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多級離心鼓風機在污水處理曝氣系統(tǒng)中的運用已顯現(xiàn)其不可替代的優(yōu)點，成為環(huán)保人士在污水處理曝氣系統(tǒng)中首選鼓風機，但如果鼓風機選型時考慮不周，在實際使用時也會產(chǎn)生很多問題，根據(jù)我公司在鼓風機選型方面豐富的實際經(jīng)驗，認為以下問題在污水處理曝氣系統(tǒng)中，對鼓風機的選型非常重要。當然，如果您認為還有其他問題需要與我們商榷，歡迎與我們?nèi)〉寐?lián)系。 1．  管道流速 工藝設計時應考慮氣體在管道中的流速，管道流速應控制在16m/s以下，流速越快，管網(wǎng)阻力越大，可能會導致鼓風機喘振。 2．曝氣器 在國內(nèi)市場，曝氣器品種繁多，質量參差不齊，價格跨度大。由于缺乏相關的行業(yè)標準，作坊式生產(chǎn)方式普遍存在。例如，對橡膠曝氣器而言，每次所使用的原料及配料不盡相同，導致產(chǎn)品質量不穩(wěn)定。例：碳黑添加過量，膠板就會硬化，阻力增大；碳黑添加不足，膠板太軟，則容易破裂；甚至還存在使用再生橡膠等情況。所以，非工業(yè)化生產(chǎn)的產(chǎn)品，其質量很難控制。如果曝氣器釋放量（釋放量與水深、壓力、流速、曝氣器膠膜質量均有關系）無法達到工藝要求，導致鼓風機流量釋放率&l;70%時，就會發(fā)生喘振。所以，在鼓風機選型時，對曝氣器要有充分的了解。 3．止回閥 如果因在管道中加裝了止回閥而增加了系統(tǒng)阻力，使得管道總體阻力大于鼓風機出口壓力，就會出現(xiàn)喘振現(xiàn)象，所以，鼓風機選型時必須考慮止回閥因素。但不同企業(yè)生產(chǎn)的止回閥中的拉簧硬度不統(tǒng)一，導致曝氣系統(tǒng)阻力難以確定，對鼓風機選型造成困難。 在使用華鼓鼓風機時，在停機時，只要按華鼓鼓風機的操作規(guī)程進行操作，就完全可以避免倒進水問題。所以在管道中不需安裝出口端止回閥，避免由于止回閥阻力難以確定而造成鼓風機選型不正確的問題，同時減少系統(tǒng)成本和運行費用。 4．環(huán)境溫度 根據(jù)風機行業(yè)標準，鼓風機設計氣溫為20℃，但在鼓風機實際使用時，會高于20℃，有的地方甚至超過40℃，出口壓力就會下降400mmH2O以上。如鼓風機選型不當，夏天使用時鼓風機會發(fā)生喘振。 本公司根據(jù)我國大多數(shù)地區(qū)夏季普遍高溫的氣候特征，將鼓風機進口端設計溫度提高至37℃，即相同軸功率下，出口端壓力比國家標準高出近400mmH2O，彌補了我國大多數(shù)地區(qū)因夏天環(huán)境溫度過高而使鼓風機壓力過低的情況，保證了鼓風機在夏天時正常使用。 5．海拔高度 鼓風機設計壓力為98kpa（海拔高度150m，1am）。當鼓風機使用地點的海拔高度h&g;150m時，應在出口壓力和進口流量作適當補償，高度不同，此補償量也不同，以保證設備正常運行。 1)主要通風系統(tǒng)必須裝置兩套同等能力的通風機(包括電動機)，其中一套工作，一套備用。備用通風機必須能在lOmin內(nèi)開動。 (2)在一個井筒中應盡量采用單一通風機工作制。如因規(guī)格限制，設備供應困難，或在所需風量較大，網(wǎng)路阻力較小的礦井，可考慮兩臺同等能力的通風機(包括電動機)并聯(lián)運轉，另備用一臺相同規(guī)格的通風機，但必須校驗通風機工作的穩(wěn)定性,并作出并聯(lián)運轉的特性曲線。 (3)所選通風機應滿足第一水平各個時期的負壓變化，并適當照顧下一水平的通風要求。 當負壓變化較大時，可考慮分期選擇電動機，但初裝電動機的使用年限不宜少于10年。 (4)所選用的通風機在整個服務年限內(nèi)，不但能供給礦井所需風量，還應使其在較高效率下經(jīng)濟運轉，并有一定的余量。軸流式通風機在最大設計負壓和風量時，葉片安裝角一般至少比允許范圍?。浑x心式通風機的設計轉速一般應小于允許最大轉速的90%。 (5)通風設備(包括風道、風門)的漏風損失，當風井不作提升用途時，按需風量的10%～15%計算；以箕斗井回風時，按15%～20%計算；以罐籠井回風時，按25%～30%計算。通風設備各部阻力之和一般取100～200Pa。采用無風機式空氣加熱裝置時，應計入該裝置的負壓損失。軸流式通風機采用消聲裝置后，應將風阻值增加50～80Pa。 (6)電動機的備用能力依軸功率的大小而異。當軸功率在150kw以下時，宜采用1.2倍計；當軸功率在150kW以上時，宜采用1.1倍計。在計算電動機容量時，還需計入機械傳動效率(2K60型通風機例外)，當用聯(lián)軸器直聯(lián)時，&ea;＝0.98，用三角皮帶傳動時，&ea;＝0.95。

                               防止鍋爐一次風機“搶風&dquo;技術 摘要：針對我國大型電站鍋爐直吹式制粉系統(tǒng)一次冷風機常出現(xiàn)的“搶風&dquo;現(xiàn)象，進行了較深入的研究分折。所謂的“搶風&dquo;是指：兩 臺并聯(lián)運行的風機中，流量(電流)相差較大，而在試圖通過風機調節(jié)機構將流量調平時，卻發(fā)生較大流量風機的流量突然減小，而較小流 量風機的流量又迅速增大，始終無法調節(jié)到較一致的現(xiàn)象。如運行時處理不當，輕則造成機組負荷降低，重則造成機組負荷為零。因此， 如何避免一次風機“搶風&dquo;，就成為電廠極為關注和亟待解決的問題。在分析直吹式制粉系統(tǒng)運行特點和一次風機運行特性后指出：兩臺并 聯(lián)一次風機發(fā)生“搶風&dquo;現(xiàn)象的主要原因是其中一臺風機進入了“失速&dquo;狀態(tài)。并從一次風機的選型設計和運行控制兩個方面提出了防止 一次風機失速的一系列技術措施和方法。 0引言 隨著我國火力發(fā)電機組單機容量的不斷增加和節(jié)能減排要求越來越高，一次風機采用雙級動葉調節(jié)軸流式風機成為首選。為提高風機在低負荷下的運行效率，在選型設計時降低了風機的出力裕量；原采用離心式一次風機的電廠，也紛紛將進口導葉調節(jié)改為變轉速調節(jié)(其中尤以變頻調節(jié)最多)。