節(jié)電(風(fēng)機(jī)和泵)

風(fēng)機(jī)和水泵的節(jié)電技術(shù)主講：李東晶第一節(jié)風(fēng)機(jī)和水泵的簡介風(fēng)機(jī)和水泵是廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人民生活中的通用機(jī)械。搞好風(fēng)機(jī)和水泵的節(jié)電工作，對緩解電能緊缺局勢具有重要的意義。

一、風(fēng)機(jī)

㈠風(fēng)機(jī)的分類風(fēng)機(jī)是一種把原動機(jī)輸入的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為流體能量的通用機(jī)械?？煞譃槿莘e式和葉輪式兩類容積式是利用往復(fù)運(yùn)動或旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的活塞，使工作腔容積發(fā)生周期性變化，從而實(shí)現(xiàn)氣體的輸送。如鼓風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)等葉輪式是利用旋轉(zhuǎn)葉輪產(chǎn)生離心力或升力來輸送氣體并提高其壓力，如離心式風(fēng)機(jī)、軸流式風(fēng)機(jī)等㈡風(fēng)機(jī)的性能參數(shù)基本參數(shù)：⑴流量Qm3/s或m3/h氣體在單位時間內(nèi)通過風(fēng)機(jī)的體積⑵全壓H它的數(shù)值等于通風(fēng)機(jī)出口總壓和進(jìn)口總壓之差，全壓由靜壓和動壓兩部分組成Pa(單位體積的氣體經(jīng)過風(fēng)機(jī)后其能量的增加值）⑶轉(zhuǎn)速n風(fēng)機(jī)葉輪每分鐘的轉(zhuǎn)動次數(shù)，r/min⑷功率⑸效率風(fēng)機(jī)有效功率與軸功率的比

三、風(fēng)機(jī)的特性曲線風(fēng)機(jī)做功能力的大小可以用流量Q、全壓H的大小來反映。在一定的轉(zhuǎn)速下，一臺風(fēng)機(jī)的流量Q與全壓H之間有一個對應(yīng)關(guān)系

。從特性曲線上可以看出，風(fēng)機(jī)在某一對應(yīng)的Q-H值運(yùn)行時，風(fēng)機(jī)將有最高效率，這時的Q、H、η值即為該臺風(fēng)機(jī)的額定參數(shù)。風(fēng)機(jī)的流量是根據(jù)生產(chǎn)、工藝的需要來決定的，全壓是根據(jù)管道阻力特性曲線來決定的。當(dāng)風(fēng)機(jī)運(yùn)行點(diǎn)落在低效區(qū)域或節(jié)流運(yùn)行時，風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)就不經(jīng)濟(jì)。因此掌握和應(yīng)用特性曲線，就能正確選擇和經(jīng)濟(jì)合理地使用風(fēng)機(jī)。三、風(fēng)機(jī)的特性曲線風(fēng)機(jī)性能曲線Q(m3/h)0H(Pa),P(kW),η(%)ηPH管網(wǎng)風(fēng)阻特性曲線RH(Pa)Q(m3/h)0管網(wǎng)風(fēng)阻特性曲線風(fēng)機(jī)與管網(wǎng)的工作點(diǎn)通風(fēng)機(jī)總是要與管網(wǎng)聯(lián)合工作的，氣體在通風(fēng)機(jī)中獲得能量時，其全壓與流量關(guān)系將按照通風(fēng)機(jī)性能曲線變化；氣體通過管網(wǎng)時，其通風(fēng)阻力與流量關(guān)系又要遵循管網(wǎng)特性曲線。因此，兩曲線的交點(diǎn)為風(fēng)機(jī)的工作點(diǎn)

風(fēng)機(jī)與管網(wǎng)工作特性曲線Q(m3/h)ABR2R1R2>R1QB0y,H(Pa)QA離心風(fēng)機(jī)類負(fù)載，為平方轉(zhuǎn)矩型負(fù)載，隨著轉(zhuǎn)速的提高，轉(zhuǎn)矩成平方關(guān)系增加，軸功率成三次方關(guān)系增加。輸送皮帶類負(fù)載，為恒轉(zhuǎn)矩類負(fù)載，隨著轉(zhuǎn)速的提高，轉(zhuǎn)矩基本保持不變。金屬切削機(jī)床，恒功率類負(fù)載，高轉(zhuǎn)速時，吃刀量小，轉(zhuǎn)矩也小，低轉(zhuǎn)速時，吃刀量大，轉(zhuǎn)矩也大，功率保持不變。二、水泵㈠水泵的分類：葉輪式（離心泵、軸流泵）容積式（活塞泵、羅茨泵）㈡水泵的性能參數(shù)⑴流量⑵揚(yáng)程⑶轉(zhuǎn)速⑷功率⑸效率水泵的特性曲線水泵的特性曲線Q(m3/h)P(kW),H(m),η(%)0PHη水泵的管網(wǎng)特性曲線QpH1ΔH2Q(m3/h)H(m)0RH水泵的管網(wǎng)特性曲線風(fēng)機(jī)和水泵的能量損耗

