1、1節能培訓手冊系列講座軸流動葉調節風機調速節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 主要內容 一、風機基本概念 二、存在的問題 三、調速節能改造 四、效益分析3一、基本概念 概念：概念：風機是依靠輸入的機械能，提高氣體壓力并排送氣體的機械，它是一種從動的流體機械，是把旋轉的機械能轉換為氣體壓力能和動能。 部件部件：葉輪、機殼、進風口、支架、電機、皮帶輪、聯軸器、消音器、傳動件（軸承）等。 分類：分類：離心式、軸流式、容積式 4一、基本概念5 離心式風機離心式風機：風機在工作中，氣流由風機軸向進入葉片空間，然后在葉輪的驅動下一方面隨葉輪旋轉；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，靠產生的離心力來做功的風機稱為離心式風機。離心式風機流量負荷通過設置在空氣或煙氣通道內的擋板控制。當氣體需求量較低時，擋板開度較小，此時風機處于額定轉速運行，存在擋板節流損失。一、基本概念6軸流式風機按照流量調節方式分為：動葉可調和靜葉可調式。 軸流式風機軸流式風機：就是與風葉的軸同方向的氣流，即風的流向和軸平行。軸流式風機通常用在流量要求較高而壓力要求較低的場合。靜葉可調式軸流風機通過調節靜葉的開度調節氣體流量，動葉可調式軸流風機通過調節風機動葉開度調節氣體流量。對靜葉可調式風機來說，存在節流損失。對通過動角開度調節流量的風機，風機的負荷依據流

3、量而變化，所以此種風機相對于離心式和靜葉調節的軸流風機來說節能。一、基本概念7 容積式風機容積式風機：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 風機喘振 風機失速 磨損 低負荷效率低低負荷效率低8二、存在的問題 風機喘振 定義：流體機械及其管道中介質的周期性振蕩，是介質受到周期性吸入和排出的激勵作用而發生的機械振動。 流量減小到最小值時出口壓力會突然下降，下游管道內壓力反而高于出口壓力，于是被輸送介質倒流回機內，直到出口壓力升高重新向管道輸送介質為止；當管道中的壓力恢復到原來的壓力時,流量再次減少,管道中介質又產生倒流，如此周而復始。9二、存在的問題 風機喘振 原因

4、：煙風道積灰堵塞或煙風道擋板開度不足引起系統阻力過大；兩風機并列運行時導葉開度偏差過大使開度小的風機落入喘振區運行；風機長期在低出力下運轉。 10在K點左側運行，壓頭小于系統阻力。二、存在的問題 風機喘振 措施：調整負荷、關小高出力風機的導葉開度使風機出力相近；保持風機在穩定區域工作，管路中應選擇p-Q特性曲線沒有駝峰的風機；如果風機的性能曲線有駝峰，應使風機直保持在穩定區(即p-Q曲線下降段)工作。 采用再循環，使一部分排出的氣體再引回風機入口，不使風機流量過小而處于不穩定區工作；加裝放氣閥，當輸送流量小于或接近喘振的臨界流量時，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。引風機 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 風機失速 定義：風機處于正常工況時，沖角很小（氣流方向與葉片葉弦的夾角即為沖角），氣流繞過機翼型葉片而保持流線狀態，當氣流與葉片進口形成正沖角，即0，且此正沖角超過某一臨界值時，葉片背面流動工況開始惡化，邊界層受到破壞，在葉片背面尾端出現渦流區，即所謂“失速”現象。沖角大于臨界值越多，失速現象越嚴重，流體的流動阻力越大，使葉道阻塞，同時風機風壓也隨之迅速降低。措施： 采用再循環，使一部分排出的氣體再引回風機入口，不使風機流量過小而處于不穩定區工作；加裝放氣閥，當輸

6、送流量小于或接近喘振的臨界流量時，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 風機失速 措施：當氣流速度c一定時，如果葉片安裝角減小，則沖角也減小；當氣流速度c很小時，只要葉片安裝角很小，氣流沖角也很小。對于動葉可調風機，當風機發生失速時，關小失速風機的動葉角度，可以減小氣流的沖角，從而使風機逐步擺脫失速狀態。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，沖角會隨著葉片高度方向逐漸增大，以至于在葉頂區域形成旋轉脫流；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脫流。14二、存在的問題15 低負荷效率低離心式風機：負荷較低時，擋板或

7、靜葉開度較小，節流損失嚴重 裕度大軸流式風機：靜葉調節的，低負荷時靜葉開度小，存在節流損失；動葉調節的，低負荷時，風機低輸出高轉速旋轉，風機本身耗能大。三、調速節能改造 離心式風機 軸流式風機16 擋板或靜葉開度最大，變頻或永磁調速、大負荷離心式風機調速改造基本完畢 擋板或靜葉開到最大，對于動葉調節的風機來說，將動角開度固定在效率最大處 變頻或永磁調速以下主要介紹軸流式動葉調節風機的調速節能改造三、調速節能改造17 變頻調速節能 變頻調速技術的基本原理是根據電機轉速與工作電源輸入頻率成正比的關系： n =60 f（1-s）/p，（式中n、f、s、p分別表示轉速、輸入頻率、電機轉差率、電機磁極對

8、數）；通過改變電動機工作電源頻率達到改變電機轉速的目的。 當電機的轉速由n1變化到n2時, Q、H、P與轉速的關系如下:三、調速節能改造18 變頻調速節能 可見流量Q和電機的轉速n是成正比關系的，而壓力H與轉速的二次方成正比，所需的軸功率P與轉速的立方成正比關系。所以當需要80的額定流量時，通過調節電機的轉速至額定轉速的80，此時系統的壓力僅為原來的64%，此時所需功率將僅為原來的51.2。 風機壓頭設計裕量都較大，在滿足壓頭要求的情況下，通過降低轉速來達到節能的目的。四、效益計算 改造技術應用前景 節能改造前期，軸流式動葉調節風機被認為節能改造空間不明顯、改造不受重視。隨著改造逐漸深入，低投

9、入高回報的項目越來越少，軸流動葉調節風機的調速改造逐漸成為節能改造主流之一，即所謂的“蒼蠅腿也是肉”。 2000年后送風機和一次風機采用軸流式動葉調節的方式幾乎成為 了電廠標配，另一方面，設計院為了安全起見，在為電廠設計風機時都留出較大的裕度，所以軸流式動葉調節風機的調速節能改造在今后一段時間內存在較大空間。19 四、效益計算 一次風機效益計算 以某電廠350MW機組為例：185MW時，一次風機耗電685.8kW，效率為34.7%，260MW時，一次風機耗電約830kW效率約為37%， 351MW時，一次風機耗電1064kW，效率為40.3%，調速改造后風機和調速裝置整體效率為83%。電廠負荷每天按照185MW時運行10h，260MW時運行8h，350MW