鼓风机技术应用.doc

1、三 晶 S350 变 频 器 在 鼓 风 机 上 的 应 用三 晶 S350 变 频 器 应 用 鼓 风 机 的 特 点 ：1、 符 合 风 机 负 载 特 性 的 二 次 方 减 转 矩 曲 线2、 可 根 据 负 载 自 行 设 定 运 行 曲 线3、 调 速 节 能历 史 和 发 展在 东 汉 初 年 , 南 阳 太 守 杜 诗 就 设 计 并 制 造 了 一 种 水 力 鼓 风 机 用 于 冶 金 铸 造 业 。 它 是 用 水 转 动水 轮 ,通 过 一 系 列 的 曲 轴 、 连 杆 、 往 复 杆 装 置 , 把 圆 周 运 动 转 化 为 拉 风 箱 的 直 线 运 动 。 它

2、 包 括 动 力 系统 、 传 动 系 统 和 工 作 系 统 , 具 有 真 正 机 器 的 主 要 特 征 。 不 仅 如 此 , 把 这 种 操 作 程 序 反 过 来 , 就 是 蒸汽 机 活 塞 的 直 线 往 复 运 动 向 圆 周 运 动 的 转 换 。 我 国 冶 金 最 初 用 的 是 冶 金 皮 囊 , 战 国 时 已 有 四 囊 。 汉代 用 “马 排 ”、 “牛 排 ”以 至 杜 诗 的 水 排 。 宋 代 已 有 类 似 于 手 风 琴 的 木 风 扇 。 这 是 一 种 有 自 动 阀 门 的 风箱 。 特 别 是 到 了 明 末 , 已 出 现 了 活 塞 式 鼓

3、 风 机 。 公 元 2002 年 ， 鼓 风 机 得 到 了 发 展 ， 浙 江 杭 州 德 尔风 机 ， 制 造 了 不 用 电 的 风 机 ， 采 用 不 锈 钢 材 质 ， 利 用 空 气 对 流 的 原 理 达 到 通 排 风 的 效 果 ， 取 名 长 林 东无 动 力 屋 顶 通 风 器 （ 又 名 无 动 力 鼓 风 机 ） ， 属 于 新 型 环 保 节 能 风 机 。 冶 金 鼓 风 机 出 现 于 公 元 二 世 纪 ， 同 样 是 中 国 古 代 发 明 之 一 ， 也 是 蒸 气 机 的 原 理 始 祖 之 一 ， 于1200 年 传 入 欧 洲 。 特 点1、 由

4、于 叶 轮 在 机 体 内 运 转 无 摩 擦 ， 不 需 要 润 滑 ， 使排 出 的 气 体 不 含 油 。 是 化 工 、 食 品 等 工 业 理 想 的 力 输 送气 源 。 2、 鼓 风 机 属 容 积 运 转 式 鼓 风 机 。 使 用 时 ， 随 着 压 力的 变 化 ， 流 量 变 动 甚 小 。 但 流 量 随 着 转 速 而 变 化 。 因 此， 压 务 的 选 择 范 围 很 宽 ， 流 量 的 选 择 可 通 过 选 择 转 速 而达 到 需 要 。 3、 鼓 风 机 的 转 速 较 高 ， 转 子 与 转 子 、 转 子 与 机 体 之间 的 间 隙 小 ， 从 而

5、泄 露 少 ， 容 积 效 率 较 高 。 我 厂 加 工 和装 配 技 术 力 量 强 ， 能 保 证 间 隙 的 合 理 、 均 匀 ， 既 达 到 较高 的 容 积 效 率 又 不 至 于 机 体 内 因 热 膨 胀 而 发 生 摩 擦 。 4、 鼓 风 机 的 结 构 决 定 其 机 械 摩 擦 损 耗 非 常 小 。 因 为 只 有 轴 承 和 齿 轮 副 有 机 械 接 触 在 选 材 上 ， 转子 、 机 壳 和 齿 轮 圈 有 足 够 的 机 械 强 度 。 运 行 安 全 ， 使 用 寿 命 长 是 鼓 风 机 产 品 的 一 大 特 色 。 5、 鼓 风 机 的 转 子 ，

