轴流动叶调节风机调速节能改造

1、1节能培训手册系列讲座轴流动叶调节风机调速节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 主要内容 一、风机基本概念 二、存在的问题 三、调速节能改造 四、效益分析3一、基本概念 概念：概念：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，是把旋转的机械能转换为气体压力能和动能。 部件部件：叶轮、机壳、进风口、支架、电机、皮带轮、联轴器、消音器、传动件（轴承）等。 分类：分类：离心式、轴流式、容积式 4一、基本概念5 离心式风机离心式风机：风机在工作中，气流由风机轴向进入叶片空间，然后在叶轮的驱动下一方面随叶轮旋转；另一

2、方面在惯性的作用下提高能量，沿半径方向离开叶轮，靠产生的离心力来做功的风机称为离心式风机。离心式风机流量负荷通过设置在空气或烟气通道内的挡板控制。当气体需求量较低时，挡板开度较小，此时风机处于额定转速运行，存在挡板节流损失。一、基本概念6轴流式风机按照流量调节方式分为：动叶可调和静叶可调式。 轴流式风机轴流式风机：就是与风叶的轴同方向的气流，即风的流向和轴平行。轴流式风机通常用在流量要求较高而压力要求较低的场合。静叶可调式轴流风机通过调节静叶的开度调节气体流量，动叶可调式轴流风机通过调节风机动叶开度调节气体流量。对静叶可调式风机来说，存在节流损失。对通过动角开度调节流量的风机，风机的负荷依据流

3、量而变化，所以此种风机相对于离心式和静叶调节的轴流风机来说节能。一、基本概念7 容积式风机容积式风机：就是利用工作容积周期性的改变来输送流体，并提高其压力。二、存在的问题 风机喘振 风机失速 磨损 低负荷效率低低负荷效率低8二、存在的问题 风机喘振 定义：流体机械及其管道中介质的周期性振荡，是介质受到周期性吸入和排出的激励作用而发生的机械振动。 流量减小到最小值时出口压力会突然下降，下游管道内压力反而高于出口压力，于是被输送介质倒流回机内，直到出口压力升高重新向管道输送介质为止；当管道中的压力恢复到原来的压力时,流量再次减少,管道中介质又产生倒流，如此周而复始。9二、存在的问题 风机喘振 原因

4、：烟风道积灰堵塞或烟风道挡板开度不足引起系统阻力过大；两风机并列运行时导叶开度偏差过大使开度小的风机落入喘振区运行；风机长期在低出力下运转。 10在K点左侧运行，压头小于系统阻力。二、存在的问题 风机喘振 措施：调整负荷、关小高出力风机的导叶开度使风机出力相近；保持风机在稳定区域工作，管路中应选择p-Q特性曲线没有驼峰的风机；如果风机的性能曲线有驼峰，应使风机直保持在稳定区(即p-Q曲线下降段)工作。 采用再循环，使一部分排出的气体再引回风机入口，不使风机流量过小而处于不稳定区工作；加装放气阀，当输送流量小于或接近喘振的临界流量时，开启放气阀、放掉部分气体，降低管系压力，避免端振。11二、存在

5、的问题12 磨损 原因：固体颗粒冲击叶轮及外壳。引风机 措施：提高除尘效率 增加叶片厚度 使用耐磨材料 选择合适叶型二、存在的问题 风机失速 定义：风机处于正常工况时，冲角很小（气流方向与叶片叶弦的夹角即为冲角），气流绕过机翼型叶片而保持流线状态，当气流与叶片进口形成正冲角，即0，且此正冲角超过某一临界值时，叶片背面流动工况开始恶化，边界层受到破坏，在叶片背面尾端出现涡流区，即所谓“失速”现象。冲角大于临界值越多，失速现象越严重，流体的流动阻力越大，使叶道阻塞，同时风机风压也随之迅速降低。措施： 采用再循环，使一部分排出的气体再引回风机入口，不使风机流量过小而处于不稳定区工作；加装放气阀，当输

6、送流量小于或接近喘振的临界流量时，开启放气阀、放掉部分气体，降低管系压力，避免端振。13二、存在的问题 风机失速 措施：当气流速度c一定时，如果叶片安装角减小，则冲角也减小；当气流速度c很小时，只要叶片安装角很小，气流冲角也很小。对于动叶可调风机，当风机发生失速时，关小失速风机的动叶角度，可以减小气流的冲角，从而使风机逐步摆脱失速状态。线速度u是沿叶片高度方向逐渐增大的，在气流速度c一定的情况下，冲角会随着叶片高度方向逐渐增大，以至于在叶顶区域形成旋转脱流；因此，随着叶片高度的方向逐渐减小叶片安装角可以避免因叶高引起的旋转脱流。14二、存在的问题15 低负荷效率低离心式风机：负荷较低时，挡板或

7、静叶开度较小，节流损失严重 裕度大轴流式风机：静叶调节的，低负荷时静叶开度小，存在节流损失；动叶调节的，低负荷时，风机低输出高转速旋转，风机本身耗能大。三、调速节能改造 离心式风机 轴流式风机16 挡板或静叶开度最大，变频或永磁调速、大负荷离心式风机调速改造基本完毕 挡板或静叶开到最大，对于动叶调节的风机来说，将动角开度固定在效率最大处 变频或永磁调速以下主要介绍轴流式动叶调节风机的调速节能改造三、调速节能改造17 变频调速节能 变频调速技术的基本原理是根据电机转速与工作电源输入频率成正比的关系： n =60 f（1-s）/p，（式中n、f、s、p分别表示转速、输入频率、电机转差率、电机磁极对

8、数）；通过改变电动机工作电源频率达到改变电机转速的目的。 当电机的转速由n1变化到n2时, Q、H、P与转速的关系如下:三、调速节能改造18 变频调速节能 可见流量Q和电机的转速n是成正比关系的，而压力H与转速的二次方成正比，所需的轴功率P与转速的立方成正比关系。所以当需要80的额定流量时，通过调节电机的转速至额定转速的80，此时系统的压力仅为原来的64%，此时所需功率将仅为原来的51.2。 风机压头设计裕量都较大，在满足压头要求的情况下，通过降低转速来达到节能的目的。四、效益计算 改造技术应用前景 节能改造前期，轴流式动叶调节风机被认为节能改造空间不明显、改造不受重视。随着改造逐渐深入，低投

9、入高回报的项目越来越少，轴流动叶调节风机的调速改造逐渐成为节能改造主流之一，即所谓的“苍蝇腿也是肉”。 2000年后送风机和一次风机采用轴流式动叶调节的方式几乎成为 了电厂标配，另一方面，设计院为了安全起见，在为电厂设计风机时都留出较大的裕度，所以轴流式动叶调节风机的调速节能改造在今后一段时间内存在较大空间。19 四、效益计算 一次风机效益计算 以某电厂350MW机组为例：185MW时，一次风机耗电685.8kW，效率为34.7%，260MW时，一次风机耗电约830kW效率约为37%， 351MW时，一次风机耗电1064kW，效率为40.3%，调速改造后风机和调速装置整体效率为83%。电厂负荷每天按照185MW时运行10h，260MW时运行8h，350MW