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              風機調速技術的選擇分析及節能應用

              風機調速技術的選擇分析及節能應用

              發布日期:2019-04-19 09:19:30 點擊:

                風機是節能潛力巨大的通用設備,調速是其節能的重要途徑,調速技術的選擇事關投資效益,從性能價格比的角度出發,優選機械調速裝置是較為明智的選擇。
               
              1  風機調速的意義
               
                風機是使用面廣、耗電量大的設備,風機在運行中普遍地存在的問題:(1)設備陳舊,結構落后,造成單機運行效率低;(2)風機或其配套電機選型設計裕量過大,形成系統實際運行效率低。如某鋼鐵公司風機實際運行效率僅為6%;(3)對于生產工藝參數不斷變化時,多采用落后的管道閘閥節流進行工況調節,白白地造成能源浪費;(4)輸送管道設置不盡合理,管道阻力大,以及運行管理粗放(如風機放空)造成運行中無效的功率損失等??梢?,圍繞風機存在著大量的節能潛力,而對于工藝參數變化大的大中型(50~500kW)風機,其調速節能技術應用具有廣闊前景。
               
                風機最大特點是負載轉矩與轉速的平方成正比,軸功率與轉速的立方成正比,因此如果在電機與風機之間加裝調速裝置,將電機輸出的固定轉速調節為根據流量需求的風機轉速,即當生產工藝參數需要變化時,采用改變風機轉速來調節風機的流量,就可節約大量的電能。
               
                采用調速技術后,風機運行節能效果的預測,如以閥門調節作為比較的基準,當流量在0.5~ 1.0的范圍內調節變化時,不同調節方式時功率消耗與流量的關系
               
                可參照下式預測平均節約功率 :
                 △ P = Pa - Pb ≈0.4 P0
                 式中 P0 ——額定功率
                 即在理想情況下,通過調速使風機的流量由 50%連續不斷調節至100%時,調速調節比閥門調節可節省功率約為額定功率的40%。
               
              2  風機調速技術類別選擇及方案分析
              2.1  風機調速技術類別與比較
               
                目前,風機調速有兩種方式:一種是機械調速,最常用的是在電機和風機間加裝調速型液力耦合器或液體粘性調速離合器;另一種是電氣調速裝置,其方法有串級調速、變頻調速、變極調速等。選擇機械調速用于風機調速運行,具有傳動效率高、過載保護性好、控制反應快、成本低、體積小、易維護等優點且不受電機轉速、電壓等級等參數限制。而我國200kW以上的交流電機基本上全是高電壓電機,如此高等級電壓的調速,對各類電氣調速方式均難以達到。故我國目前高電壓中、大功率(200kW以上)的各類交流電機調速裝置均為液力耦合器或液粘調速離合器。以下針對液力耦合器和液粘調速離合器在風機調速領域中的應用特性進行研究。
               
              2.2  液力調速傳動與液粘調速傳動特性的比較
               
                以上針對風機調速選擇進行了分析,各有利弊,從性能價格比的角度出發,更傾向于機械調速裝置的應用。調速型液力耦合器和液粘調速離合器其原理不同,應用上有很多相同點,也有不同點。
               
              從原理上講,液力耦合器傳動基于歐拉方程,以液體動量矩的變化來傳遞動力;液粘調速離合器傳動基于牛頓內摩擦定律 , 以液體的粘性(或油膜剪切力)來傳遞動力。由于基本概念和工作原理的本質不同,其調速裝置的主機結構設計顯然不同。但工作介質都是液體油,工作過程都有熱量產生,其操作控制系統都需要電控、液體循環和冷卻。
               
              調速型液力耦合器和液粘調速離合器在應用特點上異同比較如下[2-3] :
               
               ?。?)都能使電機空載啟動,縮短啟動電流對電網的沖擊時間;
                 (2)都可以實現無級調速,調節方便可靠,且易于實現遠程控制和自動控制;
                 (3)液粘調速離合器可實現同步、調速和脫離3種工況運行,且主動軸轉動方向不影響傳動性能。在同步轉動時無功率損失,傳動效率(理論值)為100%; .
                 (4)都可以緩和沖擊,衰減扭振,具有過載保護功能,延長設備使用壽命;
                 (5)液力耦合器相對維修復雜,結構偏大,但調速技術較成熟可靠,能長期無檢修運行;液粘調速離合器結構緊湊合理,在調速狀態下效率高于耦合器4%~5%, 節電率高于8%,但在轉速比0.9 以后至 1.0 區域內易出現轉速波動,故應重視采用合理措施降低不穩定區間或合理操作避開不穩定區工作;
                (6)都適用與不同等級的高低電壓、中大容量電機配用,使電機始終以額定轉速運轉,電機效率高,功率因數高,無諧波影響。
               
                目前,國產調速型耦合器輸入轉速3000r/min ,最大功率可達6500kW ;液粘調速離合輸入轉速 3000r/min ,功率可達3200kW 。
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