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风机的节能

2018-07-31 14:38:11 阅读()

       风机在工业上用量很大,据统计风机用电量占全国发电量的10%左右。有的设备在一年四季用风量变化很大,这就要求风机在设计工况和各种使用工况,都要有较高的效率。为此,对风机的设计和运转都要从节能观点出发。近年来,对运行的风机实行微机优化控制,取得了明显的节能效果。如何正确使用风机,对我国节能具有举足轻重的作用。
       风机装置的节能措施是:
       (1)减少风机本身的耗功:
       (2)根据设备要求选择最合适的风机:
       (3)通过最佳调节,提高风机在各运行工况的使用效率:
       (4)降低原动机和控制装置的能耗。
       一、减少风机本身耗功
       一般说来,风机效率是衡量风机技术水平的重要标志之一。近年来,我国引进项目中带来的透平压缩机,其等温效率已达到75%,鼓风机和通风机的效率达到80%~90%,我国目前所生产的压缩机、鼓风机和通风机,有的己接近这一水平,有的还相差甚远。
       要减少压缩机、鼓风机本身的耗功,必须了解影响它们耗功因素,压缩机、鼓风机所耗的功率可用绝热压缩功计算。为了减小耗功,需要采取以下措施:
       1.除湿
      除湿即除去气体中的水蒸气含量,从而减小气体常数J (kg· K)和质量流量G (kg/s),这就节省了压缩水蒸气所耗的功。
       2.提高风机的绝热效率
       合理设计风机叶轮和固定元件,提高各元件效率,并使它们很好地匹配,可以降低耗功。与此同时,还要考虑如何提高部分负荷的运行效率。
       3.降低进气温度
       降低压缩机各级的进口温度,可以减少耗功,为此,在级和级之间或段和段之间,设置中间冷却器,如果第一级进气温度就很高,还应设前置冷却器。
       4.尽力防止进气压力降低
       气体进入风机前,经过过滤器、消声器、阀门等,均会造成压力损失,使进气压力降低,由于流程要求的风压不能变化,这就导致耗功随压比增加而变大,为减小这项损失,应限制气体在管内流速,并采用阻力损失小的通流元件。
       5.出口压力,余量不应太大
       风机的出口压力,除考虑流程所需要的压力外,还必须考虑到管道系统和控制系统的压力损失,因此,它必须留有余量。但是,过分的余量对流程并没什么好处,只能使风机装置多耗电。随着工艺流程的改进,管道系统、控制系统设计的合理,以及测量精度的提高,可以便风机出口压力接近使用压力,这就节省了功率。
       6.减少迷宫密封的泄漏
       对大流量,低压力的通风机和鼓风机,迷宫密封的泄漏对效率的影响并不明显,但对小流量、高压比的压缩机,高压端外密封的泄漏及级间内密封的泄漏,对效率的影响极大。为减小泄漏损失,迷宫密封的间隙要小,密割片的材料要适当,结构要合理,即使转子和密封相碰也没关系。对于不允许外漏的有害气体或贵重气体,要采取油膜密封或将迷宫密封作成两段,中间设有气室,从高压端漏入小室的气体,通过管道引回到进气室。还可以向小室充气,来减少泄漏。
       7.防止叶轮磨损,积灰和腐蚀
      输送含尘、含腐蚀性气体的风机,如烧结抽风机、锅炉引风机,制酸厂用二氧化硫引风机等,在考虑气动性能的同时,也要考虑叶轮的磨损、积灰和腐蚀问题。因为叶轮流道内无论是磨损、积灰,还是腐蚀,都会改变流道的原有形状,使叶轮内流场发生畸变,导致风机效率降低10%~20%,为此,对风机叶轮应实施防磨、防灰和防腐措施。
在叶轮易磨区铺设耐磨衬板、堆焊碳化鸽、喷涂耐磨陶瓷以及整个叶轮用耐磨材料制作,都可以增强其耐磨性。采用耐磨材料,喷涂防腐剂或加设防腐衬板,都可以提高叶轮的抗腐蚀性能。强化进口过滤器,提高烟气分离效率,
定期用干净空气或蒸汽对叶轮流道进行清扫,可以防止叶轮被灰尘污染。采用上述措施后,既可增加叶轮使用寿命,又可提高风机的使用效率。
       8.采用高效大型机组代替几台小型机组并联
       随着设备的改大或生产能力倍增,若逐次增设小型机组,必须使它们并联运行,从使用效率的观点来看是不合算的。如果能换上高效大型机组,其节电费有些在1~2年之内,就能回收设备技资费。
       二、合理选型
       选用风机时,力求使风机的额定流量和额定压力,尽量接近工艺要求的流量和压力,从而使风机运行时的使用工况点,接近风机特性曲线的高效区,如果选型不当或风机运行点偏离高效区,都将造成能源的浪费。由于风机的系列和品种不全,有些用户根本找不到合适的机型,只得用其他机种代替,结果不是压力偏高就是流量偏大,造成大马拉小车,导致多耗电能。如某厂热风冲天炉,选用两台离心通风机串联,实际耗电量为每小时40度,改用新型离心鼓风机后,实际耗电量降为每小时15度,可谓节电显著。又如某小化肥厂造气炉风机,由于用户选不到合适的小流量、高压力的离心风机,也只好将两台离心风机串联,使用效率仅达55%,现改用10~19系列离心风机或与造气炉配套的D220-21离心鼓风机,把使用效率提高到75%左右,这样,每台风机年节电量达到30多万度。
       另外,国产电动机功率极差大,与风机配套功率不一致,选用时造成“大马拉小车”,这就降低了电动机的负载率,使电机效率大大降低。
       当生产流程需要减量运行,或当初选用的风机流量、压力过于富裕时,为了维护设备的正常运行,必须对风机进行调节,如果采用节流,放风或旁通,就会造成很大的功率损失。节流损失有多大呢?不妨举个具体实例,有一台
40kW的离心风机运行在70%的额定流量下,由于节流造成的压力损失达15kW左右。这是因为节流后风机运行工况点、偏离高效区的结果。放空或旁通造成的功率损失,由放风或旁通的气体流量和压力,很容易计算出来。
       为了使原有风机能在新的工况区高效运行,除了采用调节方法外,还可以对它进行改造,现将改造方法分述如下:
       (1)车削叶轮。对于单级风机,当流量和压力均偏大时,可以通过车削叶轮外缘来降低风量和风压。
       (2)减少级数。减少多级鼓风机、压缩机的级数,可以改变其流量和压力的大小。但要注意,取下末级叶轮,仅降低压力:取下首级叶轮,压力、流量均会减小。
       (3)更换叶轮。如果流量或压力需要减少20%以上时,车削叶轮就不经济了,这时需要换成小流量、低压头叶轮,在大流量领域中,可以把效率低的一元流叶轮,换成效率高的三元流叶轮,不但提高了设计点的效率,而且还提高了部分负荷的效率,喘振界线也移向小流量区,从而扩大了稳定运转区。同时也减小了空气动力噪声,降低了转子的飞轮矩,使风机便于启动。
       三、挖掘通风系统节电潜力
       1.系统实际所需风量
       要知道系统实际所需的风量是多少?一般用测试的方法。测出正常工况下的风量,然后与名牌值对比来判断是否可减少风量。
       2.风机运行效率
       当风机运行工况的流量、全压值与名牌值相符时,风机才具有较高的运行效率。
       3.单位风量耗能水平
       单位风量耗能用符号E表示
                                                               