但一次風機發(fā)生“搶風&dquo;的現(xiàn)象也增多起來，嚴重威脅著發(fā)電機組的安全穩(wěn)定運行。 所謂的“搶風&dquo;是指：兩臺并聯(lián)運行的風機中，流量(電流)相差較大(或一臺流量突然減小而另一臺的流量由于自動控制原因而迅速增加，甚直造成電機超電流而跳閘)，運行時試圖用增大較小流量風機開度和減小大流量風機開度的辦法將兩臺風機流量調平，但較小流量風機的流量卻突然大幅度增加，而較大流量風機的流量同時大幅度減小，兩臺風機的流量始終無法調到較一致的現(xiàn)象。如運行人員處理不當，輕則引起跳停部分磨煤機而降低機組負荷，重則造成磨煤機全停、鍋爐MFT（總繼料跳閘）動作而機組負荷為零。因此，如何避免一次風機“搶風&dquo;就成為電廠尤其是己發(fā)生過“搶風&dquo;現(xiàn)象的電廠極需防止和解決的問題。 1兩并聯(lián)一次風機發(fā)生“搶風&dquo;現(xiàn)象的原因 大型燃煤電站鍋爐的制粉系統(tǒng)，除燃用褐煤外，均采用中速（或雙進雙出鋼球）磨煤機正壓直吹式系統(tǒng)。該制粉系統(tǒng)通常一臺鍋爐配有多臺磨煤機，但絕大多數(shù)只配兩臺一次冷風機并聯(lián)運行供各磨煤機的通風。由于采用該制粉系統(tǒng)的鍋爐一次風系統(tǒng)總阻力較大，需一次風機的壓力達15kPa左右，比轉速較低，只有采用高壓離心式通風機和雙級動葉調節(jié)軸流式風機才能滿足要求。此兩種風機均在在失速(不穩(wěn)定)區(qū)，且雙級動葉調節(jié)軸流式風機的失速區(qū)還較大。當一次風機選型不合理或運行操作不當造成在某一負荷下，一次風系統(tǒng)所需總風量小于所需兩臺一次風機工作壓力下不失速的流量之和時，必將造成一臺風機失速。此時，如機組負荷不降低，制粉系統(tǒng)需要的通風總量和阻力也不會變，則兩臺一次風機不可能都不失速，如因系統(tǒng)擾動使失速風機脫離失速，流量突增，另一臺不失速風機必將落入失速區(qū)運行，流量驟降，即發(fā)生“搶風&dquo;。大型機組正常運行時，兩臺一次風機為自動控制，當一臺風機失速導致其流量和壓力突然降低時，另一臺風機在自動控制下將增大開度(調節(jié)葉片角度或轉速)，該風機的流量和壓力迅速增加，如不及時切換為手動操作，甚直可能超過驅動電機額定電流而跳停該風機。 由上分析可得出，兩并聯(lián)一次風機發(fā)生“搶風&dquo;現(xiàn)象的根本原因是其中一臺風機在失速狀況下運行。 2雙級動葉調節(jié)一次風機性能特征 圖3為某廠雙級動葉調節(jié)軸流式一次風機的性能曲線及各設計運行工況點。由圖可見，該類型風機的壓力特性線在動葉角度較大時較平坦，而在動葉角度較小時則較陡。對于一次風機，往往因考慮煤質變差等情況導致其設計參數(shù)(TB工況)的富裕量較大，造成實際運行在動葉開度較小區(qū)域。如下圖所示選型結果，TB工況下動葉角度約為67.5°，此時壓力特性較平坦。BMCRR工況的動葉角度在50°左右，壓力特性線己很陡，THA和75%THA工況的動葉角度分別約46.5°和約43°，風機壓力特性更陡。裕量較小而流量失速裕量較大。隨著動葉角度的減小，壓力特性線變陡，則壓力失速裕量增大而流量失速裕度減小。圖中從TB工況點到THA工況點的壓力失速裕量由9.5%增至18.6%，流量失速裕度卻由14.6%降至11.5%，流量失速裕量絕對值約由23.6m3/s降至約11.1m3/s，下降了一倍多。這就是雙級動葉調節(jié)軸流式風機在正壓直次式制粉系統(tǒng)中的獨特運行特性3一次風機所在直吹式制粉系統(tǒng)運行特點正壓直吹式制粉系統(tǒng)的磨煤機為多臺，隨鍋爐負荷的降低，其調節(jié)手段除減小各臺磨煤機給煤量外，最主要最經(jīng)濟的調節(jié)手段是通過減少投運磨煤機的臺數(shù)而盡可能維持運行磨煤機的最佳出力。相應的一次風機運行壓力隨機組負荷的降低下降較慢，而流量隨投運磨煤機數(shù)量的減少成梯級跳躍下降。這是正壓直吹式制粉系統(tǒng)運行的一個特點。 4動葉調節(jié)軸流式一次風機在啟、停磨和跳磨時昜失速的機理 如上節(jié)分析，當制粉系統(tǒng)停運一臺磨煤機，一次風機壓力下降較小，而風量下降很大。如從5臺磨運行到4臺磨運行時，一次風機風量將下降約1/5，由4臺磨運行到3臺磨運行時，一次風機風量將下降約1/4。如此大的風量變化往往超過一次風機動葉角度不變時的失速裕量，使一臺一次風機落入失速區(qū)運行而發(fā)生搶風現(xiàn)象，若控制不好可能進一步造成MFT動作而停爐。如前圖中，設倒數(shù)第二工況點為100%THA工況點，5臺磨煤機運行。此時一次風機流量約96.1m3/s，動葉角度約46.5°，在該角度下的失速流量約85m3/s，即流量失速裕量約為 11.1m3/s。若在此運行工況下因故跳掉一臺磨煤機，則一次風機流量將減少1/5(19.22m3/s)約為76.88m3/s。此流量己低于該動葉的失速流量（85m3/s），因此，若跳磨時立即關斷了磨煤機出口門而未能及時關小一次風機動葉角度，則該一次風機必定失速。反之在正常由5臺磨煤機減至4臺磨煤機運行的操作過程中，如在減小被停磨煤機通風量過程中未及時關小一次風機動葉角度，也會造成一次風機失速。同樣在由4臺磨煤機過渡到5臺磨煤機運行的操作過程中，如過早或過快開大一次風機動葉角度也有可能導致一次風機失速。 5防止動葉調節(jié)軸流式一次風機在啟、停磨和跳磨時失速的措施 經(jīng)以上分析后提出，為防止動葉調節(jié)軸流式一次風機在啟、停磨和跳磨時失速，需從以下幾個方面采取措施。 1）在設計改造階段的措施 在選型設計時應合理確定風機的設計裕量，特別是流量裕量不可太大，使正常負荷下的風機運行工況點在風機效率較高、動葉角度較大、壓力特性線較平坦的區(qū)域。盡可能做到在任何工況下跳一臺磨煤機時不需關小動葉角度而不導致一次風機失速。 2）在調試階段的措施 由于在選型設計階段裕量確定受多種特殊因素（如煤質變化）影響，往往偏大；軸流式風機性能的特點之一是各動葉角度下的最高效率點均接近失速點，選型設計時考慮到風機能耗水平，失速裕量不可能留得太大；設計階段確定的各運行工況參數(shù)由于種種原因與機組投運后的實際運行參數(shù)會有差異。因此在調試階段應測量出一次風機在各種磨煤機投運臺數(shù)下的實際運行參數(shù)，以判斷在跳磨時是否可能失速，并為制定制粉系統(tǒng)運行操作規(guī)程提供可靠依據(jù)。 3）運行控制措施 防止跳磨時一次風機失速的措施，建議采用跳磨時聯(lián)動關小一次風機動葉角度，具體關小多少需試驗確定（一般關小5%即可）。 防止在停一臺磨煤機過程中一次風機失速的措施是減小被停磨煤機通風量過程中及時關小一次風機動葉角度（可維持熱一次風母管壓力不變）。防止增投磨煤機過程中一次風機失速的措施是先調增開磨煤機的冷、熱風門后緩慢開大一次風機動葉角度，在整個過程中維持熱一次風母管壓力基本不變或平穩(wěn)變化。