6、 均 经 过 静 、 动 平 衡 校 验 。 成 品 运 转 平 稳 、 振 动 极 小 。 6、 具 有 以 上 特 点 的 鼓 风 机 主 要 有 :罗 茨 鼓 风 机 ,静 音 型 水 环 式 鼓 风 机 。 分 类按 风 压 分根 据 风 机 的 压 力 , 可 将 风 机 分 为 低 压 风 机 、 中 压 风 机 和 高 压 风 机 。 其 压 力 范 围 如 下 ： 低 压 : 风 机 全 压 H 1000Pa 中 压 : 1000Pa H 3000Pa 高 压 (离 心 风 机 ): 3000Pa H 15000 Pa 通 风 工 程 中 大 多 采 用 低 压 与 中 低 压

7、 风 机 。 按 用 途 分可 分 为 通 用 风 机 ， 排 尘 风 机 ， 工 业 通 风 换 气 风 机 , 锅 炉 引 风 机 ， 矿 用 风 机 等 。 风 机 广 泛 应 用 于 隧 道 、 地 下 车 库 、 高 级 民 用 建 筑 、 冶 金 、 厂 矿 等 场 所 的 通 风 换 气 及 消 防 高 温 排 烟。 根 据 用 途 不 同 , 可 大 致 将 常 用 的 风 机 分 为 以 下 类 型 ： 离 心 压 缩 机 电 站 风 机 一 般 离 心 通 风 机 一 般 轴 流 通 风 机 罗 茨 鼓 风 机 污 水 处 理 风 机 高 温 风 机 空 调 风 机 消 防

8、 风 机 矿 井 风 机 烟 草 风 机 粮 食 风 机 船 用 风 机 排 尘 风 机 屋 顶 风 机 锅 炉 鼓 引 风 机 矿 用 风 机 按 其 用 途 不 同 又 可 分 为 : 主 扇 、 辅 扇 和 局 扇 。 主 扇 用 于 全 矿 井 的 通 风 , 辅 扇 用 于 通 风网 络 中 某 分 支 风 路 的 风 量 调 节 , 局 扇 用 于 局 部 地 点 的 通 风 。 污 水 处 理 风 机 按 类 型 又 可 分 为 :离 心 式 风 机 ,罗 茨 风机 ,回 转 式 风 机 ,水 环 式 风 机 等 等 . 按 原 理 分可 分 为 离 心 式 风 机 和 轴 流

9、式 通 风 机 水 处 理 鼓 风 曝 气 ； 医 院 、 实 验 室 的 污 水 搅 拌 曝 气 ； 印 刷 行 业 的 真 空 送 纸 ； 电 镀 槽 、 工 业 废 水 的 搅 拌 曝 气 ； 塑 焊 、 吹 风 的 气 源 供 应 ； 燃 烧 器 的 喷 雾 、 玻 璃 工 业 及 其 它 ； 用 途鼓 风 机 分 类 中 的 回 转 式 风 机 结 构 精 巧 ， 主 要 由 下 列六 部 分 组 成 ： 电 机 、 空 气 过 滤 器 、 鼓 风 机 本 体 、 空 气 室、 底 座 （ 兼 油 箱 ） 、 滴 油 嘴 。 鼓 风 机 靠 汽 缸 内 偏 置 的 转子 偏 心 运

