风机的调速节能技术

技术与应用新技术新产品 New Tecnology&NMd风机的调速节能技术武汉理工大学(湖北430070)何耀华崔淑娟【摘要】介绍了风机节能技术的国内外现状和发展水平,探讨了风机调速节能的原理和实施方法,并分析了交流变频调速风机的特点和所能达到的节能效果。【关键词】风机变速节能变频调速前言片角度的液压式动叶可调风机,节能效果好。德国TLT风机是工矿企业的通用设备之一,锅炉鼓风、消烟公司生产的液压式动叶调节轴流通风机其运行效率保除尘、船舶通风冷却、谷物烘F传送、风洞风源和气垫持在83%-88%之间。俄罗斯是以使用离心式矿井风机船推进充气都离不开风机,在电站、矿井、化工以及环为主的国家。由于致力于改进气动性能,使其最大静压保工程中,风机更是不可缺少的重要设备。由于风机效率从72%提高到8%,平均静压效率从52%提高至的应用量大面广,因此风机的节能降耗日益引人关注75%。日本三井三池制作所开发的低噪声混流式局部通二、风机节能技术的发展现状风机,可通过改变叶高和叶片安装角度获得所需要的性近几年来,我国风机产业通过技术的引进和消化吸能,该风机的最高效率接近8%。瑞土苏尔寿公司生产收,有力地推进了风机节能技术的发展。在叶型创新方的超大型离心式曝气鼓风机,其调节范围为额定流量的面,开发了外宽内窄、弯掠组合的低噪声轴流风机叶35%~107%,多变效率达到82%,平均节能率为型;在转动性能的创新方面,开发了正反转性能等同的2.5%~51%。而全静叶可调轴流式曝气鼓风机的年节轴流风机,其效率达80%2。如上海鼓风机厂引进德国能率则可达67%-15.7%。日本日立公司生产的DH透平通风技术股份有限公司技术设计制造的TT动叶可型压缩机,其等温效率以达82%,居同类产品前列。日调轴流通风机就是其中一例。为了满足不同使用条件所本神户制钢研究所在引进美国VC型离心压缩机的基础提出的不同要求,该风机的动叶分别采用锻钢、球墨铸上,经过改造制成了大流量半开式三元叶轮,叶轮的绝铁、铸铝合金、锻铝合金等4种不同的材料制造,定子热效率为94%。部件采用钢板焊接而成,其运行效率可稳定地保持在三、风机调速节能原理83%~88%之间。成都电力机械厂和沈阳鼓风机集团公上面所述的风机节能技术主要是基于对风机结构的司引进德KCK公司技术设计生产的KKK系列静叶可调改进,除此之外,风机控制技术的进步对与风机降耗亦轴流通风机,其进口导叶装置和出口导叶装置可按照工有重要贡献。况的变化进行调节,该技术的采用,使得风机的效率得由“流体力学”知,风机的流量与转速成正比,轴以明显提升。沈阳鼓风机集团公司制造的DH型离心压功率与转速三次方成正比,即:缩机是双轴4级离心压缩机,采用了先进的三元流动叶轮和进口导叶调节机构,每级叶轮均在最佳转速下工K,n'作,级间所设的高效气体冷却器,使之可按照接近等温式中K,K—分别是与流量、功率有关的系数压缩的方式工作,整机效率可达82%。中国煤化工往是恒定不变近年来,美国煤矿业开始采用在运行中可以改变叶的CNMHG多实际的供气系cM通用机碱新技术新产品 New Tecnology&№Mad技术与应用CM统,所需的供气量往往是变化的。为了保证在任何情况如PM,IGBT或AMBG7等高性能风机专用数字式变下均有足够的供气量,常根据所需最大供气量选配风频调速器。采用数字键盘,模拟电位器,触摸面板控机。尽管这种方法可以有效保证气流的供应,但由式制。应用开环控制方式和闭环PD控制方式实现压力控(2)不难发现,如此会带来很大的浪费。在此必须指制、流量控制和温度控制等程序运行,控制方式灵的是,这种供气系统的设计仅适合于实际供气量比所需活°。变频调速法的调速范围大,精度高,运行中只要供气量大时不会对相关设备的工作构成不利影响的场改变电源频率f,就能得到与之相对应不同风机的机械合。对于必须按实际需要进行供气的系统,过去常用的特性,实现无级调速。方法是在风机出风口处设置一可调的风门挡板,借此改利用变频调速点及驱动的风机称为变频调速风机,变风机流道的通流面积实现供气量的调节。这种方法的其特点是:缺点是,不仅降低了风机的工作效率,而且还增加了风1)功率因素,从而可减少无功电流和无功损耗。机的工作负荷,进而会影响到风机的寿命。为了克服上2)风机工作点稳定,用风设备压力变化小。如变述缺点,近些年风机调速技术倍受重视。频调速中4f=1.5Hz,△n=0.36r/min,压力变化仅±由式(1)知,若所需供气量减小时,可以通过降50~80)Pa低风机转速的方法减小风机的供气量。