 中美風機能源效率分級標準對比 摘要：隨著世界能源短缺狀況的加劇和推廣應用低碳節(jié)能產(chǎn)品的呼聲越來越大，國內(nèi)外陸續(xù)開展風機最低效率或能效等級標準的研究。美國AMCA制訂了通風機能效等級標準，我國早在2005年就已頒布《通風機能效限定值及節(jié)能評價值》標準，2009年該標準又修訂為《通風機 能效限定值與能效等級》標準。無疑，能源效率標準的研究對推動通風機產(chǎn)品的進步和降低碳排放將起到十分重要的推動作用。 0引言 風機在各種不同的應用領域得到應用，如通風和空調系統(tǒng)、工藝處理、干燥、氣體輸送、助燃系統(tǒng)、農(nóng)業(yè)、電子設備冷卻等。據(jù)統(tǒng)計，風機能耗占世界能耗近20%，在中國，風機拖動系統(tǒng)消耗的電力約占全國電力消費總量的10.4%，年耗電量約為810億Kw1&middo;h 。隨著世界能源短缺狀況的加劇和推廣應用低碳節(jié)能產(chǎn)品的呼聲越來越大，國內(nèi)外陸續(xù)開展風機能效等級標準的研究 。 我國早在2005年就已頒布《通風機能效限定值及節(jié)能評價值》標準，2009年又修訂為《通風機能效限定值與能效等級》標準。美國AMCA組織于2010年2月19日審批通過了《EnegyEfficiencyClassificaionfoFans》，標準號為AMCA205-10，2012年該標準進行了修訂并同時獲得美國標準ANSI/AMCA205-12。 本文從標準的適用范圍到效率分級劃分方法對上述兩個標準進行了對比，以便取長補短，在下次GB19761修訂時,借鑒國外先進的標準,實現(xiàn)與國外先進標準的接軌,使我國通風機能效標準更科學和具有可操作性，推動國家發(fā)展改革委關于節(jié)能產(chǎn)品惠民工程高效節(jié)能通風*基金項目：國家重點基礎研究發(fā)展計劃推廣實施細則的貫徹執(zhí)行。 1標準適用范圍對比 ANSI/AMCA205標準適用于葉輪直徑大于等于125mm，軸功率大于等于750W的由電機驅動的所有類型風機的分級 。所述風機可以是專門制造的單臺風機，也可以是大批量制造的系列風機。該標準不適用于風機系統(tǒng)和循環(huán)風機的分級。 GB19761標準只約定了風機應用場合如適用于一般用途的離心式和軸流式通風機、工業(yè)蒸汽鍋爐用離心引風機、電站鍋爐離心送風機和引風機、電站軸流式通風機、空調離心式通風機。結構形式進行了范圍約定，可以看出與美國標準存在明顯的差異。 2效率定義對比 ANSI/AMCA205針對無驅動裝置的風機的風機效率、不考慮驅動裝置時直接驅動風機的風機效率和考慮驅動裝置時風機的總風機效率三種情況下的效率進行了定義或描述。 無驅動裝置的風機效率                     &ea;sh=H0/Hsh 考慮驅動裝置時風機的總效率                     &ea;dc=H0/Hdc 不考慮驅動裝置時直接驅動的風機效率                     &ea;i=H0/Hi GB19761并未給出通風機效率的定義，而是直接給出了通風機效率的計算公式和通風機機組效率的計算公式,如公式(4)和(5）。                     &ea;=qvsg1PFKp/10P                     &ea;e=qvsg1PFKp/10e 可以看出，AMCA標準的方式更規(guī)范，也是國外標準普遍采用的方式。 3效率分級對比 ANSI/AMCA205給出了FEG和FMEG兩種效率分級方式。FEG和FMEG分級是獨立的不同指標，用于不同用途。其中FEG用于風機效率等級的分級，F(xiàn)MEG用于風機電機效率等級即風機與驅動裝置的特定組合后總效率的分級。 GB19761標準給出了離心式通風機、軸流式通風機和采用外轉子電動機驅動的空調離心通風機等三類風機效率分級方式。其中離心式通風機按照壓力系數(shù)、比轉速和機號大小的不同進行效率等級的劃分。軸流式通風機按照輪轂比和機號大小，進行了能效等級的劃分。采用外轉子電動機驅動的空調離心通風機是按照整機效率進行等級劃分的。 ANSI/AMCA205和GB19761標準對于效率等級的定義都是基于風機最高效率。同一風機采用不同的測試裝置類別（如進氣、出氣或聯(lián)合測試方式）進行性能測試，可能會產(chǎn)生不同峰值效率。因此，在ANSI/AMCA205標準中對此進行了規(guī)定：如果風機可用于多種應用類別，使用其中最高的峰值效率進行分級，但應注明測定峰值效率時所用的測試裝置類別。GB19761標準并未對此進行說明，與GB/T1236-2000標準第18.3條款即“按本標準規(guī)定的通風機性能的所有資料還要說明它們對應的裝置型式&dquo;的要求不相符。 ANSI/AMCA205根據(jù)統(tǒng)計、分析，形成效率等級劃分的計算公式，從而將不同尺寸下的效率等級繪制成曲線，橫坐標為風機葉輪大小，縱坐標為風機效率等級，見圖1。而GB19761標準給出了基于不同葉型、壓力系數(shù)、比轉速及機號大小，以數(shù)據(jù)表格形式給出能效等級，為了更直觀、清楚的描述GB19761能效等級的劃分，本文將板型葉片，不同機號的效率等級用曲線的方式給出，見圖2~圖4。 