风机调速技术的选择分析及节能应用

前言：风机是节能潜力巨大的通用设备，调速是其节能的重要途径，调速技术的选择事关投资效益，从性能价格比的角度出发，优选机械调速装置是较为明智的选择。 一、风机调速的意义 风机是使用面广、耗电量大的设备，风机在运行中普遍地存在的问题： (1)设备陈旧，结构落后，造成单机运行效率低； (2)风机或其配套电机选型设计裕量过大，形成系统实际运行效率低。如某钢铁公司风机实际运行效率仅为6%； (3)对于生产工艺参数不断变化时，多采用落后的管道闸阀节流进行工况调节，白白地造成能源浪费； (4)输送管道设置不尽合理，管道阻力大，以及运行管理粗放(如风机放空)造成运行中无效的功率损失等。可见，围绕风机存在着大量的节能潜力，而对于工艺参数变化大的大中型(50～500kW)风机，其调速节能技术应用具有广阔前景。 风机最大特点是负载转矩与转速的平方成正比，轴功率与转速的立方成正比，因此如果在电机与风机之间加装调速装置，将电机输出的固定转速调节为根据流量需求的风机转速，即当生产工艺参数需要变化时，采用改变风机转速来调节风机的流量，就可节约大量的电能。 采用调速技术后，风机运行节能效果的预测，如以阀门调节作为比较的基准，当流量在0.5～1.0的范围内调节变化时，不同调节方式时功率消耗与流量的关系见图1。 可参照下式预测平均节约功率： △P＝Pa-Pb≈0.4P0 式中P0——额定功率 即在理想情况下，通过调速使风机的流量由50%连续不断调节至100%时，调速调节比阀门调节可节省功率约为额定功率的40%。 二、风机调速技术类别选择及方案分析 2.1风机调速技术类别与比较 目前，风机调速有两种方式：一种是机械调速，最常用的是在电机和风机间加装调速型液力耦合器或液体粘性调速离合器；另一种是电气调速装置，其方法有串级调速、变频调速、变极调速等。选择机械调速用于风机调速运行，具有传动效率高、过载保护性好、控制反应快、成本低、体积小、易维护等优点且不受电机转速、电压等级等参数限制。而我国200kW以上的交流电机基本上全是高电压电机，如此高等级电压的调速，对各类电气调速方式均难以达到。故我国目前高电压中、大功率(200kW以上)的各类交流电机调速装置均为液力耦合器或液粘调速离合器。以下针对液力耦合器和液粘调速离合器在风机调速领域中的应用特性进行研究。 2.2液力调速传动与液粘调速传动特性的比较 以上针对风机调速选择进行了分析，各有利弊，从性能价格比的角度出发，更倾向于机械调速装置的应用。调速型液力耦合器和液粘调速离合器其原理不同，应用上有很多相同点，也有不同点。 从原理上讲，液力耦合器传动基于欧拉方程，以液体动量矩的变化来传递动力；液粘调速离合器传动基于牛顿内摩擦定律，以液体的粘性(或油膜剪切力)来传递动力。由于基本概念和工作原理的本质不同，其调速装置的主机结构设计显然不同。但工作介质都是液体油，工作过程都有热量产生，其操作控制系统都需要电控、液体循环和冷却。 调速型液力耦合器和液粘调速离合器在应用特点上异同比较如下： (1)都能使电机空载启动，缩短启动电流对电网的冲击时间； (2)都可以实现无级调速，调节方便可靠，且易于实现远程控制和自动控制； (3)液粘调速离合器可实现同步、调速和脱离3种工况运行，且主动轴转动方向不影响传动性能。在同步转动时无功率损失，传动效率(理论值)为100%。