風(fēng)機(jī)高壓變頻調(diào)速改造及節(jié)能原理
摘要：風(fēng)機(jī)在由定速改造調(diào)速運(yùn)行后，在輸出相同流量同時節(jié)約大量的能源，了解其原理和計算模型。
關(guān)鍵詞：軸功率；風(fēng)阻特性
1 引言
在工業(yè)生產(chǎn)和產(chǎn)品加工制造業(yè)中，風(fēng)機(jī)設(shè)備應(yīng)用范圍廣泛；其電能消耗和諸如閥門、擋板相關(guān)設(shè)備的節(jié)流損失以及維護(hù)、維修費(fèi)用占到生產(chǎn)成本的7%~25%，是一筆不小的生產(chǎn)費(fèi)用開支。隨著經(jīng)濟(jì)改革的不斷深入，市場競爭的不斷加??；節(jié)能降耗業(yè)已成為降低生產(chǎn)成本、提高產(chǎn)品質(zhì)量的重要手段之一。
目前，變頻調(diào)速技術(shù)已經(jīng)成為現(xiàn)代電力傳動技術(shù)的一個主要發(fā)展方向。它的卓越的調(diào)速性能、顯著的節(jié)電效果，改善現(xiàn)有設(shè)備的運(yùn)行工況，提高系統(tǒng)的安全可靠性和設(shè)備利用率，延長設(shè)備使用壽命等優(yōu)點(diǎn)隨著應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)大而得到充分的體現(xiàn)。
2 風(fēng)機(jī)的參數(shù)及特性
2.1 風(fēng)機(jī)的基本參數(shù)
(1) 風(fēng)量Q—單位時間流過風(fēng)機(jī)的空氣量(m3/s，m3/min，m3/h)；
(2) 風(fēng)壓H—當(dāng)空氣流過風(fēng)機(jī)時，風(fēng)機(jī)給予每立方米空氣的總能量(kg·m)稱為風(fēng)機(jī)的全壓Ht(kg·m/m3)，其由靜壓Hs和動壓Hd組成。即Ht=Hs+Hd；
(3) 軸功率P—風(fēng)機(jī)工作有效的總功率，又稱空氣功率；
(4) 效率η—風(fēng)機(jī)軸上的功率P除去損失掉的部分功率后剩下的風(fēng)機(jī)內(nèi)功率與風(fēng)機(jī)軸上的功率P之比，稱為風(fēng)機(jī)的效率。
2.2 風(fēng)機(jī)的相似理論
風(fēng)機(jī)的流量，運(yùn)行壓力，軸功率這三個基本參數(shù)與轉(zhuǎn)速間的運(yùn)算公式極其復(fù)雜，同時風(fēng)機(jī)類負(fù)荷隨環(huán)境變化參數(shù)也隨之變化，在工程中一般根據(jù)風(fēng)機(jī)的運(yùn)行曲線，進(jìn)行大致的參數(shù)運(yùn)算，稱之為風(fēng)機(jī)相似理論：
Q/Qo=n/no
H/Ho=(n/n0o)2(ρ/ρo)
P/P0=(n/no)3(ρ/ρo)
式中：Q—風(fēng)機(jī)流量；
H—風(fēng)機(jī)全壓；
n—轉(zhuǎn)速；
ρ—介質(zhì)密度；
P— 軸功率。
風(fēng)量Q與電機(jī)轉(zhuǎn)速n成正比，Q∝n；風(fēng)壓H與電機(jī)轉(zhuǎn)速n的平方成正比，H∝n2；軸功率P與電機(jī)轉(zhuǎn)速n的立方成正比，P∝n3。
2.3 電動機(jī)容量的計算
式中：P—風(fēng)機(jī)電動機(jī)所需的輸出軸功率(kW)；
Q—風(fēng)機(jī)風(fēng)量(m3/s)；
H—風(fēng)機(jī)風(fēng)壓(kg/m2)；
ηr—傳動裝置的效率，直接傳動為1.0，皮帶傳動為0.9~0.98，齒輪傳動為0.96~0.98；
ηF—風(fēng)機(jī)的效率；
102—由kg·m/s變換為kW的單位變換系數(shù)。
3 風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)輸出風(fēng)量的方法
3.1 通過改變風(fēng)機(jī)的管網(wǎng)特性曲線來實(shí)現(xiàn)對風(fēng)機(jī)的風(fēng)量的調(diào)節(jié)
這種辦法是通過調(diào)節(jié)擋風(fēng)板的開關(guān)程度來實(shí)現(xiàn)的，如圖1所示。
圖1 不同管網(wǎng)的特性曲線風(fēng)機(jī)風(fēng)量的特性曲線