4GB19761與ANSI/AMCA205標準差異 我國現(xiàn)行通風機能效等級標準GB19761與ANSI/AMCA205標準在通風機能效等級劃分方法上截然不同，主要存在以下差異： 1）ANSI/AMCA205標準在通風機能效分級時，并未對通風機的葉片型式做出區(qū)分；GB19761針對壓力系數(shù)在離心通風機的葉片型式作出了規(guī)定如翼型和板型。 2）ANSI/AMCA205標準給出通風機FEG50至FEG90共11個能效分級，并采用了曲線描述。無論風機具體類型及葉片具體什么型式，全部都是基于風機尺寸來分級的。因此，在考核時更為簡單。其出發(fā)點就是推薦使用高效產(chǎn)品，無論其是何結構和型式。而GB19761的分 級是基于壓力系數(shù)、比轉速和風機尺寸以及葉片型式進行的，且分級采用的是數(shù)據(jù)表，連續(xù)性不好，在每檔數(shù)據(jù)之間的風機，很難其判別其究竟屬于哪個等級區(qū)域，標準又未說明是否可以進行插值計算。 3）ANSI/AMCA205標準同時給出了無驅動裝置風機和有驅動裝置風機的能效等級，而GB19761除了空調用離心通風機給出了有驅動裝置時的能效等級，其它通風機只給出了無驅動裝置通風機的能效等級。 4）ANSI/AMCA205標準指出能效等級應明確標明風機的安裝方式，而GB19761未作規(guī)定。 5）GB19761與ANSI/AMCA205從兩個標準效率等級劃分的方法上可以明顯看出制訂標準的初衷是不同的。前者是想通過標準的實施，淘汰效率低的產(chǎn)品，其具有強制性。后者只是對風機效率等級進行評估，只有在FEG50至FEG90之間的風機產(chǎn)品才可粘貼相應的能源效率 標識，完全具有市場行為，用戶可以根據(jù)需要的選擇不同等級的產(chǎn)品，其不具有強制性。 6）從兩個標準效率等級劃分方法和定義中還可以看出若同一規(guī)格風機其效率在兩等級之間，GB19761采用的下靠原則，確定其能源效率等級，如壓力系數(shù)為0.6，風機效率為75%的板型葉片10號風機，按照GB19761標準的規(guī)定，該風機的能效等級為3級；而ANSI/AMCA205 是通過風機峰值效率與上下能源效率等級對應的峰值效率間的相互關系來確定，如葉輪直徑為500的風機，峰值效率為73%，其能源效率等級為FEG80，而不是FEG75。  

中等功率風機驅動電機電壓等級的合理選擇 摘要：著重探討了中功率段（220～1500kW）通風機合理選擇其驅動電機電壓等級的技術經(jīng)濟意義。提出了中等功率段通風機節(jié)能調速在目前階段比較適用的“獨立供電變壓器+低壓變頻器+低壓中功率電機&dquo;方案（高-低壓方案），并針對方案應用低壓中等功率變頻器需要注意的周邊相關技術問題作了簡要說明。   1  引言 中等功率等級的風機（220～1500kW）應用面很廣。其中很大一部分的風機需要變工況運行。以往由于電機調速手段的落后，風機的變工況（流量、壓力）調節(jié)，主要采用出、進口導葉擋板調節(jié)、液力耦合器調速、電磁滑差調速、串級調速和轉子回路串電阻等作為變工況運行的調節(jié)措施，這些調節(jié)方式不是耗能嚴重，就是存在調節(jié)性能差、運行可靠性低等缺點。近年來，交流變頻調速技術已日趨成熟，并已成為大多數(shù)風機裝置設計、運行人員的首選節(jié)能調速運行方案。 作為一種高效調速節(jié)能技術手段，變頻調速方案在低功率段（220kW以下）風機裝置中得到了日益廣泛的應用，其主要得益于近階段交流低壓變頻技術的日益成熟和其性價的不斷提高，由此也給廣大用戶帶來的良好的節(jié)能收益回報。相比較而言，中功率段風機由于我國電網(wǎng)配電電壓等級的單一性，加之用電端功率220kW以上電機電壓等級通常只有6kV或10kV可供選擇（3kV已逐步淘汰），這使得該功率段若采用變頻調速，只能采用對應電壓等級的高壓變頻裝置。而目前國內(nèi)市場上中功率段6kV和10kV的高壓變頻器的單位功率價格通常要達到（1500～2500元/kW），高出同等級功率低壓變頻器的單位價格（300～500元/kW）數(shù)倍之多；使中功率段的風機采用變頻調速的成本甚高，一次投入過高而回報期又相對較長，成為阻礙變頻調速這一優(yōu)勢技術推廣應用的價格壁壘。從技術層面來考察，高壓變頻器產(chǎn)品目前存在的技術程度復雜，技術成熟度不足，特別是運行可靠性方面還有待成熟完善，再加上用戶對產(chǎn)品技術認識不足等原因，使高壓變頻器的應用也存在著一定的技術壁壘。這些均成為目前高壓變頻技術在風機調速節(jié)能領域推廣應用的主要制約因素。 本文的主要目的是探討如何通過合理的選擇中功率段風機驅動電機系統(tǒng)的電壓等級，從而設計組合技術成熟、投資經(jīng)濟性良好的中功率段風機變頻調速。 2 技術及經(jīng)濟意義 2.1 技術意義 交流低壓變頻是現(xiàn)階段成熟的技術，對于變頻器而言，其工作電壓的高低主要取決于變頻器內(nèi)PWM主回路逆變器件的耐壓水平。目前690V以下低壓變頻器主流型逆變器件一般采用的耐壓水平1200/1700V的IGBT模塊。這個電壓等級的IGBT技術目前已相當成熟穩(wěn)定，并已被作為低壓逆變的主導器件而廣泛應用。由于大多數(shù)低壓變頻器的逆變主回路為同一設計類型，其輸出功率等級由IGBT耐壓和工作電流等級所決定。目前，國內(nèi)對630kW以下低壓變頻器的制造和供貨不存在任何問題；國外品牌的低壓變頻器普遍已達800～1500kW的功率等級，個別品牌最高可達2800kW。 低壓變頻器屬于技術比較成熟的產(chǎn)品，國外應用低壓變頻器在風機調速運行的歷史已將近30余年；國內(nèi)在這方面的應用也有20年以上。根據(jù)某國外主流品牌低壓變頻器廠商介紹，其目前主導產(chǎn)品的平均無故障工作時間已達50000h以上，產(chǎn)品可靠性相當高。對于國內(nèi)變頻器廠商而言，大部分生產(chǎn)廠商目前已渡過了技術有欠成熟、產(chǎn)品質量不甚穩(wěn)定的初創(chuàng)期，產(chǎn)品質量和運行可靠性也達到了一定的水平。