軸流動(dòng)葉調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)調(diào)速節(jié)能改造

1、1節(jié)能培訓(xùn)手冊(cè)系列講座軸流動(dòng)葉調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)調(diào)速節(jié)能改造合同能源管理中心合同能源管理中心- -丁兆勇丁兆勇2012015 5年年3 3月月 主要內(nèi)容 一、風(fēng)機(jī)基本概念 二、存在的問題 三、調(diào)速節(jié)能改造 四、效益分析3一、基本概念 概念：概念：風(fēng)機(jī)是依靠輸入的機(jī)械能，提高氣體壓力并排送氣體的機(jī)械，它是一種從動(dòng)的流體機(jī)械，是把旋轉(zhuǎn)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為氣體壓力能和動(dòng)能。 部件部件：葉輪、機(jī)殼、進(jìn)風(fēng)口、支架、電機(jī)、皮帶輪、聯(lián)軸器、消音器、傳動(dòng)件（軸承）等。 分類：分類：離心式、軸流式、容積式 4一、基本概念5 離心式風(fēng)機(jī)離心式風(fēng)機(jī)：風(fēng)機(jī)在工作中，氣流由風(fēng)機(jī)軸向進(jìn)入葉片空間，然后在葉輪的驅(qū)動(dòng)下一方面隨葉輪旋轉(zhuǎn)；另一

2、方面在慣性的作用下提高能量，沿半徑方向離開葉輪，靠產(chǎn)生的離心力來做功的風(fēng)機(jī)稱為離心式風(fēng)機(jī)。離心式風(fēng)機(jī)流量負(fù)荷通過設(shè)置在空氣或煙氣通道內(nèi)的擋板控制。當(dāng)氣體需求量較低時(shí)，擋板開度較小，此時(shí)風(fēng)機(jī)處于額定轉(zhuǎn)速運(yùn)行，存在擋板節(jié)流損失。一、基本概念6軸流式風(fēng)機(jī)按照流量調(diào)節(jié)方式分為：動(dòng)葉可調(diào)和靜葉可調(diào)式。 軸流式風(fēng)機(jī)軸流式風(fēng)機(jī)：就是與風(fēng)葉的軸同方向的氣流，即風(fēng)的流向和軸平行。軸流式風(fēng)機(jī)通常用在流量要求較高而壓力要求較低的場合。靜葉可調(diào)式軸流風(fēng)機(jī)通過調(diào)節(jié)靜葉的開度調(diào)節(jié)氣體流量，動(dòng)葉可調(diào)式軸流風(fēng)機(jī)通過調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)動(dòng)葉開度調(diào)節(jié)氣體流量。對(duì)靜葉可調(diào)式風(fēng)機(jī)來說，存在節(jié)流損失。對(duì)通過動(dòng)角開度調(diào)節(jié)流量的風(fēng)機(jī)，風(fēng)機(jī)的負(fù)荷依據(jù)流

3、量而變化，所以此種風(fēng)機(jī)相對(duì)于離心式和靜葉調(diào)節(jié)的軸流風(fēng)機(jī)來說節(jié)能。一、基本概念7 容積式風(fēng)機(jī)容積式風(fēng)機(jī)：就是利用工作容積周期性的改變來輸送流體，并提高其壓力。二、存在的問題 風(fēng)機(jī)喘振 風(fēng)機(jī)失速 磨損 低負(fù)荷效率低低負(fù)荷效率低8二、存在的問題 風(fēng)機(jī)喘振 定義：流體機(jī)械及其管道中介質(zhì)的周期性振蕩，是介質(zhì)受到周期性吸入和排出的激勵(lì)作用而發(fā)生的機(jī)械振動(dòng)。 流量減小到最小值時(shí)出口壓力會(huì)突然下降，下游管道內(nèi)壓力反而高于出口壓力，于是被輸送介質(zhì)倒流回機(jī)內(nèi)，直到出口壓力升高重新向管道輸送介質(zhì)為止；當(dāng)管道中的壓力恢復(fù)到原來的壓力時(shí),流量再次減少,管道中介質(zhì)又產(chǎn)生倒流，如此周而復(fù)始。9二、存在的問題 風(fēng)機(jī)喘振 原因

