通风机流量的调节方法及调节装置

通风机与管网联合工作时,工况点是通风机性能曲线与管网特性曲线的交点,改变管网特性曲线和通风机性能曲线,都可以满足不同实际工况的需要。那么,无论是改变通风机的压力曲线或是管网特性曲线都可以实现通风机的调节。

%title插图%num

通风机的调节-般可 分为两类: 一是改变管网的特性曲线,二是改变通风机的性能曲线。
1.改变管网的特性曲线
在通风机的吸气管或排气管上设置节流阀或风门来控制节流量的方法就是改变管网的特性曲线的调节法,如图2-10所示。通风机在管网R中工作时工况点为A,其流量和全压分别为q.、Pirn。 如果需减小流量,可将排气节流阀或风门关小,管网特性曲线变为R,工况点移至A2,其流量、压力分别为92、Pir。显然,这时通风机的全压Prn除了克服管网阻力P’x以外,还要克服阀门中压力损失Ap2,即puz2 =p’r+ Ap2,节流后通风机的功率可由其本身的功率曲线
从图2-10中看出,排气节流是人为地增加管网阻力,通风机的性能曲线不变,工况点沿通风机的性能曲线变化。这种调节方法的优点是结构简单,操作容易,但是由于人为增加管网阻力,多消耗了一部分功,故不经济。在调节范围不大,尤其是小型通风机常采用这种调节方式。

%title插图%num

2.改变通风机的性能曲线
当管网特性曲线不改变时,可以改变通风机的性能曲线,工况点沿着管网特性曲线移动,以达到调节流量的目的。从原理上讲,有以下三种方法可以改变
通风机的性能曲线:①改变通风机的转速;②改变通风机进口导流叶片的角度;③改变通风机叶轮叶片的角度。
(1)改变通风机的转速图2-11 所示为通风机转速改变时,其性能的变化。转速为n,时,压力曲线与管网特性曲线的交点为gai,相应流量为qv1。需要减小流量时,可将通风机的转速降到n,工况点沿管网特性曲线移至A2点,相应的流量为9n2。相反,若需要增加流量,可将通风机的转速升至n,相应的流量增至93。这时功率曲线分别为Pi、P2、Pin3.工况点A、A2、A3的功率则沿R’曲线变化。对通风机来讲,转速改变时,性能的变化遵循表2-1中的比例定律|风从图2-11中可以看出,当转速改变时,其效率曲线 也有变化,但是相应于工况点ARA2、1A3的效率值变化不大,故在转速变化范围为+20%,可以不考虑效率的变化。出长对5.1宝意非开额限迎,中改变通风机转速的调节方法,由于通风机所消耗功率按实际所需而定,因此调节经济。

%title插图%num

(2)改变通风机进口导流叶片的角度在叶轮进口前设置导流器,通过改变导流器叶片的安装角,使之进入叶轮的气流方向发生变化,从而使通风机性能曲线改变的方法,这种方法称之为进口导流器调节。
所示为改变进口导流器叶片安装角时,通风机性能曲线的变化。通风机性能的变化是由于进入叶轮气流方向的改变,即c1的变化。有常用的中般轴流式通风机的欧拉方程可知,。变小,理论全压Pmn就增加; ci。变大,理论全压Prn随之下降。除另外,从图2-12可见,当改变进口导流器叶片的安装角时,其功率曲线分别为Pin、P2、P流量由9qvn减小到qw,功率沿R’线下降,功率曲线与R’曲线所夹部分相当于所节省的功率。从节省功率来看,进口导流调节器虽然不如改变通风机的转速来得经济,但比改变管网特性曲线要有利得多。相对小味进口导流调节器的调节方法也比较简单,故在通风机中被广泛应用。但应注意的是当气体中的灰尘较多、气温较高时,由于灰尘的附着、摩擦损耗、热膨胀等容易引起事故,这时不宜采用进口导流器调节。
改变通风机叶轮叶片的角度轴流式通风机是一种低压大流展的通风机,机、一般轴流式通风机的性能曲线还存在一个非稳定工况区,风机在运行过程中,必须避开非稳定工况区。为此在通风机调节时,要充分考虑其经济性和安全性。