10、转 ， 并 使 转 子 槽 中 的 叶 片 之 间 的 容 积 变 化 将 空气 吸 入 、 压 缩 、 吐 出 。 在 运 转 中 利 用 鼓 风 机 的 压 力 差 自动 将 润 滑 送 到 滴 油 嘴 ， 滴 入 汽 缸 内 以 减 少 摩 擦 及 噪 声 ，同 时 可 保 持 汽 缸 内 气 体 不 回 流 ,此 类 鼓 风 机 又 称 为 滑 片 式鼓 风 机 。 鼓 风 机 输 送 介 质 以 清 洁 空 气 、 清 洁 煤 气 、 二 氧 化 硫及 其 他 惰 性 气 体 为 主 。 也 可 按 需 生 产 输 送 其 他 易 燃 、 易 爆 、 易 蚀 、 有 毒 及 特 殊

11、气 体 。 因 而 能 广 泛 适用 于 冶 金 、 化 工 、 化 肥 、 石 化 、 食 品 、 建 材 、 石 油 、 矿 井 、 纺 织 、 煤 气 站 、 气 力 输 送 、 污 水 处 理 等各 工 业 部 门 结 构转 子 ： 由 轴 、 叶 轮 、 轴 承 、 同 步 齿 轮 、 联 轴 器 、 轴 套 等 组 成。叶 轮 ： 选 用 渐 开 线 型 面 ， 容 积 利 用 率 高 。 轴 承 ： 近 联 轴 器 端 作 为 定 位 端 选 用 3000 型 双 列 向 心 球 面 滚 子轴 承 。 近 齿 轮 端 作 为 自 由 端 选 用 32000 型 单 列 向 心 短

12、 圆 柱 滚 子 轴承 以 适 应 热 臌 胀 时 转 子 的 轴 向 位 移 。 同 步 齿 轮 ： 由 齿 圈 和 轮 毂 组 成 ， 便 于 调 整 叶 轮 间 隙 。 机 体 ： 由 机 壳 和 左 、 右 墙 板 组 成 。 左 、 右 墙 板 及 安 装 在 左 右 墙 板 内 的 轴 承 座 、 密 封 部 等 均 可 互相 通 用 。 底 座 ： 中 、 小 型 风 机 均 配 有 公 共 底 座 ， 大 型 风 机 仅 配 风 机 底 座 ， 便 于 安 装 调 试 。 润 滑 ： 齿 轮 采 用 浸 入 式 ， 轴 承 采 用 飞 溅 润 滑 。 润 滑 效 果 好 ， 安

13、 全 可 靠 。 传 动 方 式 ： 以 联 轴 器 直 联 为 主 。 若 性 能 规 格 需 要 ， 也 可 选 用 三 角 皮 带 轮 变 速 的 方 式 。 联 轴 器 选 用弹 性 联 轴 器 ， 能 缓 和 冲 击 及 补 偿 少 量 的 轴 线 偏 差 。 大 流 量 风 机 除 以 电 动 机 作 为 驱 动 机 外 ， 也 可 采 用汽 轮 机 或 其 他 驱 动 机 。 工 作 原 理离 心 式 鼓 风 机 的 工 作 原 理离 心 式 鼓 风 机 的 工 作 原 理 与 离 心 式 通 风 机 相 似 ， 只 是 空 气 的 压缩 过 程 通 常 是 经 过 几 个 工

14、作 叶 轮 （ 或 称 几 级 ） 在 离 心 力 的 作 用 下进 行 的 。 鼓 风 机 有 一 个 高 速 转 动 的 转 子 ， 转 子 上 的 叶 片 带 动 空 气高 速 运 动 ， 离 心 力 使 空 气 在 渐 开 线 形 状 的 机 壳 内 ， 沿 着 渐 开 线 流 向风 机 出 口 ， 高 速 的 气 流 具 有 一 定 的 风 压 。 新 空 气 由 机 壳 的 中 心 进 入补 充 。 单 级 高 速 离 心 风 机 的 工 作 原 理 是 ： 原 动 机 通 过 轴 驱 动 叶 轮 高 速旋 转 ， 气 流 由 进 口 轴 向 进 入 高 速 旋 转 的 叶 轮 后

