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      離心式鼓風機不同結構形式解析

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      離心式鼓風機不同結構形式解析

      離心式鼓風機不同結構形式解析

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      【摘要】:
      離心式鼓風機的工作原理與離心式通風機相似,只是空氣的壓縮過程通常是經過幾個工作葉輪(或稱幾級)在離心力的作用下進行的。鼓風機有一個高速轉動的轉子,轉子上的葉片帶動空氣高速運動,離心力使空氣在漸開線形狀的機殼內,沿著漸開線流向風機出口,高速的氣流具有一定的風壓。新空氣由機殼的中心進入補充?!?

        鼓風機工作原理

        離心式鼓風機的工作原理與離心式通風機相似,只是空氣的壓縮過程通常是經過幾個工作葉輪(或稱幾級)在離心力的作用下進行的。

        鼓風機有一個高速轉動的轉子,轉子上的葉片帶動空氣高速運動,離心力使空氣在漸開線形狀的機殼內,沿著漸開線流向風機出口,高速的氣流具有一定的風壓。新空氣由機殼的中心進入補充。

        單級高速離心風機的工作原理是:原動機通過軸驅動葉輪高速旋轉,氣流由進口軸向進入高速旋轉的葉輪后變成徑向流動被加速,然后進入擴壓腔,改變流動方向而減速,這種減速作用將高速旋轉的氣流中具有的動能轉化為壓能(勢能),使風機出口保持穩定壓力。

        從理論上講,離心鼓風機的壓力-流量特性曲線是一條直線,但由于風機內部存在摩擦阻力等損失,實際的壓力與流量特性曲線隨流量的增大而平緩下降,對應的離心風機的功率-流量曲線隨流量的增大而上升。當風機以恒速運行時,風機的工況點將沿壓力-流量特性曲線移動。風機運行時的工況點,不僅取決于本身的性能,而且取決于系統的特性,當管網阻力增大時,管路性能曲線將變陡。風機調節的基本原理就是通過改變風機本身的性能曲線或外部管網特性曲線,以得到所需工況。 變頻調控原理與特性:

        隨著科技的不斷發展,交流電機調速技術被廣泛采用。通過新一代全控型電子元件,用變頻器改變交流電機的轉速方式來進行風機流量的控制,可以大幅度減少以往機械方式調控流量造成的能量損耗。變頻調節的節能原理:

        當風量需從Q1減少到Q2時,如果采用節流調節法,工況點由A到B,風壓增加到H2,軸功率P2下降,但減少的不太多。如果采用變頻調節方式,風機工況點由A到C,可見在滿足同樣風量Q2情況下,風壓H3將大幅度下降,功率P3隨著顯著減少。節省的功率損耗△P=△HQ2與面積BH2H3C成正比。由以上分析可知,變頻調節是一種高效的調節方式。鼓風機采用變頻調節,不會產生附加壓力損失,節能效果顯著,調節風量范圍0%~100%,適合調節范圍寬,且經常處于低負荷下運行的場合。但是,當風機轉速下降,風量減小時,風壓將發生很大變化,由風機比例定律:Q1/Q2=(n1/n2),H1/H2=(n1/n2)2,P1/P2=(n1/n2)3

        鼓風機可知,當其轉速降低到原額定轉速的一半時,對應工況點的流量、壓力、軸功率各下降到原來的1/2、1/4、1/8,這就是變頻調節方式可以大幅度節電的原因。根據變頻調節這一特性,對于在污水處理工藝中,曝氣池始終保持5m正常液位,要求鼓風機在出口壓力恒定的條件下,進行大范圍的流量調節,當調節深度較大時,將會使風壓下降過大,不能滿足工藝要求。當調節深度較小時,則顯示不出其節能的優勢,反而使裝置復雜,一次性投資增高。因此,對本工程的曝氣池需保持5m液位的工況條件下,采用變頻調節方式顯然是不合適的。

        進口導葉調節原理及特性:

        進口導葉調節裝置即在鼓風機吸風入口附近裝設一組可調節轉角的導葉-進口導葉,其作用是使氣流在進入葉輪之前發生旋轉,造成扭曲速度。導葉可繞自身軸轉動,葉片每轉動一個角度就意味著變換一個導葉安裝角,使進入風機葉輪的氣流方向相應改變。

        進口導葉調節風量原理是: Ehvacr

        當導葉安裝角θ=0°時,導葉對進口氣流基本上無作用,氣流將以徑向流入葉輪葉片。當θ>0°時,進口導葉將使氣流進口的絕對速度沿圓周速度方向偏轉θ角,同時對氣流進口的速度有一定的節流作用,這種預旋和節流作用將導致風機性能曲線下降,從而使運行工況點變化,實現風機流量調節。進口導葉調節的節能原理。 暖通百科

        當進口導葉安裝角由θ1=0°增大為θ2或θ3時,運行工況點由M1移至M2或M3;流量由Q1減小至Q2或Q3;軸功率由P′1減少至P′2或P′3.用剖面線表示的面積為進口導葉比節流調節節省的功率。在本工程中,曝氣池深度是固定的,鼓風機在保持出口壓力恒定條件下,進行流量調節,即H=常量,Q=變量時,管網的特性曲線近似于水平直線,鼓風機采用進口導葉調節,不必借助于改變管網特性曲線,可通過改變導葉的開閉角度,使風機的壓力-流量性能曲線改變,流量的變化是通過將工況點移動到新的改變了的風機特性曲線上的方法實現的。 Ehvacr

        離心風機采用進口導葉調節方式,在部分負荷運行時可獲得高效率和較寬的性能范圍,在保持出口壓力恒定條件下,工作流量可在50%~100%額定流量范圍內變化。調節深度愈大、省功愈多。如流量減少到額定流量的60%時,進口導葉方式比進口節流方式節省功率達17%之多。此外,其結構相對簡單,運行可靠,維護管理方便,初期投資低。因此,本工程中鼓風機采用進口導葉調節流量,顯然是最佳調節方式。

        不同調控方式的比較:

        盡管變頻調節的離心鼓風機調節范圍很廣,在節能上有顯著效果,但用工藝系統中將受到工藝條件限制,調節范圍僅為80%~100%,在相對流量變化不大時,變頻與導葉兩種調節方式消耗功率差別并不大,因此采用變頻調節方式,其節能特長顯示不出來,這就失去了選擇它的意義。而選擇導葉調節方式的鼓風機,在保持出口壓力恒定條件下可以較大范圍調節風量(50%~100%),以保證污水中溶解氧含量穩定,相對地節省了能源。所以應選擇導葉調節方式的高速離心風機,作為本工程的設備選型。同時,為了更好地體現出節能效果,對于大功率的離心風機,還應注意配套電機的選擇,如采用10kV高壓電機,也有助于降低能耗。

        以上內容均根據學員實際工作中遇到的問題整理而成,供參考,如有問題請及時溝通、指正。

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