在中功率段風機調速節(jié)能應用方面，國內(nèi)外各大品牌的低壓變頻器均有著大量成熟的應用案例。 表1所列為目前國內(nèi)市場可提供中功率段低壓變頻器品牌及相關型號。     表1國內(nèi)市場中功率等級低壓變頻器主要品牌/型號 廠商品牌 型號 主要技術參數(shù) VACON NXP/NXDRIVE 380～690V，3-PHASE，160～1500kW TIGERPOWER   TP3000 400～690V，3-PHASE，75～800kW ABB ACS800 380～690V，3-PHASE，200～2800kW SIEMENS   G150 380～690V，3-PHASE，75～1200kW SCHNEIDER  ATV38/ATV68 400～500V，3-PHASE，75～630kW 說明：630kW以下功率等級變頻器，國內(nèi)能夠訂制的變頻器生產(chǎn)商較多，本表不予列舉 2.2 經(jīng)濟意義 交流低壓變頻系統(tǒng)應用于中功率風機調速具有良好的經(jīng)濟性。目前國內(nèi)除了一些特殊的電力終端用戶（如煤礦、油田）外，用戶設備終端電壓等級，不外乎低壓380V和高壓6kV、10kV三種。我國現(xiàn)行的低壓等級通用電機的最大機座號為H355，中功率段風機驅動通常選用6～10kV電機，對應這個機座號的極限電機功率也就是220kW左右。超過這個機座號通常只能選用6kV或10kV電機；而風機設計和運行單位，一般也試圖通過提供終端用電設備的電壓等級，降低電機系統(tǒng)運行線路損耗和提高系統(tǒng)效率。這幾方面的原因，使目前H355機座（對應功率等級～220kW）以上的風機驅動電機全采用6kV或10kV的電壓等級。而對于許多需要變工況調速運行的風機而言，正是這種不恰當?shù)剡x擇，成為應用變頻調速這一高效節(jié)能調節(jié)手段的技術障礙。由于高壓變頻器結構復雜，制造技術難度高，同一功率等級的高壓變頻器與低壓變頻器價格又相差懸殊。這也意味著如果作為一種節(jié)能投資，采用高壓變頻方案要比采用低壓變頻方案的一次投入大數(shù)倍，投資回報周期相應也要長得多。這也使一些有著應用低壓變頻節(jié)能經(jīng)驗并產(chǎn)生實際經(jīng)濟收益的用戶，難以確立采用高壓變頻器應用于風機節(jié)能調速的信心。同時技術程度的相對復雜，部分廠家產(chǎn)品實際運行中所反映性能不甚完善，甚至影響系統(tǒng)安全可靠運行等因素，也成為高壓變頻器推廣應用的主要障礙。 因為受到逆變功率器件制造水平限制，高壓交流變頻核心部分的高壓逆變的實現(xiàn)要比低壓變頻逆變困難和復雜得多。目前比較成熟的高壓逆變實現(xiàn)方案不外乎多重化單元串聯(lián)、三電平箝位和功率元件串聯(lián)等幾種。而無論通過哪一種方式實現(xiàn)高壓逆變，其構成與低壓逆變相比復雜得多。由此也就不難理解為什么相同功率等級的高壓變頻器與低壓變頻器的市場價格要相差3～5倍甚至更多。同時由于系統(tǒng)結構的復雜性，從系統(tǒng)工程角度來講，要使高壓變頻器產(chǎn)品達到一定可靠性，實際要比低壓變頻器困難得多。大量運行實踐的總結也印證了這一點。另外對于類似于不允許計劃外停機的某些高可靠性要求場合，低壓變頻器也可以比高壓變頻器更方便、更容易和更經(jīng)濟地實現(xiàn)系統(tǒng)備用冗余（如工頻應急旁路）。 表2是一個500kW風機驅動電機采用3種常用典型調速方案的技術經(jīng)濟性的簡單比較。從中得出，“獨立供電變壓器+低壓變頻器+低壓電機&dquo;方案（所謂“高—低方案&dquo;）是最佳選擇的結論。如果考慮高壓變頻和液力耦合器調速方案相比，低壓變頻調速方案較低的動態(tài)維護費用的支出，低壓變頻器方案的優(yōu)勢將更為突出。 表3所列，是國內(nèi)幾位從事電氣傳動行業(yè)知名專家，比較一致提出的對中功率交流變頻調速系統(tǒng)推薦采用的電壓等級，從技術經(jīng)濟性角度考察是相當合理的。 綜上所述，對于220～1500kW的中功率段風機調速，采用“獨立供電變壓器+低壓變頻器+低壓電機&dquo;（高—低方案）的技術方案，其在技術方面是成熟可行的；如果從投入產(chǎn)出等方面綜合考察方案的經(jīng)濟性，也較其他方案具有明顯的成本和經(jīng)濟優(yōu)勢。 3 注意的相關問題 中功率段風機采用低壓變頻器調速方案實際應用中，必須充分考慮中功率段低壓變頻器的技術特點及其應用現(xiàn)場條件和用戶對諸如電磁兼容性方面的要求，采取適當必要的周邊技術保障措施，以使方案得到可靠和完美的實施。 3.1 諧波和干擾問題 諧波和干擾是應用變頻器必須要關注的問題。每個變頻器都是工作時的一個諧波源，如果不采取相應的技術措施，變頻器運行時會對電源系統(tǒng)和周邊設備產(chǎn)生不良影響。由于諧波發(fā)生量和產(chǎn)生的電磁干擾強度與變頻器的功率密切相關,對于功率在220kW以上的中功率段變頻器，抑制其對電網(wǎng)系統(tǒng)的諧波注入和對周邊設備的電磁干擾顯得尤其重要。否則將很可能使接于變頻器同一供電電源下的其他設備和周邊的電磁敏感設備（典型的如弱電控制設備）的工作異常。以下技術措施可根據(jù)現(xiàn)場條件和要求獨立或組合使用，對于中功率段低壓變頻器的諧波和干擾抑制相當有效。     表2 典型500kW風機驅動電機調速方案經(jīng)濟技術性能比較   10kV高壓變頻 調速方案 高-低壓變頻器方案 液力耦合器調速方案 附 注   系統(tǒng)組成 10kV高壓保護柜 +10kV多重化 高壓變頻器 +10kV高壓電動機   10kV高壓保護柜 +10/0.66kV 干式變壓器 +0.66kV低壓變頻器 +0.66kV低壓電動機 10kV高壓保護柜 +10kV高壓電動機 +液力耦合調速器   說明： （1)未計入配套土建和連接電纜等相關費用。 （2）按市場平均價估算。     