  式中 Nd一一电动机输入功率(kW);
            Q一一实测风量(m3/h)。
       最低单耗点风量略大于最高效率点风量,有许多工厂企业习惯用万立方米风量电耗来进行考核是合理的。
       4.管网布局与密封性
       实际使用中的风机很多存在着弯管进口、突缩进口,法兰错位和不合理的变径管进口。严重恶化了进口气流的均匀’性;有的在出口管道上同样存在着90逆向弯管或逆向支管、突扩型或突缩型出口等不合理连接以及多余的弯头三通等,均导致系统阻力的增大。如在选择风机时己计及这些不必要的压力增大,势必造成所选风机功率的加大,浪费能源。如没有计及这些不必要的压力损失,风机全压会选得偏小,使风机无法提供所需的风量,不仅运行效率下降,且有可能导致不稳定运行。
       检查管道密封性亦极为重要,包括混凝土管道。如某饭店配电间风机由二楼机房向地下配电间送风,经测试及检查有40%风量渗漏了,浪费严重。此外,对装有单向阀的管道,应定期检查阀门是否完好,否则也将导致部分风量漏失。
       5.各阻力部件的压降是否合理
       通过检查压降,可及时发现过滤器、换热器、阀门等处压降是否异常,以便及时检查、清洗和降阻。例如,某厂在现场测试中发现冷却装置阻力异常增大,经检查为冷却填料堵塞严重,采取降阻技术后取得年节电50万度的效益;又如一台通过单向阀排风的轴流风机,发现单向阔前后压降显著。经拆检发现单向间被异物压住无法打开,经清除异物,压降正常。
       6.系统阻力能否降低
       某卫生间排风机原风道风量偏小,通过装设导流片及改直角转向为缓变转向,在不增加电耗的前提下增加风量达30%以上。某饭店配电间送风机,管网拐弯多,仅采取简化风机吸入口管网,拆除过滤器前的管件,使一台SWF-6型泪流风机风量从6000m3/h增加为10800m3/h,如将直角双弯改为直管,又可降阻98Pa(10mmH2O)。
       7.调节方式是否合理
       某厂一台4t/h锅炉鼓风机置于室内锅炉旁,进口装有蝶阀以调节风量,当关小蝶阀时,室内噪声增加,工作环境恶化。显然,这种调节方式是不合理的。用户往往在风机进口再装设消声器,虽然噪声降低了,但风机进口阻力增加了70~100mmH2O,能耗增加:合理的改造方法是采用变速运行或将风机移至室外,在进口装设预旋调节器(即导流器装置)。

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