風(fēng)機(jī)檔板開度一定時，風(fēng)機(jī)在管網(wǎng)特性曲線R1工作時，工況點(diǎn)為M1，其風(fēng)量、風(fēng)壓分別為Q1、H1，其輸出流量是Q1。
將風(fēng)機(jī)的擋板關(guān)小，管網(wǎng)特性曲線變?yōu)镽2，工況點(diǎn)移至M2，風(fēng)量、壓力變?yōu)镼2、H2，其輸出流量是Q2。
將風(fēng)機(jī)的擋板再關(guān)小，管網(wǎng)特性曲線變?yōu)镽3，工況點(diǎn)移至M3，風(fēng)量、壓力變?yōu)镼3、H3，其輸出流量是Q3。
從上面的曲線分析，通過調(diào)速風(fēng)機(jī)檔板的開度，管網(wǎng)的特性參數(shù)將發(fā)生變化，輸出流量發(fā)生變化，這樣就達(dá)到了在定速運(yùn)行時調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)輸出流量的目標(biāo)。
在調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)流量的過程中，而風(fēng)機(jī)的性能曲線(H-Q曲線)不變，工況點(diǎn)沿著風(fēng)機(jī)的性能曲線(H-Q曲線)由M1移到M2，特性曲線由R1變?yōu)镽2，風(fēng)機(jī)輸出流量由Q1變?yōu)镼2，這種方法結(jié)構(gòu)簡單，操作容易。目前多數(shù)風(fēng)機(jī)都采用這種方法，但是由于風(fēng)機(jī)的內(nèi)部壓力由H1變?yōu)镠2，這樣，在流量減少的同時，壓力同時上升，在檔板上消耗了大量的無效軸功率，極大地降低了風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)換效率，浪費(fèi)了大量的能源。
3.2 通過改變風(fēng)機(jī)葉片的角度來實(shí)現(xiàn)對風(fēng)機(jī)的風(fēng)量調(diào)節(jié)
當(dāng)風(fēng)機(jī)管網(wǎng)性能曲線不變時，通過改變風(fēng)機(jī)葉片的角度，使風(fēng)機(jī)的特性曲線(H-Q曲線)改變，工況點(diǎn)將沿著管網(wǎng)特性曲線移動，達(dá)到調(diào)節(jié)風(fēng)量的目的。
如圖2所示，風(fēng)機(jī)葉片角度為α1時，M1點(diǎn)是原來工況點(diǎn)，其風(fēng)量、風(fēng)壓分別為Q1、H1；風(fēng)機(jī)葉片角度為α2時，風(fēng)機(jī)性能曲線(H—Q曲線)由α1線變?yōu)棣?線，與管網(wǎng)特性曲線相交于M2，風(fēng)量、風(fēng)壓變?yōu)镼2、H2；風(fēng)機(jī)葉片角度為α3時，風(fēng)機(jī)性能曲線(H—Q曲線)由α2線變?yōu)棣?線，與管網(wǎng)特性曲線相交于M3，風(fēng)量、風(fēng)壓變?yōu)镼3、H3。
圖2 不同風(fēng)機(jī)葉片的角度時風(fēng)機(jī)風(fēng)量的特性曲線
在這種調(diào)節(jié)風(fēng)量的方法中，管網(wǎng)特性曲線不變，通過風(fēng)機(jī)葉片角度的變化，調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)性能(H—Q曲線)，從而達(dá)到調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)風(fēng)量的目的。
這樣，在調(diào)低流量的同時，風(fēng)機(jī)內(nèi)部壓力也隨之下降，具有很好的節(jié)電效果。但是這種方法使風(fēng)機(jī)葉輪結(jié)構(gòu)復(fù)雜，調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)磨損較大。同時，調(diào)節(jié)葉片角度必須停機(jī)進(jìn)行，無法在需要風(fēng)機(jī)進(jìn)行連續(xù)運(yùn)行、連續(xù)調(diào)節(jié)的場合。
：鞏經(jīng)理
：13915946763
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