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通风机的原理及发展趋势
通风机是依靠输入的机械能,提高气体压力并排送气体的机械,它是一种从动的流体机械。排气压力低于1.5×10帕。通风机广泛用于工厂、矿井、隧道、冷却塔、车辆、船舶和建筑物的通风、排尘和冷却,锅炉和工业炉窑的通风和引风,空气调节设备和家用电器设备中的冷却和通风,谷物的烘干和选送,风洞风源和气垫船的充气和推进等。
工作原理:
通风机的工作原理与透平压缩机基本相同,只是由于气体流速较低,压力变化不大,一般不需要考虑气体比容的变化,即把气体作为不可压缩流体处理。
通风机与风机的关系:
风机是我国对气体压缩和气体输送机械的习惯简称,通常所说的风机包括通风机,鼓风机,压缩机以及罗茨鼓风机,但是不包括活塞压缩机等容积式鼓风机和压缩机。通风机是风机的一种产品类型,但人们通常把通风机筒叫为风机,既通风机是风机的另外一种叫法。
发展趋势:
①进一步提高通风机的气动效率、装置效率和使用效率,以降低电能消耗;
②用动叶可调的轴流通风机代替大型离心通风机;
③降低通风机噪声;
④提高排烟、排尘通风机叶轮和机壳的耐磨性;
⑤实现变转速调节和自动化调节。
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一、风机水泵变频调速的节电原理:
n1-代表风机水泵 在额定转速运行时的特性;
n2-代表风机水泵降速运行在n2转速时的特性;
R1-代表风机水泵管路阻力最1小时的阻力特性;
R2-代表风机水泵管路阻力增大到某一数组时的阻力特性。
风机水泵在管路特性曲R1工作时,工况点为A,其流量压力分别为Q1、H1,此时风机水泵所需的功率正比于H1与Q1的乘积,CF-11型离心式通风机厂家,即正比于AH1OQ1的面积。由于工艺要求需减小风量(流量)到Q2,实际上通过增加管网管阻,使风机水泵的工作点移到R2上的B点,风压(水压)增大到H2,这时风机水泵所需的功率正比H2Q2的面积,即近比广BH2OQ2的面积。显然风机水泵所需的功率增大了。这种调节方式控制虽然简单、但功率消耗大,不利于节能,CF-11型离心式通风机工厂,是以高运行成本换取简单控制方式。
若采用变频调速,惠山区CF-11型离心式通风机,风机水泵转速由n1下降到n2,这时工作点由A点移到C点,流量仍是Q2,压力由H1降到H3,这时变频调速后风机(水泵)所需的功率正比于H3与Q2的乘积,即正比于CH3OQ2的面积,由图可见功率的减少是明显的。
二、风机水源节能的计算:
风机水泵流量变化量,如前所述,采用变频调速是节电之有效的措施。根据GB12497对电机经济济运行管理的规定有如下的计算公式。
采用档板调节流量对应电动机输入功率P1V与流量Q的关系为:
P1V≈[0.45+0.55(Q/QN)2]P1e (1)
式中:P1e——额定流量时电动机输入功率(kW)。
QN——额定流量
三、应用实例:
某水泥厂机立窑离心风机245KW,电机4极、实际用风量为0.6~0.7,准备改造为变频器驱动,估算节电率和投资回收期。
取Q/QN=0.65,由(2)式
由(1)式P1V=〔0.45+0.55(0.65)2〕245
=0.6428×245=157(KW)
采取风门调节风量时风机所需的轴功率为157kW,变频器调速器调风量时相对调节风门调风量的节电率为0.6。
年节电量,CF-11型离心式通风机供应商,每年按300天计算。
24×306×157×60%=678240KWh≈67.8(万kWh)
年节电费(电价0.40元/kWh)
0.4×678240=27万元
投资回收期:
投资回收期=设备投资总额(元)÷年节电费(元)
=18÷27=0.67(年)=8(个月)
由此可判定,该水泥厂机立窑离心风机采用变频器驱动后,年节电量67.8万kWh,年节电费27万元,投资回收期8个月,技术经济效益可观。
该水泥厂订购了一台变频调速柜、内装森兰BT40S250kW变频器一台,另有空开、熔断器、电表、指示灯等,价值18万元。投入运行后,变频器频率调到35Hz左右满足机窑立风量要求,这时电动机电流210A左右,变频器输电压、298V,实际输出功率为
P=√3 IVCOφ4=3×210×298×0.9≈97.5kW
与理论计算值157×0.6=94.2kW基本吻合。
通过以上分析可以看出,风机水泵采用变频器调速后,节电效果是明显的,此外,机械的转速降低后,机械的磨损减少,使用寿命延长了,间接经济效益也很可观。
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