15、 变 成 径 向 流 动 被 加 速， 然 后 进 入 扩 压 腔 ， 改 变 流 动 方 向 而 减 速 ， 这 种 减 速 作 用 将 高 速 旋转 的 气 流 中 具 有 的 动 能 转 化 为 压 能 （ 势 能 ） ， 使 风 机 出 口 保 持 稳 定 压 力 。 从 理 论 上 讲 ， 离 心 鼓 风 机 的 压 力 -流 量 特 性 曲 线 是 一 条 直 线 ， 但 由 于 风 机 内 部 存 在 摩 擦 阻 力 等 损失 ， 实 际 的 压 力 与 流 量 特 性 曲 线 随 流 量 的 增 大 而 平 缓 下 降 ， 对 应 的 离 心 风 机 的 功 率 -流 量 曲

16、线 随 流量 的 增 大 而 上 升 。 当 风 机 以 恒 速 运 行 时 ， 风 机 的 工 况 点 将 沿 压 力 -流 量 特 性 曲 线 移 动 。 风 机 运 行 时的 工 况 点 ， 不 仅 取 决 于 本 身 的 性 能 ， 而 且 取 决 于 系 统 的 特 性 ， 当 管 网 阻 力 增 大 时 ， 管 路 性 能 曲 线 将变 陡 。 风 机 调 节 的 基 本 原 理 就 是 通 过 改 变 风 机 本 身 的 性 能 曲 线 或 外 部 管 网 特 性 曲 线 ， 以 得 到 所 需 工 况。 变 频 调 控 原 理 与 特 性随 着 科 技 的 不 断 发 展 ，

17、交 流 电 机 调 速 技 术 被 广 泛 采 用 。 通 过 新 一 代 全控 型 电 子 元 件 ， 用 变 频 器 改 变 交 流 电 机 的 转 速 方 式 来 进 行 风 机 流 量 的 控 制 ， 可 以 大 幅 度 减 少 以 往 机 械 方 式 调 控 流量 造 成 的 能 量 损 耗 。 变 频 调 节 的 节 能 原 理 ： 当 风 量 需 从 Q1 减 少 到 Q2 时 ， 如 果 采 用 节 流 调 节 法 ， 工 况 点 由 A到 B， 风 压 增 加 到 H2， 轴 功 率 P2 下 降 ， 但 减 少 的 不 太 多 。 如 果 采 用 变 频调 节 方 式 ，

18、风 机 工 况 点 由 A 到 C， 可 见 在 满 足 同 样 风 量 Q2 情 况 下 ， 风 压H3 将 大 幅 度 下 降 ， 功 率 P3 随 着 显 著 减 少 。 节 省 的 功 率 损 耗 P HQ2与 面 积 BH2H3C 成 正 比 。 由 以 上 分 析 可 知 ， 变 频 调 节 是 一 种 高 效 的 调 节方 式 。 鼓 风 机 采 用 变 频 调 节 ， 不 会 产 生 附 加 压 力 损 失 ， 节 能 效 果 显 著 ， 调 节 风 量 范 围 0 100， 适 合 调 节 范 围 宽 ， 且 经 常 处 于 低 负 荷 下 运 行 的 场 合 。 但 是 ，

19、 当 风 机 转 速 下 降 ， 风 量 减 小 时 ， 风 压 将发 生 很 大 变 化 ， 由 风 机 比 例 定 律 ： Q1/Q2 (n1/n2)， H1/H2 (n1/n2)2， P1/P2 (n1/n2)3 鼓 风 机 可 知 ， 当 其 转 速 降 低 到 原 额 定 转 速 的 一 半 时 ， 对 应 工 况 点 的 流 量 、 压 力 、 轴 功 率 各 下 降 到 原来 的 1/2、 1/4、 1/8， 这 就 是 变 频 调 节 方 式 可 以 大 幅 度 节 电 的 原 因 。 根 据 变 频 调 节 这 一 特 性 ， 对 于 在污 水 处 理 工 艺 中 ， 曝 气

