；24—液壓泵；25—工業(yè)水泵；26—送風(fēng)機(jī)；27—排粉風(fēng)機(jī)；28—引風(fēng)機(jī)；29—煙囪2、從經(jīng)濟(jì)角度看：泵與風(fēng)機(jī)是電廠的耗電大戶，特別是給水泵素有“電老虎”之稱。據(jù)統(tǒng)計(jì)，各種泵與風(fēng)機(jī)的耗電量約占廠用電的70%～80%（采用汽動(dòng)給水泵除外）約為機(jī)組容量的5%～10%左右；其中泵約占50%，風(fēng)機(jī)約占30%。3、從安全角度看：由于泵與風(fēng)機(jī)故障而引起停機(jī)、停爐的事例是很多的，并且由此造成了很大的直接和間接的經(jīng)濟(jì)損失，應(yīng)引起我們的足夠重視。經(jīng)驗(yàn)表明，增加安全可靠性和提高效率相比，有著同等的甚至更大的經(jīng)濟(jì)效益。特別是隨著機(jī)組向大容量、高效率、自動(dòng)化方向的發(fā)展，對(duì)泵與風(fēng)機(jī)的安全可靠性也提出了越來越高的要求。(三)風(fēng)機(jī)水泵運(yùn)行中存在的主要問題設(shè)備陳舊、其本身額定效率低于當(dāng)前世界水平。當(dāng)初設(shè)計(jì)選型配套不當(dāng)，留有過大裕量；或工況改變負(fù)荷減少，使運(yùn)行效率比額定值更低。很多用戶希圖省事，采用擋板或閥門調(diào)節(jié)風(fēng)量或流量，增大了節(jié)流功率損耗。輸送管道質(zhì)量和裝配不夠合理，管道阻力加大，增大了運(yùn)行時(shí)的能量損耗管理制度不夠完善或操作者不負(fù)責(zé)任，造成能量浪費(fèi)(四)節(jié)能降耗措施1．改造或更換低效率設(shè)備，推廣高效風(fēng)機(jī)水泵2．設(shè)計(jì)時(shí)注意選型和配套3．調(diào)速控制流量，減少節(jié)流損失4．合理設(shè)計(jì)管網(wǎng)，降低管道阻力5．在管網(wǎng)或葉輪上涂敷復(fù)合材料節(jié)能6．選用節(jié)能計(jì)量儀表7．減少葉輪直徑，調(diào)節(jié)入口導(dǎo)向葉片8.2風(fēng)機(jī)特性參數(shù)圖8.1風(fēng)機(jī)特性曲線離心式風(fēng)機(jī)或離心式水泵如需將流量下降20％

，如果采用調(diào)速的辦法，風(fēng)機(jī)的軸功率將降低多少？則風(fēng)機(jī)軸功率將降到原值的51.2％。8.3管網(wǎng)風(fēng)阻特性一、風(fēng)阻特性曲線8.4風(fēng)機(jī)與泵的合理選型(一)風(fēng)機(jī)與泵選型中存在的問題風(fēng)壓與揚(yáng)程選擇過大與過小風(fēng)機(jī)與泵調(diào)節(jié)裝置不完善管網(wǎng)系統(tǒng)布局不合理(二)風(fēng)機(jī)與泵選型的原則(1)所選用的泵或風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)參數(shù)應(yīng)盡可能地靠近它的正常運(yùn)行工況點(diǎn)，從而使泵或風(fēng)機(jī)能長期地在高效率區(qū)運(yùn)行，以提高設(shè)備長期運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。(2)力求選擇結(jié)構(gòu)簡單、體積小，質(zhì)量輕的泵或風(fēng)機(jī)。為此，應(yīng)在可能的情況下，盡量選擇高轉(zhuǎn)速。(3)力求運(yùn)行時(shí)安全可靠，對(duì)水泵來說，首先應(yīng)考慮設(shè)備的抗汽蝕性能。另外盡量選泵或風(fēng)機(jī)的不具有駝峰形狀的性能曲線。即使非選具有駝峰性能時(shí)，則其運(yùn)行的工況應(yīng)處于駝峰的右邊區(qū)．而且壓頭應(yīng)低于零流量下的壓頭，以利于投入同類設(shè)備的并聯(lián)工作。對(duì)于并聯(lián)運(yùn)行的水泵最好一開始就選下降的Q-H性能曲線。8.5調(diào)速節(jié)能原理8.6風(fēng)機(jī)的調(diào)速控制繞線式異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速；鼠籠式電動(dòng)機(jī)定子調(diào)壓調(diào)速控制；液力耦合器控制；電磁調(diào)速電機(jī)控制；繞線式異步電機(jī)串級(jí)調(diào)速控制；脈寬調(diào)制(PWM)變頻控制；調(diào)壓變頻(VVVF)控制；無換向器電機(jī)控制；改變電機(jī)極對(duì)數(shù)控制。液力耦合器控制1.泵輪殼2-渦輪3-泵輪4-輸入軸5-輸出軸6、7-尾部切去一片的葉片液力耦合器的結(jié)構(gòu)：液力耦合器的主要零件式兩個(gè)直徑相同的葉輪，稱工作輪，由發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸通過輸入軸4驅(qū)動(dòng)的葉輪3為泵輪，與輸出軸5裝在一起得為渦輪2。葉輪內(nèi)部裝有許多半圓形的徑向葉片，在各葉片之間充滿工作液體。兩輪裝合后相對(duì)端面之間約有2-5mm間隙。它們的內(nèi)腔共同構(gòu)成圓形或橢圓形的環(huán)狀空腔（稱為循環(huán)圓）；當(dāng)泵輪在原動(dòng)機(jī)帶動(dòng)下旋轉(zhuǎn)時(shí)，處于其中的液體受葉片推動(dòng)而旋轉(zhuǎn)，在離心力作用下沿著泵輪外環(huán)進(jìn)入渦輪時(shí)，就在同一轉(zhuǎn)向上給渦輪葉片以推力，使其帶動(dòng)工作機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)。液力耦合器的動(dòng)力傳輸能力與殼內(nèi)相對(duì)充液量的大小是一致的。在工作過程中，改變充液率就可改變耦合的渦輪轉(zhuǎn)速作到無級(jí)調(diào)速。液力耦合器的工作原理：液力耦合器的勺管調(diào)節(jié)原理：