系統(tǒng)投資 成本估算 高壓保護柜：4.5萬元 高壓變頻器：90萬元 高壓電動機：16.8萬元 系統(tǒng)估算價：107萬 高壓保護柜：4.5萬元 干式變壓器：12.8萬元 低壓電動機：12.5萬元 低壓變頻器：22.4萬元 系統(tǒng)估算價：52.2萬 高壓保護柜：4.5萬元 高壓電動機：16.8萬元 液力耦合器：10萬元 系統(tǒng)估算價：31.3萬元 運行后每年 節(jié)約電費額 約70萬元 約70萬元 約45萬元 估算條件： （1）節(jié)約電費以入 口擋板調節(jié)方案為 參考估算依據(jù)； （2）風機平均工況 運行按額定風量的 80%估算； （3）年運行時間以 7000h估算； （4）電價以0.60元/kW&middo;h估算。 投資回收期  　約18個月 約10個月 約8個月 在役10年靜態(tài) 節(jié)約電費總額 約700萬元 約700萬元 約450萬元 在役10年靜態(tài) 投入產(chǎn)出比 　 　約１：6.5   約1：13.4   約1：10 在役10年 靜態(tài)計算收益       約600萬元        約650萬元       約400萬元 系統(tǒng)可靠性     稍差         好 差           — 可維護性 不良 最好         差 系統(tǒng)冗余成本      高         低       不能實現(xiàn)  說明：不計入各方案的在役動態(tài)維護性支出費用。                  表3 中、大功率段風機驅動交流變頻調速系統(tǒng)推薦的工作電壓等級      推薦調速系統(tǒng)電壓等級（kV）            備 注      220～500           0.4   優(yōu)先推薦電壓等級:  0.4、0.69、6.0、10.0(kV)      500～800          0.66/0.69      800～1600          0.66/1.14      1600～2500          3.0/6.0      2500以上          6.0/10.0    (1)單獨設置變壓器,使變頻器電源與用戶其他設備的低壓電源隔離。目的之一是提供足夠的輸入阻抗，與變頻器電纜寄生電容組成LC濾波器，將電網(wǎng)側諧波限制在一定范圍內(nèi)；目的之二是可以抑制諧波與干擾通過同一低壓回路直接向其它低壓用戶端傳導。 (2)變壓器多相運行。通常變頻器的整流部分是6脈波整流器，所以產(chǎn)生的諧波較大。應用變壓器的多相運行，可降低變頻器輸入的電流諧波分量。根據(jù)實測采用12脈波輸入變頻器后，變頻器輸入端總諧波分量將達到THD≤8%，基本達到電網(wǎng)對電能質量標準的要求。 (3)增設交流輸入電抗器或直流電抗器。在變頻器輸入端加入交流電抗器或在其直流回路加入直流電抗器，可顯著改善變頻器輸入端諧波含量，穩(wěn)流削波，改善變頻器輸入端功率因素。 (4)變頻器的輸出端增設輸出電抗器或專用濾波器。輸出端設置電抗器或專用濾波器，可有效降低變頻器輸出電流中的高頻分量引起的高頻輻射干擾，降低電壓突波對電機絕緣的影響，降低電機的電磁運行噪聲。 (5)變頻器輸出電纜采用專用屏蔽電纜。經(jīng)驗證明，采用專用動力屏蔽電纜是抑制變頻器輸出端高頻輻射的有效途徑。 3.2 軸電流抑制 對于采用變頻器供電的電動機，由于電壓波形中存在著相當多的高頻分量，這些高頻分量除了通過變頻器與電機繞組構成回路外，還會通過繞組與定子鐵心間以及轉軸、端蓋、機座和接地線等之間形成寄生電容而構成高頻通路。由于這些電容容量有限，在工頻市電供電時其充放電過程形成的容性電流很小，可以忽略不計。當采用變頻器供電且電機容量較大（110kW以上）時，由高頻分量形成的軸電流密度可達數(shù)10A/mm2，軸電流將會引起電機軸承的嚴重電蝕。由于軸承的滾珠與滾道上有可能存在凸出點，旋轉時通過該處的軸承電流斷開，從而引起電弧，灼傷金屬表面，這種微觀損害的持續(xù)積累將會引起軸承的損壞。 實際應用中，對于中等功率等級以上的電機應通過保持軸承良好潤滑而維持內(nèi)外圈間潤滑膜較高的絕緣電阻、軸承外圈與機座接觸面噴涂絕緣漆、變頻器輸出端加入濾波器等抑制軸電流產(chǎn)生的措施，保障電機的可靠運行。 3.3 工頻運行冗余問題 變頻器應用的許多場合，通常不允許設備發(fā)生非計劃停機。這種情況的經(jīng)典設計是提供一套獨立的工頻應急旁路。對于采用獨立供電變壓器的低壓變頻方案，由于變壓器負載的單一性，無需考慮電機在工頻電源下啟動時，由于啟動電流沖擊而造成低壓母線跌落的影響。如果經(jīng)驗算，變壓器高壓側母線在工頻旁路直接啟動時的電壓在允許范圍內(nèi)，就可以采用直接啟動。此時獨立供電變壓器類似于一個啟動電抗，可以起到降低電機啟動電流沖擊的良好效果。對于雙低壓繞組的12脈波供電變壓器方案，電機實行工頻旁路運行時，將原兩組分別向變頻器兩組串聯(lián)整流器供電的低壓繞組切換成曲折聯(lián)接后，直接作為電機工頻旁路運行的供電電源。 對于用戶希望盡量減小啟動電流沖擊和機械沖擊的場合，工頻旁路電機啟動時仍可采用軟啟動器、降壓啟動等傳統(tǒng)成熟的啟動方式，這可以在方案設計時一并予以總體考慮細化。 3.4 配套電機問題 如前所述，目前國內(nèi)低壓電機定型規(guī)格的最大機座號為H355，并由于大功率風機配套電機的極數(shù)通常均在6～10極，對應的最大電機功率也就在220kW以下。除了少數(shù)廠家有H355以上機座低壓電機生產(chǎn)外，一般均需特別訂制，生產(chǎn)批量小、供貨價格高及交貨周期長是普遍存在的問題。這也一定程度上影響了變頻調速在中功率段的大量應用。 建議作為風機行業(yè)大用戶的中大功率風機的主導生產(chǎn)企業(yè)，與電機制造行業(yè)內(nèi)具有生產(chǎn)基礎的單位合作，對H355機座以上的低壓電機進行定型設計，以期降低生產(chǎn)成本和縮短交貨周期，并有利于技術成熟且經(jīng)濟性良好的中功率低壓變頻系統(tǒng)在風機及相關行業(yè)的推廣應用。這在技術上應不存在任何問題。