4、：煙風(fēng)道積灰堵塞或煙風(fēng)道擋板開度不足引起系統(tǒng)阻力過大；兩風(fēng)機(jī)并列運(yùn)行時(shí)導(dǎo)葉開度偏差過大使開度小的風(fēng)機(jī)落入喘振區(qū)運(yùn)行；風(fēng)機(jī)長期在低出力下運(yùn)轉(zhuǎn)。 10在K點(diǎn)左側(cè)運(yùn)行，壓頭小于系統(tǒng)阻力。二、存在的問題 風(fēng)機(jī)喘振 措施：調(diào)整負(fù)荷、關(guān)小高出力風(fēng)機(jī)的導(dǎo)葉開度使風(fēng)機(jī)出力相近；保持風(fēng)機(jī)在穩(wěn)定區(qū)域工作，管路中應(yīng)選擇p-Q特性曲線沒有駝峰的風(fēng)機(jī)；如果風(fēng)機(jī)的性能曲線有駝峰，應(yīng)使風(fēng)機(jī)直保持在穩(wěn)定區(qū)(即p-Q曲線下降段)工作。 采用再循環(huán)，使一部分排出的氣體再引回風(fēng)機(jī)入口，不使風(fēng)機(jī)流量過小而處于不穩(wěn)定區(qū)工作；加裝放氣閥，當(dāng)輸送流量小于或接近喘振的臨界流量時(shí)，開啟放氣閥、放掉部分氣體，降低管系壓力，避免端振。11二、存在

5、的問題12 磨損 原因：固體顆粒沖擊葉輪及外殼。引風(fēng)機(jī) 措施：提高除塵效率 增加葉片厚度 使用耐磨材料 選擇合適葉型二、存在的問題 風(fēng)機(jī)失速 定義：風(fēng)機(jī)處于正常工況時(shí)，沖角很?。饬鞣较蚺c葉片葉弦的夾角即為沖角），氣流繞過機(jī)翼型葉片而保持流線狀態(tài)，當(dāng)氣流與葉片進(jìn)口形成正沖角，即0，且此正沖角超過某一臨界值時(shí)，葉片背面流動(dòng)工況開始惡化，邊界層受到破壞，在葉片背面尾端出現(xiàn)渦流區(qū)，即所謂“失速”現(xiàn)象。沖角大于臨界值越多，失速現(xiàn)象越嚴(yán)重，流體的流動(dòng)阻力越大，使葉道阻塞，同時(shí)風(fēng)機(jī)風(fēng)壓也隨之迅速降低。措施： 采用再循環(huán)，使一部分排出的氣體再引回風(fēng)機(jī)入口，不使風(fēng)機(jī)流量過小而處于不穩(wěn)定區(qū)工作；加裝放氣閥，當(dāng)輸

6、送流量小于或接近喘振的臨界流量時(shí)，開啟放氣閥、放掉部分氣體，降低管系壓力，避免端振。13二、存在的問題 風(fēng)機(jī)失速 措施：當(dāng)氣流速度c一定時(shí)，如果葉片安裝角減小，則沖角也減??；當(dāng)氣流速度c很小時(shí)，只要葉片安裝角很小，氣流沖角也很小。對(duì)于動(dòng)葉可調(diào)風(fēng)機(jī)，當(dāng)風(fēng)機(jī)發(fā)生失速時(shí)，關(guān)小失速風(fēng)機(jī)的動(dòng)葉角度，可以減小氣流的沖角，從而使風(fēng)機(jī)逐步擺脫失速狀態(tài)。線速度u是沿葉片高度方向逐漸增大的，在氣流速度c一定的情況下，沖角會(huì)隨著葉片高度方向逐漸增大，以至于在葉頂區(qū)域形成旋轉(zhuǎn)脫流；因此，隨著葉片高度的方向逐漸減小葉片安裝角可以避免因葉高引起的旋轉(zhuǎn)脫流。14二、存在的問題15 低負(fù)荷效率低離心式風(fēng)機(jī)：負(fù)荷較低時(shí)，擋板或