一、機(jī)械損耗

機(jī)械損耗即指泵或風(fēng)機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)時，軸與軸封、軸與軸承以及葉輪盤面與流體摩擦所消耗的功率損失。二、容積損耗泵和風(fēng)機(jī)運(yùn)行時，其內(nèi)部和各級之間壓力是不相等的，而由于結(jié)構(gòu)上的需要，轉(zhuǎn)動部件與靜止部件之間又必須留有間隙，為平衡軸向推力，以及動靜部件之間存在間隙，就有部分流體要從高壓區(qū)回流到低壓區(qū)，而在機(jī)內(nèi)循環(huán)流動及向外泄漏，消耗了能量。這種因回流及泄漏所造成的損失，就稱為容積損失。盡量減小密封間隙，改進(jìn)密封結(jié)構(gòu)型式，嚴(yán)格堅持檢修質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，均可有助于減少此項(xiàng)損失。三、流動損耗流動損耗即流體流經(jīng)泵或風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的沿程阻力、局部阻力以及撞擊損失之和。這項(xiàng)損失與通流部件的幾何形狀、表面粗糙度、流體的粘滯性及泵或風(fēng)機(jī)的運(yùn)行工況有關(guān)。四、水泵的汽蝕現(xiàn)象及其對性能影響離心式泵在運(yùn)行中，常因吸入口壓力太低或液體的溫度較高，而在泵內(nèi)發(fā)生汽蝕現(xiàn)象，導(dǎo)致泵的葉輪、導(dǎo)葉及泵殼產(chǎn)生機(jī)械侵蝕和化學(xué)腐蝕而被損壞，影響泵的正常工作，使泵的性能下降，能耗增高。風(fēng)機(jī)和水泵的節(jié)電措施一、風(fēng)機(jī)和水泵的調(diào)速節(jié)電在實(shí)際使用中，當(dāng)風(fēng)機(jī)和水泵的容量偏大時，需要對其流量和全壓（或揚(yáng)程）進(jìn)行調(diào)節(jié)，而企業(yè)通常采用的方法是控制閥門開度，即節(jié)流調(diào)節(jié)，此方法雖能減少部分輸入功率，但卻有相當(dāng)一部分能量損失在調(diào)節(jié)閥上，其節(jié)能經(jīng)濟(jì)性較差。若采用調(diào)速控制流量，可達(dá)到一定的節(jié)能效果。風(fēng)機(jī)和水泵的Q、H、P與轉(zhuǎn)速的關(guān)系

風(fēng)機(jī)、水泵類負(fù)載采用調(diào)速節(jié)電的原理

R1R2ACBH1(nl)H2(n2)HAHBHCQBQAh1H(Pa)Q(m3/h)0風(fēng)機(jī)調(diào)速節(jié)電示意圖㈡風(fēng)機(jī)和水泵的調(diào)速方法的選擇為了取得最大經(jīng)濟(jì)效益，在選擇風(fēng)機(jī)、水泵調(diào)速方法時，應(yīng)根據(jù)風(fēng)機(jī)、水泵的性能、容量大小、流量變化幅度、調(diào)速查裝置的效率、技術(shù)復(fù)雜程度、價格、維修難易程度、對電網(wǎng)影響等諸多因素進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后，確定適用的調(diào)速方法。高效調(diào)速方法與有轉(zhuǎn)差損耗調(diào)速方法 高效調(diào)速方法是指在調(diào)速過程中沒有轉(zhuǎn)差損耗或?qū)D(zhuǎn)差損耗能夠進(jìn)行回收，如變極電動機(jī)調(diào)速、變頻調(diào)速、串極調(diào)速等 低效調(diào)速方法是指在調(diào)速過程中有轉(zhuǎn)差損耗，如電磁調(diào)速電動機(jī)調(diào)速、調(diào)壓調(diào)速、液力耦合器調(diào)速等

2、采用變頻調(diào)速節(jié)電裝置可解決大量的電能浪費(fèi)：（1）在許多的工廠企業(yè)中由設(shè)備設(shè)計余量而導(dǎo)致“大馬拉小車”現(xiàn)象，因電機(jī)定速旋轉(zhuǎn)不可調(diào)節(jié)，這樣運(yùn)行自然浪費(fèi)很大，而變頻調(diào)節(jié)徹底解決了這一問題；（2）由負(fù)載擋板或閥門調(diào)節(jié)導(dǎo)致的大量節(jié)流損失，在變頻調(diào)節(jié)后不再存在；（3）某些工況負(fù)載需頻繁調(diào)節(jié)，而擋板調(diào)節(jié)線性太差，跟不上工況變化速度，故能耗很高；而變頻調(diào)節(jié)響應(yīng)極快，基本與工況變化同步；（4）異步電動機(jī)功率因數(shù)由變頻前0.85左右在變頻后提高到0.95以上（變頻器本身損耗極小，整機(jī)效率在97％以上）