對于老系統(tǒng)改造而言，用戶可以采用將風機驅動的高壓電機，通過繞組重繞或是更簡便的串/并聯(lián)改接等方法改造為低壓電機，而使中功率低壓變頻系統(tǒng)應用在老風機系統(tǒng)節(jié)能改造時，可以用比較經(jīng)濟的方法得以實現(xiàn)。對此，國內(nèi)已有很多成功應用的案例可供借鑒參考。    變頻供電的電動機，由于其供電電壓波形為非完全正弦波，同時電壓波形的毛刺突波比較大，因此對其絕緣有抗電暈處理和適當增加絕緣設計裕度的要求，這在低壓電動機設計選型時應予以一并考慮。 4 結論     大中型風機在國民經(jīng)濟各部門中是數(shù)量眾多，分布面極廣，耗電量巨大的設備。據(jù)權威資料顯示，目前在用風機系統(tǒng)的能源利用效率比國際先進水平相差20%；差距是巨大的。這其中除存在風機本體設計效率低之原因外，很大的因素是高效能的調速設備應用不足，風機系統(tǒng)長期運行于低效區(qū)所致。因為中功率段風機存在著巨大的社會在役保有量，并且隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展，其應用量將不斷增加，因而，在這個功率段推廣應用經(jīng)濟技術性能良好的交流變頻調速系統(tǒng)，其現(xiàn)實的節(jié)能意義無疑是相當巨大的。從目前階段的技術水平和各類變頻方案的經(jīng)濟性考察，采用“獨立供電變壓器+低壓變頻器+低壓電機&dquo;技術方案（所謂“高-低方案&dquo;），并輔以必要的周邊技術措施，是目前可應用在（220～1500kW）中功率段風機節(jié)能調速中首選的技術方案。

羅茨鼓風機常見故障原因分析及措施                     摘要：通過分析鋁電解羅茨鼓風機在鋁電解生產(chǎn)中的作用。現(xiàn)針對不同故障現(xiàn)象結合實踐經(jīng)驗，闡述了羅茨鼓風機易發(fā)的故障原因及故障排除方法。 0 引言   現(xiàn)代企業(yè)生產(chǎn)中所使用的常見風機種類繁多，其中主要以通風機和鼓風機為主。它們主要用來為工業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)提供風源，在生產(chǎn)實際中起著十分重要的作用。在鋁電解生產(chǎn)過程中，要將粉狀氧化鋁從低位輸送到高位，然后輸送到電解槽，都離不開羅茨鼓風機為其提供高壓風源。一旦羅茨鼓風機發(fā)生故障，就會導致氧化鋁料位無法提升，而且堵塞供料管道再次提料，必須人工清除堵塞積料，才能再次提升。造成大量人力浪費，同時中斷氧化鋁供應，影響電解正常生產(chǎn)。由此可見，羅茨鼓風機在鋁電解正常生產(chǎn)中具有不容忽視的地位。本文針對羅茨鼓風機易發(fā)生故障并結合多年維修經(jīng)驗分析總結其發(fā)生原因，闡述了其排除方法。 1 工藝流程 粉狀氧化鋁從打料站濃相系統(tǒng)輸出，將氧化鋁料位提升到儲料罐，儲料罐再將氧化鋁分配到風動流槽，通過風動流槽的氧化鋁在VIR反應器和載負氧化鋁混合，經(jīng)過袋濾室收塵箱收塵系統(tǒng)的收塵，再將混合氧化鋁輸送到各個電解槽，保證電解槽的正常供料。將新鮮氧化鋁輸往儲料罐過程中，氧化鋁料位提升主要以羅茨鼓風機為主。氧化鋁料位在提升過程中羅茨鼓風機的故障及負載運動，嚴重影響了風機的正常工作，制約了電解槽的正常供料。 2 羅茨鼓風機常見故障原因分析及排除 2.1 羅茨鼓風機內(nèi)腔間隙故障原因及分析    鼓風機在安裝過程中葉輪與葉輪、葉輪與墻板、葉輪與機殼之間的間隙是風機正常運行的主要因素，超過工作間隙風機將無法運行，內(nèi)腔各間隙保證在允許值范圍內(nèi)，正常鼓風機葉輪與機殼、墻板的間隙如表1所示，一旦出現(xiàn)偏差，就會發(fā)生不同的故障，不同故障發(fā)生原因及處理對策如表2所示。 表1  羅茨鼓風機的工作間隙 序號 部位 符號 數(shù)值/mm 1 葉輪與機殼之間 &dela;1 0.45～0.60 2 兩葉輪相互之間 &dela;2 0.40～0.70 3 葉輪與前墻板之間 &dela;3 0.40～0.55 4 葉輪與后墻板之間 &dela;4 0.60～0.75 5 齒輪副側隙 Cn 0.08～0.16     表2  羅茨鼓風機故障原因分析對照表 故障 可能產(chǎn)生的原因 檢修方法及措施 兩葉輪有摩擦碰撞現(xiàn)象 齒輪轂鍵松動 換鍵 葉輪鍵松動 換鍵 齒輪圈與齒輪轂配合松動 檢查定位銷及螺母是否松動 齒輪轂與軸頸配合不良 檢查圓螺母及止動圈工作的可靠性 檢查并修復配合面上的碰傷、毛刺及連接鍵 葉輪間的間隙&dela;不均勻，超過允許值 重新調整&dela;2 齒輪磨損、使嚙合側隙Cn超過允許值范圍 若調整后仍無法滿足要求時應更換齒輪副 氣缸內(nèi)混入異物或有輸送介質的結塊 清除異物或結塊 主、從軸彎曲變形 調直或更換新軸 軸承磨損 更換新軸承 葉輪外徑與機殼內(nèi)壁有摩擦現(xiàn)象 葉輪與機殼間的間隙不均勻超過允許值 　 檢查間隙、并調整&dela;1 檢查前后墻板與機殼結合的定位銷是否松動，修復銷孔更換定位銷 軸承磨損，徑向間隙過大 更換軸承 主、從軸彎曲變形 調直或更換新軸 葉輪與前后墻板有摩擦現(xiàn)象 間隙&dela;3、&dela;4調整不當 重新調整&dela;3或&dela;4 軸承軸向游隙過大 重新調整或更換軸承 葉輪端面混入異物或結塊 清除異物或結塊 溫度不正常 齒輪副嚙合不良或側隙過小 調整齒輪副的嚙合情況 潤滑油太臟 清洗潤滑系統(tǒng)及軸承齒輪等，更換新油 潤滑油溫度過高 檢查油量是否正常 系統(tǒng)阻力太大或進氣溫度過高 調整系統(tǒng)運行情況，降低進氣溫度 振動加劇 轉子平衡精度過低或精度被破壞 重新校正平衡達G6.3級 地腳螺栓或其他緊固件松動 緊固各部位 軸承磨損 更換新軸承 機組承受進氣管道的重力和拉力 消除管道重力和拉力 主軸與電機軸對中偏差過大 重新調整轉子對中 2.2 羅茨鼓風機常見故障發(fā)生原因及處理措施    羅茨鼓風機在使用過程中還會出現(xiàn)一些一般性的故障，也會對風機產(chǎn)生不良因素，常見故障、發(fā)生原因及處理措施見表3，使鼓風機處于無法正常工作狀態(tài)。   