20、 池 始 终 保 持 5m 正 常 液 位 ， 要 求 鼓 风 机 在 出 口 压 力 恒 定 的 条 件 下 ， 进 行 大 范围 的 流 量 调 节 ， 当 调 节 深 度 较 大 时 ， 将 会 使 风 压 下 降 过 大 ， 不 能 满 足 工 艺 要 求 。 当 调 节 深 度 较 小 时 ，则 显 示 不 出 其 节 能 的 优 势 ， 反 而 使 装 置 复 杂 ， 一 次 性 投 资 增 高 。 因 此 ， 对 本 工 程 的 曝 气 池 需 保 持5m 液 位 的 工 况 条 件 下 ， 采 用 变 频 调 节 方 式 显 然 是 不 合 适 的 。 进 口 导 叶 调 节

21、原 理 及 特 性进 口 导 叶 调 节 装 置 即 在 鼓 风 机 吸 风 入 口 附 近 装 设 一 组 可 调 节 转 角 的 导 叶 -进 口 导 叶 ， 其 作 用 是使 气 流 在 进 入 叶 轮 之 前 发 生 旋 转 ， 造 成 扭 曲 速 度 。 导 叶 可 绕 自 身 轴 转 动 ， 叶 片 每 转 动 一 个 角 度 就 意 味着 变 换 一 个 导 叶 安 装 角 ， 使 进 入 风 机 叶 轮 的 气 流 方 向 相 应 改 变 。 进 口 导 叶 调 节 风 量 原 理当 导 叶 安 装 角 0时 ， 导 叶 对 进 口 气 流 基 本 上 无 作 用 ， 气 流

22、将 以 径 向 流 入 叶 轮 叶 片 。 当 0时 ， 进 口 导 叶 将 使 气 流 进 口 的 绝 对 速 度 沿 圆 周 速 度 方 向 偏 转 角 ， 同 时 对 气 流 进 口 的 速 度 有 一 定的 节 流 作 用 ， 这 种 预 旋 和 节 流 作 用 将 导 致 风 机 性 能 曲 线 下 降 ， 从 而 使 运 行 工 况 点 变 化 ， 实 现 风 机 流 量调 节 。 进 口 导 叶 调 节 的 节 能 原 理 。 当 进 口 导 叶 安 装 角 由 1 0增 大 为 2 或 3 时 ， 运 行 工 况 点 由 M1 移 至 M2 或 M3； 流 量 由Q1 减 小

23、至 Q2 或 Q3； 轴 功 率 由 P1 减 少 至 P2 或 P3。 用 剖 面 线 表 示 的 面 积 为 进 口 导 叶 比 节 流 调节 节 省 的 功 率 。 在 本 工 程 中 ， 曝 气 池 深 度 是 固 定 的 ， 鼓 风 机 在 保 持 出 口 压 力 恒 定 条 件 下 ， 进 行 流 量 调节 ， 即 H 常 量 ， Q 变 量 时 ， 管 网 的 特 性 曲 线 近 似 于 水 平 直 线 ， 鼓 风 机 采 用 进 口 导 叶 调 节 ， 不 必 借助 于 改 变 管 网 特 性 曲 线 ， 可 通 过 改 变 导 叶 的 开 闭 角 度 ， 使 风 机 的 压

24、力 -流 量 性 能 曲 线 改 变 ， 流 量 的变 化 是 通 过 将 工 况 点 移 动 到 新 的 改 变 了 的 风 机 特 性 曲 线 上 的 方 法 实 现 的 。 离 心 风 机 采 用 进 口 导 叶 调 节 方 式 ， 在 部 分 负 荷 运 行 时 可 获 得 高效 率 和 较 宽 的 性 能 范 围 ， 在 保 持 出 口 压 力 恒 定 条 件 下 ， 工 作 流 量 可 在 50 100 额 定 流 量 范 围 内 变 化 。 调 节深 度 愈 大 、 省 功 愈 多 。 如 流 量 减 少 到 额 定 流 量 的 60 时 ， 进 口 导叶 方 式 比 进 口 节

