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離心式鼓風(fēng)機(jī)不同結(jié)構(gòu)形式解析

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 鼓風(fēng)機(jī)工作原理

  離心式鼓風(fēng)機(jī)的工作原理與離心式通風(fēng)機(jī)相似,只是空氣的壓縮過(guò)程通常是經(jīng)過(guò)幾個(gè)工作葉輪(或稱幾級(jí))在離心力的作用下進(jìn)行的。

  鼓風(fēng)機(jī)有一個(gè)高速轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)子,轉(zhuǎn)子上的葉片帶動(dòng)空氣高速運(yùn)動(dòng),離心力使空氣在漸開(kāi)線形狀的機(jī)殼內(nèi),沿著漸開(kāi)線流向風(fēng)機(jī)出口,高速的氣流具有一定的風(fēng)壓。新空氣由機(jī)殼的中心進(jìn)入補(bǔ)充。

  單級(jí)高速離心風(fēng)機(jī)的工作原理是:原動(dòng)機(jī)通過(guò)軸驅(qū)動(dòng)葉輪高速旋轉(zhuǎn),氣流由進(jìn)口軸向進(jìn)入高速旋轉(zhuǎn)的葉輪后變成徑向流動(dòng)被加速,然后進(jìn)入擴(kuò)壓腔,改變流動(dòng)方向而減速,這種減速作用將高速旋轉(zhuǎn)的氣流中具有的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為壓能(勢(shì)能),使風(fēng)機(jī)出口保持穩(wěn)定壓力。

  從理論上講,離心鼓風(fēng)機(jī)的壓力-流量特性曲線是一條直線,但由于風(fēng)機(jī)內(nèi)部存在摩擦阻力等損失,實(shí)際的壓力與流量特性曲線隨流量的增大而平緩下降,對(duì)應(yīng)的離心風(fēng)機(jī)的功率-流量曲線隨流量的增大而上升。當(dāng)風(fēng)機(jī)以恒速運(yùn)行時(shí),風(fēng)機(jī)的工況點(diǎn)將沿壓力-流量特性曲線移動(dòng)。風(fēng)機(jī)運(yùn)行時(shí)的工況點(diǎn),不僅取決于本身的性能,而且取決于系統(tǒng)的特性,當(dāng)管網(wǎng)阻力增大時(shí),管路性能曲線將變陡。風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)的基本原理就是通過(guò)改變風(fēng)機(jī)本身的性能曲線或外部管網(wǎng)特性曲線,以得到所需工況。 變頻調(diào)控原理與特性:

  隨著科技的不斷發(fā)展,交流電機(jī)調(diào)速技術(shù)被廣泛采用。通過(guò)新一代全控型電子元件,用變頻器改變交流電機(jī)的轉(zhuǎn)速方式來(lái)進(jìn)行風(fēng)機(jī)流量的控制,可以大幅度減少以往機(jī)械方式調(diào)控流量造成的能量損耗。變頻調(diào)節(jié)的節(jié)能原理:

  當(dāng)風(fēng)量需從Q1減少到Q2時(shí),如果采用節(jié)流調(diào)節(jié)法,工況點(diǎn)由A到B,風(fēng)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(diào)節(jié)方式,風(fēng)機(jī)工況點(diǎn)由A到C,可見(jiàn)在滿足同樣風(fēng)量Q2情況下,風(fēng)壓H3將大幅度下降,功率P3隨著顯著減少。節(jié)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(diào)節(jié)是一種高效的調(diào)節(jié)方式。鼓風(fēng)機(jī)采用變頻調(diào)節(jié),不會(huì)產(chǎn)生附加壓力損失,節(jié)能效果顯著,調(diào)節(jié)風(fēng)量范圍0%~100%,適合調(diào)節(jié)范圍寬,且經(jīng)常處于低負(fù)荷下運(yùn)行的場(chǎng)合。但是,當(dāng)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速下降,風(fēng)量減小時(shí),風(fēng)壓將發(fā)生很大變化,由風(fēng)機(jī)比例定律:Q1/Q2=(n1/n2),H1/H2=(n1/n2)2,P1/P2=(n1/n2)3

  鼓風(fēng)機(jī)可知,當(dāng)其轉(zhuǎn)速降低到原額定轉(zhuǎn)速的一半時(shí),對(duì)應(yīng)工況點(diǎn)的流量、壓力、軸功率各下降到原來(lái)的1/2、1/4、1/8,這就是變頻調(diào)節(jié)方式可以大幅度節(jié)電的原因。根據(jù)變頻調(diào)節(jié)這一特性,對(duì)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(fēng)機(jī)在出口壓力恒定的條件下,進(jìn)行大范圍的流量調(diào)節(jié),當(dāng)調(diào)節(jié)深度較大時(shí),將會(huì)使風(fēng)壓下降過(guò)大,不能滿足工藝要求。當(dāng)調(diào)節(jié)深度較小時(shí),則顯示不出其節(jié)能的優(yōu)勢(shì),反而使裝置復(fù)雜,一次性投資增高。因此,對(duì)本工程的曝氣池需保持5m液位的工況條件下,采用變頻調(diào)節(jié)方式顯然是不合適的。