%title插图%num

1)动叶角度变化对通通风机性能曲线的影响轴流式通风机叶片般为机翼型的。在零冲角时,其用力主要是表而摩擦阻力,而绕翼型的气流保持其流线形状。随着冲角的不断增大,叶片内进损失也随之增轴流式通风机转速不变时,在一定流量下气流的相对速度和叶片进口角相吻合,即为正常工况。当流量减少,轴向进口流速降低,而圆周速度不变。这时:使气流与叶片之间形成较大的冲角。如果流量再减少,冲角达到甚至超过临界冲角,此时,叶片背面出现脱离现象,轴流式通风机的压力迅速下降,甚至出现部分流道阳塞的情况。
轴流式通风机动叶片的调节,就是利用改变叶片安装角度来适应流量的变化,使其能在小流量工况区内稳定运行。
当动叶片的角度改变时,效率变化不大,而功率却随着叶片角度的减小而降低。流量的调节范围很大,在设计工况点两侧都有较大的调节余地。因此,动叶片角度的调节是轴流式通风机最理想的调节方法。
2)动叶片的调节机构轴流式通 风机的动叶片调节机构有机械传动和液压传动两种。
“机械传动的动叶调节机构:轴流式通风机的机械传动,由电动执行器推动各种联杠、铰链移动来完成。从而达到改变叶片安装角度的目的,- -般情况下叶片角度在40°范围内变动。
这种调节机构由于存在调节空行程大,需要较大的调节力矩和转换器易磨损等问题,应用中尚有不成熟之处。
h.液压传动的动叶片调节机构:该调节机构由调节缸、活塞、液压伺服机构等主要部件组成。
通过滑阀左右移动,将机械输入信号转换为液压信号,并驱动调节缸移动,最后达到调节动叶片角度的目的。
液压传动动叶调节机构的调节品质良好,动叶片
角度与流量呈线性关系。
3)轴流式通风机动叶片调节的特点:在高效区范围内调节范围宽广:每个叶片角度对应-条性能曲
线,叶片角度由最小角度调节到最大角度,几乎与流量全部呈线性关系。
长动叶片 调节是工作中随着管网阻力的变化,随时来适应流量的变化,调节的经济性最好。
综合上述:动叶片调节是轴流式通风机性能调节范围宽、调节经济性好、调节可靠性好的调节方法。

%title插图%num

3.通风机的调节装置
(1)液力偶合器变转速调节液力偶合器 是通过油在泵轮和油轮中的循环流动,泵轮将输人的机械能转换为油的动能和增高压力的势能,而祸轮则将油的动能和势能转换为输出的机械能,从而实现了功率的传递。对于液力偶合器,如果涡轮轴不强制输人外转矩,则涡轮转向将始终与泵轮相一致。
(2)通风机的变频调速当需 要小风量时,用变频调速器降低风机转速,其电动机的输人功率也相应地减少。根据式(2-2), 如风量减少到80%,转速n也下降到80%,其轴功率则下降到额定功率的51%;若风量下降到50%,轴功率将下降到额定功率的13%,其节能潜力非常大,因此对风量调节范围较大的风机,采用变频调速来代替风门调节,是实现节能的有效途径。
风机的驱动大多数为三相交流异步电动机,也有的是三相交流同步电动机。变频调速是通过改变电动机定子绕组供电的频率来达到调速的目的。常用三相交流异步电动机的定子由铁心及绕组构成,转子绕组做成笼型俗称鼠笼型电动机。当在定子绕组上接人三相交流电时,在定子与转子之间的空气腺内产生一个旋转磁场,它与转子绕组产生相对运动,使转子绕组产生感应电势,出现感应电流,此电流与旋转磁场相互作用,产生电磁转矩,使电动机转动起来。电动机磁场的转速称为同步转速,用N表示
N= 60f/p
式中N-_ 同步转速( r/min);
f三相交流电源频率(Hz), 一般为f=50Hz;
p-磁极对数。 当p=1时,N= 3000r/min;p=2时,N= 1500/min。可见磁极对数p越多,转速N越慢。
转子的实际转速n比磁场的同步转速N要慢一点,所以称为异步电动机,这个差别用转差率s表示
s=[(N-n)/N] x 100%
(24)
当加上电源转子尚未转动瞬间,n=0,这时1;起动后的极端情况n=N,则s=0,即s在0-1之间变化。一般异步电动机在额定负载下的s=1%-6%。

由式(2-5)可以看出,对于成品电动机,其磁极对数p已经确定,转差率;变化不大,则电动机的转速n与电源频率f成正比,因此改变输入电源的频率就可以改变电动机的同步转速,进而达到异步电动机调速的目的。
变频器的工作原理是把市电(380V、 50Hz)通过整流器变成平滑直流,然后利用半导体器件(GTO、GTR或IGBT)组成的三相逆变器,将直流电变成可变电压和可变频率的交流电,由于采用微处理器编程的正弦脉宽调制( SPWM)方法,使输出波形近似正弦波,用于驱动异步电动机,实现无级调速。上述的两次变换可简化为AC- -DC- AC (交一-直一交)变频方式。
利用变频器可以根据电动机负荷的变化实现自动、平滑的增速或减速,基本保持异步电动机固有特性转差率小的特点,具有效率高、范围宽、精度高且能无级变速的优点。
综上所述,风机采用变频调速的特点是效率高,没有因调速带来的附加转差损耗,调速范围大,精度高,可实现无级调速,而且容易实现协调控制和闭环控制,由于可利用笼型异步电动机,所以特别适合对旧设备的技术改造,鼠党式电动机既保持了原电动机站构简单、可靠时用、维修方便的优点,又能达到节电的显著效果,这是风机交施调速节能的理想方

相关新闻