變速運(yùn)行時的功率因數(shù)調(diào)速系統(tǒng)的功率因數(shù)值主要由電動機(jī)的功率因數(shù)及調(diào)速裝置的功率因數(shù)決定。由于風(fēng)機(jī)、泵的軸功率與轉(zhuǎn)速三次方有關(guān)，因而電動機(jī)負(fù)載變化較大時，電動機(jī)功率因數(shù)變化也較大。 晶閘管串極調(diào)速裝置的功率因數(shù)在0.35～0.7之間，變頻調(diào)速裝置在0.3～0.8之間流量變化與調(diào)速裝置的選擇風(fēng)機(jī)與泵變速運(yùn)行的節(jié)電效果主要與其流量變化大小有關(guān)⑴流量在額定流量90%以上變化時，一般不采用變速調(diào)節(jié)，因?yàn)檎{(diào)速裝置效率在90%左右，不會產(chǎn)生較大節(jié)能效果⑵中高流量變化的風(fēng)機(jī)與泵一般采用有轉(zhuǎn)差損耗調(diào)速裝置，繞線式電動機(jī)采用晶閘管串極調(diào)速。⑶流量變化經(jīng)常在額定流量60%以下的采用高效調(diào)速方式。⑷在全流量范圍變化的風(fēng)機(jī)與泵采用調(diào)速裝置的話，應(yīng)有流量在90%以上時全速運(yùn)行的切換裝置。⑸為取得變速節(jié)電的良好效果，調(diào)速裝置應(yīng)配有根據(jù)流量變化的自動控制裝置，當(dāng)流量需要變化時，能按照給定的變化參數(shù)自動地改變轉(zhuǎn)速，以期取得最大節(jié)電效果。風(fēng)機(jī)、泵容量與調(diào)速裝置選擇風(fēng)機(jī)、泵容量大小與節(jié)電效果直接有關(guān),容量大的風(fēng)機(jī)、泵節(jié)電實(shí)際效益要比容量小的高，但容量大的調(diào)速裝置的投資要比容量小的大，應(yīng)作綜合比較。⑴配套電動機(jī)功率在10KW以下的風(fēng)機(jī)、泵，一般不采用調(diào)速裝置⑵配套電動機(jī)功率在10～55KW的風(fēng)機(jī)、泵，應(yīng)有限考慮使用投資較少的調(diào)速裝置在流量變化較大的場合，可采用多速電動機(jī)。在調(diào)速范圍較小場合采用電磁調(diào)速電動機(jī)。繞線式電動機(jī)宜采用晶閘管串極調(diào)速，若鼠籠式電動機(jī)傳動的風(fēng)機(jī)、泵要求調(diào)速范圍在50%～80%額定轉(zhuǎn)速時，是否采用串極調(diào)速，應(yīng)作技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，一般要求投資能在2～3年內(nèi)回收。目前，風(fēng)機(jī)、泵也采用變頻裝置進(jìn)行調(diào)速，其應(yīng)用對象為流量變化較大、經(jīng)常需要在低速運(yùn)轉(zhuǎn)的風(fēng)機(jī)、泵，以獲得較大節(jié)電效益。投資應(yīng)在2～3年內(nèi)回收，最長不宜超過5年。⑶配套電動機(jī)功率在55～100KW的風(fēng)機(jī)、泵，若流量長期在80%～90%額定轉(zhuǎn)速內(nèi)變化的，可采用電磁調(diào)速電動機(jī)或液力耦合器；流量在60%～80%之間波動的，宜采用串極調(diào)速或變頻調(diào)速。⑷配套電動機(jī)功率在100KW以上的風(fēng)機(jī)、泵，由于容量較大，節(jié)能效果是選擇調(diào)速方式首先考慮的因素，應(yīng)根據(jù)風(fēng)機(jī)、泵運(yùn)行的工況，盡可能選用高效的調(diào)速方式。流量變化在80%～90%范圍內(nèi)時，也可選用液力耦合器。⑸還要根據(jù)風(fēng)機(jī)、泵運(yùn)行可靠程度，選擇相適應(yīng)的調(diào)速方式，對于重要場合的風(fēng)機(jī)、泵應(yīng)選擇可靠性較高的調(diào)速方法，選擇調(diào)速裝置時，還要根據(jù)自己的維修力量，若近期內(nèi)無法適應(yīng)、提高的，應(yīng)選擇維修要求較低的電磁調(diào)速電動機(jī)、多速電動機(jī)、液力耦合器等。二、風(fēng)機(jī)和水泵的其他節(jié)電措施㈠改造或更換低效率設(shè)備，推廣高效風(fēng)機(jī)和水泵抽級改造法改造或更換葉輪法采用高效節(jié)能風(fēng)機(jī)和