  進(jìn)口導(dǎo)葉調(diào)節(jié)原理及特性:

  進(jìn)口導(dǎo)葉調(diào)節(jié)裝置即在鼓風(fēng)機(jī)吸風(fēng)入口附近裝設(shè)一組可調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)角的導(dǎo)葉-進(jìn)口導(dǎo)葉,其作用是使氣流在進(jìn)入葉輪之前發(fā)生旋轉(zhuǎn),造成扭曲速度。導(dǎo)葉可繞自身軸轉(zhuǎn)動(dòng),葉片每轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度就意味著變換一個(gè)導(dǎo)葉安裝角,使進(jìn)入風(fēng)機(jī)葉輪的氣流方向相應(yīng)改變。

  進(jìn)口導(dǎo)葉調(diào)節(jié)風(fēng)量原理是: Ehvacr

  當(dāng)導(dǎo)葉安裝角θ=0°時(shí),導(dǎo)葉對(duì)進(jìn)口氣流基本上無(wú)作用,氣流將以徑向流入葉輪葉片。當(dāng)θ>0°時(shí),進(jìn)口導(dǎo)葉將使氣流進(jìn)口的絕對(duì)速度沿圓周速度方向偏轉(zhuǎn)θ角,同時(shí)對(duì)氣流進(jìn)口的速度有一定的節(jié)流作用,這種預(yù)旋和節(jié)流作用將導(dǎo)致風(fēng)機(jī)性能曲線下降,從而使運(yùn)行工況點(diǎn)變化,實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)流量調(diào)節(jié)。進(jìn)口導(dǎo)葉調(diào)節(jié)的節(jié)能原理。 暖通百科

  當(dāng)進(jìn)口導(dǎo)葉安裝角由θ1=0°增大為θ2或θ3時(shí),運(yùn)行工況點(diǎn)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(jìn)口導(dǎo)葉比節(jié)流調(diào)節(jié)節(jié)省的功率。在本工程中,曝氣池深度是固定的,鼓風(fēng)機(jī)在保持出口壓力恒定條件下,進(jìn)行流量調(diào)節(jié),即H=常量,Q=變量時(shí),管網(wǎng)的特性曲線近似于水平直線,鼓風(fēng)機(jī)采用進(jìn)口導(dǎo)葉調(diào)節(jié),不必借助于改變管網(wǎng)特性曲線,可通過(guò)改變導(dǎo)葉的開(kāi)閉角度,使風(fēng)機(jī)的壓力-流量性能曲線改變,流量的變化是通過(guò)將工況點(diǎn)移動(dòng)到新的改變了的風(fēng)機(jī)特性曲線上的方法實(shí)現(xiàn)的。 Ehvacr

  離心風(fēng)機(jī)采用進(jìn)口導(dǎo)葉調(diào)節(jié)方式,在部分負(fù)荷運(yùn)行時(shí)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(nèi)變化。調(diào)節(jié)深度愈大、省功愈多。如流量減少到額定流量的60%時(shí),進(jìn)口導(dǎo)葉方式比進(jìn)口節(jié)流方式節(jié)省功率達(dá)17%之多。此外,其結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單,運(yùn)行可靠,維護(hù)管理方便,初期投資低。因此,本工程中鼓風(fēng)機(jī)采用進(jìn)口導(dǎo)葉調(diào)節(jié)流量,顯然是最佳調(diào)節(jié)方式。

  不同調(diào)控方式的比較:

  盡管變頻調(diào)節(jié)的離心鼓風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)范圍很廣,在節(jié)能上有顯著效果,但用工藝系統(tǒng)中將受到工藝條件限制,調(diào)節(jié)范圍僅為80%~100%,在相對(duì)流量變化不大時(shí),變頻與導(dǎo)葉兩種調(diào)節(jié)方式消耗功率差別并不大,因此采用變頻調(diào)節(jié)方式,其節(jié)能特長(zhǎng)顯示不出來(lái),這就失去了選擇它的意義。而選擇導(dǎo)葉調(diào)節(jié)方式的鼓風(fēng)機(jī),在保持出口壓力恒定條件下可以較大范圍調(diào)節(jié)風(fēng)量(50%~100%),以保證污水中溶解氧含量穩(wěn)定,相對(duì)地節(jié)省了能源。所以應(yīng)選擇導(dǎo)葉調(diào)節(jié)方式的高速離心風(fēng)機(jī),作為本工程的設(shè)備選型。同時(shí),為了更好地體現(xiàn)出節(jié)能效果,對(duì)于大功率的離心風(fēng)機(jī),還應(yīng)注意配套電機(jī)的選擇,如采用10kV高壓電機(jī),也有助于降低能耗。


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