25、 流 方 式 节 省 功 率 达 17 之 多 。 此 外 ， 其 结 构 相 对简 单 ， 运 行 可 靠 ， 维 护 管 理 方 便 ， 初 期 投 资 低 。 因 此 ， 本 工 程 中 鼓风 机 采 用 进 口 导 叶 调 节 流 量 ， 显 然 是 最 佳 调 节 方 式 。 不 同 调 控 方 式 的 比 较尽 管 变 频 调 节 的 离 心 鼓 风 机 调 节 范 围 很 广 ， 在 节能 上 有 显 著 效 果 ， 但 用 工 艺 系 统 中 将 受 到 工 艺 条 件 限 制， 调 节 范 围 仅 为 80 100 ， 在 相 对 流 量 变 化 不 大 时， 变 频 与 导

26、 叶 两 种 调 节 方 式 消 耗 功 率 差 别 并 不 大 ， 因 此采 用 变 频 调 节 方 式 ， 其 节 能 特 长 显 示 不 出 来 ， 这 就 失 去了 选 择 它 的 意 义 。 而 选 择 导 叶 调 节 方 式 的 鼓 风 机 ， 在 保持 出 口 压 力 恒 定 条 件 下 可 以 较 大 范 围 调 节 风 量 （ 50 100 ） ， 以 保 证 污 水 中 溶 解 氧 含 量 稳 定 ， 相 对 地 节 省了 能 源 。 所 以 应 选 择 导 叶 调 节 方 式 的 高 速 离 心 风 机 ， 作为 本 工 程 的 设 备 选 型 。 同 时 ， 为 了 更

27、 好 地 体 现 出 节 能 效果 ， 对 于 大 功 率 的 离 心 风 机 ， 还 应 注 意 配 套 电 机 的 选 择 ， 如 采 用 10kV 高 压 电 机 ， 也 历 史 和 发 展在 东 汉 初 年 , 南 阳 太 守 杜 诗 就 设 计 并 制 造 了 一 种 水 力 鼓 风 机 用 于 冶 金 铸 造 业 。 它 是 用 水 转 动 水 轮 ,通 过 一 系 列 的 曲 轴 、 连 杆 、 往 复 杆 装 置 , 把 圆 周 运 动 转 化 为 拉 风 箱 的 直 线 运 动 。 它 包 括 动 力 系 统 、传 动 系 统 和 工 作 系 统 , 具 有 真 正 机 器

28、的 主 要 特 征 。 不 仅 如 此 , 把 这 种 操 作 程 序 反 过 来 , 就 是 蒸 汽 机活 塞 的 直 线 往 复 运 动 向 圆 周 运 动 的 转 换 。 我 国 冶 金 最 初 用 的 是 冶 金 皮 囊 , 战 国 时 已 有 四 囊 。 汉 代 用“马 排 ”、 “牛 排 ”以 至 杜 诗 的 水 排 。 宋 代 已 有 类 似 于 手 风 琴 的 木 风 扇 。 这 是 一 种 有 自 动 阀 门 的 风 箱 。特 别 是 到 了 明 末 , 已 出 现 了 活 塞 式 鼓 风 机 。 公 元 2002 年 ， 鼓 风 机 得 到 了 发 展 ， 浙 江 杭 州 德 尔 风 机， 制 造 了 不 用 电 的 风 机 ， 采 用 不 锈 钢 材 质 ， 利 用 空 气 对 流 的 原 理 达 到 通 排 风 的 效 果 ， 取 名 长 林 东 无 动力 屋 顶 通 风 器 （ 又 名 无 动 力 鼓 风 机 ） ， 属 于 新 型 环 保 节 能 风 机 。 冶 金 鼓 风 机 出 现 于 公 元 二 世 纪 ， 同 样 是 中 国 古 代 发 明 之 一 ， 也 是 蒸 气 机 的 原 理 始 祖 之 一 ， 于1200 年 传 入 欧 洲 。