1.背殼2.渦輪3.泵輪4.旋轉(zhuǎn)外殼5.電動(dòng)執(zhí)行器6.勺管

7.油泵8.壓力表9.溫度表10.鉑熱電阻11.壓力變送器12.油冷卻器13.綜合參數(shù)測試儀（現(xiàn)場用）14.綜合參數(shù)測試儀（控制室用）15.轉(zhuǎn)速傳感器16.轉(zhuǎn)速儀17.伺服放大器18.電動(dòng)操作器19.液位傳感器20.液位報(bào)警器21.電加熱器22.電加熱自動(dòng)控制器電磁調(diào)速電機(jī)控制電磁調(diào)速電動(dòng)機(jī)由鼠籠型電動(dòng)機(jī)、電磁滑差離合器和直流勵(lì)磁電源(控制器)三部分組成。直流勵(lì)磁電源功率較小,通常由單相半波或全波晶閘管整流器組成，改變晶閘管的導(dǎo)通角．可以改變勵(lì)磁電流的大小。電磁調(diào)速電動(dòng)機(jī)適應(yīng)范圍如下：1、少灰塵和相對(duì)溫度小于85％的無劇烈震動(dòng)環(huán)境中使用2、負(fù)荷轉(zhuǎn)矩不應(yīng)小于10％額定轉(zhuǎn)矩3、本調(diào)速裝置最適合負(fù)荷轉(zhuǎn)矩隨轉(zhuǎn)速下降而迅速減少的風(fēng)機(jī)水泵負(fù)荷，或者象造紙、皮帶運(yùn)輸機(jī)等恒轉(zhuǎn)矩負(fù)荷。變頻技術(shù)1、為什么對(duì)電動(dòng)機(jī)工作頻率的改變，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速會(huì)隨之變化？從理論上我們可知，電機(jī)的轉(zhuǎn)速N與供電頻率f有以下關(guān)系：其中：q——電機(jī)極數(shù)S——轉(zhuǎn)差率由上式可知，轉(zhuǎn)速n與頻率f成正比，如果不改變電動(dòng)機(jī)的極數(shù)，只要改變頻率f即可改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，當(dāng)頻率f在0～50Hz的范圍內(nèi)變化時(shí)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)范圍非常寬。變頻器就是通過改變電動(dòng)機(jī)電源頻率實(shí)現(xiàn)速度調(diào)節(jié)的，是一種理想的高效率、高性能的調(diào)速手段。2、什么是變頻器？變頻器是利用電力半導(dǎo)體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置。把電壓和頻率固定不變的交流電變換為電壓或頻率可變的交流電的裝置稱作“變頻器”。工作原理：是把工頻電源(50Hz或60Hz)變換成各種頻率的交流電源，以實(shí)現(xiàn)電機(jī)的變速運(yùn)行的設(shè)備，其中控制電路完成對(duì)主電路的控制，整流電路將交流電變換成直流電，直流中間電路對(duì)整流電路的輸出進(jìn)行平滑濾波，逆變電路將直流電再逆成交流電。它的主電路都采用交—直—交電路。20世紀(jì)60年代以后，電力電子器件經(jīng)歷了SCR(晶閘管)GTO(門極可關(guān)斷晶閘管)BJT(雙極型功率晶體管)MOSFET(金屬氧化物場效應(yīng)管)SIT(靜電感應(yīng)晶體管)SITH(靜電感應(yīng)晶閘管)MGT(MOS控制晶體管)MCT(MOS控制晶閘管)IGBT(絕緣柵雙極型晶體管)HVIGBT(耐高壓絕緣柵雙極型晶閘管)電力半導(dǎo)體器件3、變頻器的分類1、按照主電路工作方式分類，可以分為電壓型變頻器和電流型變頻器。（電壓型是將電壓源的直流變換為交流的變頻器，直流回路的濾波是電容;電流型是將電流源的直流變換為交流的變頻器，其直流回路濾波是電感）2、按照開關(guān)方式分類，可以分為PAM（PAM是英文PulseAmplitudeModulation(脈沖幅度調(diào)制)縮寫，是按一定規(guī)律改變脈沖列的脈沖幅度，以調(diào)節(jié)輸出量值和波形的一種調(diào)制方式。可獲得按一個(gè)方波寬窄可變電壓波形輸出值調(diào)制方式）控制變頻器、PWM控制變頻器和高載頻PWM控制變頻器。（PulseWidthModulation(脈沖寬度調(diào)制)縮寫，按一定規(guī)律改變脈沖列的脈沖寬度，以調(diào)節(jié)輸出量和波形的一種調(diào)值方式。可獲得按正弦包絡(luò)電壓波形輸出值調(diào)制方式）3、按照工作原理分類，可以分為V/f（恒定壓頻比）控制變頻器、VVVF（變壓：VariableVoltage，簡稱VV、變頻：VariableFrequency，簡稱VF）控制器、轉(zhuǎn)差頻率控制變頻器和矢量控制變頻器等；4、按照用途分類