由式(2)知3)变频调速风机可实现无级调速,风压变化平缓,风机转速的减小可大幅降低风机的能量消耗(风机的轴于是减轻了风道振动和轴承磨损,可延长风机的使用寿功率与转速三次方成正比)。如某工矿企业供气系统日平均约40%的实际所需的4)应用变频调速后,电动机可软起动,起动电压供气量是设定供气量的80%,若利用风机调速技术适时降减少,对电网冲击大幅减少切。按需进行供气,其节能效果可达20%。对多家工矿企业5)变频器操作简单,自主保护功能强,当变频器供气系统的调查表明,利用调速技术改造过的供气系发生故障时,变频与工频之间能自动切换,风机可连续统,节能效果均十分明显,其节能率一般都在15%~运行,不影响安全生产。%之间。五、结束语风机调速有多种方式,如机械式变速器调速、液力1)低能耗的风机结构和先进的风机控制技术均可变矩器调速、交流变频调速等。随着电力电子技术的发达到良好的节能效果。展,交流变频调速代表了风机变速节能技术的发展方2)风机调速技术有多种,由于变频调速的可控性向好,调速范围宽,因此变频调速风机不仅节能效果明四、风机变频调速技术显,而且风机的各项性能均得到显著改善由“电机学”知,交流电动机的转速与供电动电压的频率成正比,即:参考文献[1]沈秀惠.提高风机系统节能改造的途径[门.煤矿机式中n—电动机转速,单位为r/min;械,2007(9)f电动机端电压频率,单位为Hz;[2]徐常武.节能风机的研制与应用[冂.产业与市场S—电动机转差率2006(9)P电动机定子绕组极对数[3]任世瑶.节能型风机的研制成果[门].工业用水与废式(3)揭示了交流电动机变频调速的原理。改变水,2006(1)电动机定子供电频率,可改变电动机转速。欲保持变频[4]徐常武.风机节能潜力分析及对策(上篇)[J.产调速时电动机最大转矩不变,就需要维持电动机磁通不业与市场,2006(7)变,即要求常数,也就是电动机端电压U应随作相应变[5]中国煤化工3器自动化,207化。现市场上为风机变频调速提供许多专用变频器,HCNMHGcM通用机2008年第11期GM技术与应用新技术新产晶 New Technobgy& Now Melard[6]倪小敏.风机泵类机械的高效节能剖析[冂].应用能[9]梁国富.电厂泵与风机的节能研究[.大众科技,源技术,2006(3)2006(2)7]王洪平.粮食加工企业风机节能技术[J].粮食与油[10]毛亚红.风机和泵的最佳节能方法[J设备节能,脂,2007(9)收稿日期:2008/06/02)[8]虞晓林.电厂风机节能研究与改造[刀.水利电力机械,2007(10)(上接第49页)性,于2004年获得国家专利。环流对冲式调节阀是在多孔抗汽蚀套筒阀、多级阀芯节流调节阀、迷宫叠片式调节阀的基础上发展起来的,是高压差抗汽蚀调节阀的新一代产品。环流对冲式调节阀的关键零件—环流对冲式盘片,采用特殊的结构和工艺。该盘片和当前流行的迷宫式盘片相比,形状相近前功能和原理却有很大区别。迷宫式盘片是在圆片上加工数道各自独立的沟槽,沟槽路径是曲折多弯的通过十几次甚至几十次改变流体方向,达到增加阻力和逐步降压,可以防止在降压过程中产生空化和汽蚀。环图5套筒结构流对冲式盘片在圆盘上也加工有数道至十数道沟槽。其阀芯和套筒内孔精密配合,阀杆带动阀芯在套筒内上下沟槽由同心的环行槽和径向槽互相贯通。相邻的流道间运动,使得该阀在不同开度时都能有合乎使用要求的流可以沟通。流体由外环经由径向槽流入内环。在流动过量。也就是说,它能够较好地补偿实际工况下流量特性程中,一部分流体一分为一,背向流去。另一部分流体的畸变。使得系统的流量自动化调节更为灵敏和有效,合二为一,相向汇合。高速流动的分子产生撞击、摩擦如图6。和旋涡,大量消耗能量。使压力能更有效降低。其降压效果比迷宫式盘片更好,防汽蚀效果更佳。使用寿命也更长,如图4图6套筒结构由于该阀具有全新的降压节流原理,独创的内部结构,使其具有良好的调节性能和较长的使用寿命,不但图4环流对冲式调节阀适用于减温水调节阀,也适用于锅炉连续排污调节阀和每个盘上的沟槽数量和尺寸是变化的,根据不同的给水泵最小流量冉循环调节阀,是该领域阀门的更新换系统中压差的不同而设计出具有不同流阻的盘片。再将代和以国代进的理想产品。cM几种不同流阻的盘片按照设计要求组合在一起,采用特中国煤化工期:2080602)殊工艺将其紧密结合成一个整体,即成为套筒,如图5。CNMHG52200年第11期cM通用机