7、靜葉開度較小，節(jié)流損失嚴(yán)重 裕度大軸流式風(fēng)機(jī)：靜葉調(diào)節(jié)的，低負(fù)荷時(shí)靜葉開度小，存在節(jié)流損失；動(dòng)葉調(diào)節(jié)的，低負(fù)荷時(shí)，風(fēng)機(jī)低輸出高轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，風(fēng)機(jī)本身耗能大。三、調(diào)速節(jié)能改造 離心式風(fēng)機(jī) 軸流式風(fēng)機(jī)16 擋板或靜葉開度最大，變頻或永磁調(diào)速、大負(fù)荷離心式風(fēng)機(jī)調(diào)速改造基本完畢 擋板或靜葉開到最大，對(duì)于動(dòng)葉調(diào)節(jié)的風(fēng)機(jī)來說，將動(dòng)角開度固定在效率最大處 變頻或永磁調(diào)速以下主要介紹軸流式動(dòng)葉調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)的調(diào)速節(jié)能改造三、調(diào)速節(jié)能改造17 變頻調(diào)速節(jié)能 變頻調(diào)速技術(shù)的基本原理是根據(jù)電機(jī)轉(zhuǎn)速與工作電源輸入頻率成正比的關(guān)系： n =60 f（1-s）/p，（式中n、f、s、p分別表示轉(zhuǎn)速、輸入頻率、電機(jī)轉(zhuǎn)差率、電機(jī)磁極對(duì)

8、數(shù)）；通過改變電動(dòng)機(jī)工作電源頻率達(dá)到改變電機(jī)轉(zhuǎn)速的目的。 當(dāng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速由n1變化到n2時(shí), Q、H、P與轉(zhuǎn)速的關(guān)系如下:三、調(diào)速節(jié)能改造18 變頻調(diào)速節(jié)能 可見流量Q和電機(jī)的轉(zhuǎn)速n是成正比關(guān)系的，而壓力H與轉(zhuǎn)速的二次方成正比，所需的軸功率P與轉(zhuǎn)速的立方成正比關(guān)系。所以當(dāng)需要80的額定流量時(shí)，通過調(diào)節(jié)電機(jī)的轉(zhuǎn)速至額定轉(zhuǎn)速的80，此時(shí)系統(tǒng)的壓力僅為原來的64%，此時(shí)所需功率將僅為原來的51.2。 風(fēng)機(jī)壓頭設(shè)計(jì)裕量都較大，在滿足壓頭要求的情況下，通過降低轉(zhuǎn)速來達(dá)到節(jié)能的目的。四、效益計(jì)算 改造技術(shù)應(yīng)用前景 節(jié)能改造前期，軸流式動(dòng)葉調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)被認(rèn)為節(jié)能改造空間不明顯、改造不受重視。隨著改造逐漸深入，低投

9、入高回報(bào)的項(xiàng)目越來越少，軸流動(dòng)葉調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)的調(diào)速改造逐漸成為節(jié)能改造主流之一，即所謂的“蒼蠅腿也是肉”。 2000年后送風(fēng)機(jī)和一次風(fēng)機(jī)采用軸流式動(dòng)葉調(diào)節(jié)的方式幾乎成為 了電廠標(biāo)配，另一方面，設(shè)計(jì)院為了安全起見，在為電廠設(shè)計(jì)風(fēng)機(jī)時(shí)都留出較大的裕度，所以軸流式動(dòng)葉調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)的調(diào)速節(jié)能改造在今后一段時(shí)間內(nèi)存在較大空間。19 四、效益計(jì)算 一次風(fēng)機(jī)效益計(jì)算 以某電廠350MW機(jī)組為例：185MW時(shí)，一次風(fēng)機(jī)耗電685.8kW，效率為34.7%，260MW時(shí)，一次風(fēng)機(jī)耗電約830kW效率約為37%， 351MW時(shí)，一次風(fēng)機(jī)耗電1064kW，效率為40.3%，調(diào)速改造后風(fēng)機(jī)和調(diào)速裝置整體效率為83%。電廠負(fù)荷每天按照185MW時(shí)運(yùn)行10h，260MW時(shí)運(yùn)行8h，350MW