表3 故障原因分析及相應的故障排除方法 故障 原因分析 處理措施 風量不足 皮帶打滑掉轉速 調整皮帶張力或更換新皮帶 間隙增大 調校間隙或更換轉子 進口阻力大 清洗過濾器 電機超載 過濾網(wǎng)眼堵塞負荷增大 清洗或更換濾網(wǎng) 壓力超過銘牌規(guī)定 控制實際工作壓力不超出規(guī)定值 葉輪與氣缸壁有摩擦 調整間隙 過熱 升壓增大 檢查吸入和排出壓力 油箱冷卻不良 檢查冷卻水路暢通 轉子與氣缸壁有摩擦 調整間隙 潤滑油過多 控制油標油位 異響 可調齒輪和轉子的位置失調 按規(guī)定位置矯正，鎖緊 軸承磨損嚴重 換軸承 不正常的壓力上升 檢查壓力上升原因 齒輪損傷 換齒輪 無法啟動 進排氣口堵塞或閥門未打開 拆除堵塞物或打開閥門 電機接線不對或其它電器問題 檢查接線或其它電器 潤滑油泄漏 油位過高 靜態(tài)油位在油位線上方3～5mm 密封失效 換密封件 振動大 基礎不穩(wěn)固 加固、緊牢 電機、風機對中性不良 按說明書找正 軸承磨損 換軸承 3 羅茨鼓風機維護保養(yǎng) （1）日常保養(yǎng)：日常工作中應注意軸承溫度、聲音、振動情況，檢查油標油位，油溫、進排氣壓力、電流表指數(shù)示等。 （2）每月檢查：有三角帶傳動的風機應定期檢查V帶的張力。 （3）季度檢查：每季度定期清洗過濾器，更換一次潤滑油。 （4）年度檢查：每年應定期清洗風機的齒輪、軸承、油密封、氣密封。檢查轉子和氣缸內(nèi)部的情況，校正各部間隙。 4 結論 羅茨鼓風機在連續(xù)使用過程中會出現(xiàn)不同程度的磨損，風機內(nèi)腔轉子與轉子、轉子與隔板之間的各間隙是影響風機正常運行的主要原因，所以在安裝時調整風機內(nèi)腔各間隙，定期潤滑風機各潤滑部位，避免出現(xiàn)因安裝和潤滑不良而出現(xiàn)風機無法正常運行的情況，就能很好地保證羅茨鼓風機的正常運行，確保鋁電解生產(chǎn)的正常供料。

 軸流通風機喘振現(xiàn)象分析及預防措施 摘要：就礦井軸流和離心兩種風機并用發(fā)生的喘振現(xiàn)象，對喘振產(chǎn)生的原因進行了分析，指出了如何對喘振進行判斷，并給出了幾種消除喘振的解決方案。 0 引言 廣元榮山煤礦炭廠坡井主通風機使用的是我院生產(chǎn)的FBCDZ№18/2&imes;132kW煤礦地面用防爆抽出式對旋軸流通風機，在使用過程中出現(xiàn)了風量、風壓和電流大幅度波動，風機的振動增大，噪聲增高的喘振現(xiàn)象，風機已經(jīng)無法正常工作。為了減小對生產(chǎn)的影響，采取了一些臨時性措施（如降低二級電機運行頻率，或者分別調大一級、調小二級葉片安裝角度），消除了喘振現(xiàn)象，但卻降低了通風系統(tǒng)效率。 1 風機喘振現(xiàn)象及原因分析 風機發(fā)生喘振的現(xiàn)象及特點： (1)風機抽出的風量時大時小，產(chǎn)生的風壓時高時低，系統(tǒng)內(nèi)氣體的壓力和流量也發(fā)生很大的波動； （2）風機二級電動機電流波動很大，最大波動值有50A左右； （3）風機機體產(chǎn)生強烈的振動，風機房地面、墻壁以及房內(nèi)空氣都有明顯的抖動； （4）風機發(fā)出“呼嚕、呼嚕&dquo;的聲音，使噪聲劇增； （5）風量、風壓、電流、振動、噪聲均發(fā)生周期性的明顯變化，持續(xù)一個周期時間在8s左右。 根據(jù)對軸流式通風機做的大量性能試驗來看，軸流式通風機的p－Q性能曲線是一組帶有駝峰形狀的曲線[1]（這是風機的固有特性，只是軸流式通風機相對比較敏感），如圖1所示。當工況點處于B點（臨界點） 左側B、C之間工作時，將會發(fā)生喘振，將這個區(qū)域劃為非穩(wěn)定區(qū)域。炭廠坡井主通風機發(fā)生喘振，說明其工況已落到B、C之間。   通過對榮山煤礦實地調查分析得知：該礦礦井的通風方式采用的是兩翼對角式抽風，如圖2所示，該礦有一個進風口，兩個回風口。兩個回風口分別負責東、西兩個大的采區(qū)工作面的通風，東面（二重巖）采用離心式抽風機抽風，西面（炭廠坡）采用我院生產(chǎn)的軸流式通風機抽風。顯然公用風路上的風量是兩臺風機共同作用的結果，而每臺風機又都單獨承擔了克服公用風路和其專用風路上的阻力，所以在公用風路上每臺風機均多承擔了一部分風壓。若公用風路上的風阻越大，所通過的風量越多，則所消耗的風壓亦越大，故每臺風機所多承擔的風壓也增多[2]。再加上該礦在風量分流處的管網(wǎng)布置錯綜復雜，礦井通風的正常狀況也就很難得到保障，所以使安全生產(chǎn)受到嚴重的影響。而且隨著通風管網(wǎng)的擴展，采區(qū)在增加，阻力也會增大，綜合分析，得出這樣的結論：炭廠坡井通風機喘振是由于系統(tǒng)阻力太大所致。 2 喘振的判斷與消除措施 一般來說，影響通風機的喘振的因素很多，很難用理論計算方法準確地求出喘振點，風機廠家給出的風機說明書上的喘振點，是根據(jù)通風機性能試驗的試驗數(shù)據(jù)來確定的。在煤礦實際生產(chǎn)中，由于受到環(huán)境的影響，同時管網(wǎng)布置錯綜復雜，新巷道的不斷擴展，舊巷道的不斷廢棄，導致巷道阻力經(jīng)常發(fā)生變化，因此，出現(xiàn)喘振的可能性時時存在。這就要求時時提高警惕，做好預防和消除喘振的措施。 在生產(chǎn)過程中，可從5個方面判斷通風機是否在喘振點附近運行。 （1）根據(jù)通風機運行聲音來判斷：通風機在穩(wěn)定工況工作時，其噪聲是平穩(wěn)連續(xù)的；當接近喘振工況工作時，由于氣體在通風機和管網(wǎng)之間發(fā)生周期性的氣體脈動[3]，而產(chǎn)生周期性“呼嚕，呼嚕&dquo;的聲音，這時的噪聲也明顯增大。 （2）根據(jù)通風機進口壓力來判斷：通風機在穩(wěn)定工況工作時，其通風機進口壓力是穩(wěn)定的；當接近喘振工況工作時，由于氣流脈動，通風機進口壓力會產(chǎn)生劇烈波動。 （3）根據(jù)通風機出口風量來判斷：通風機在穩(wěn)定工況工作時，其通風機出口風量是穩(wěn)定的；當接近喘振工況工作時，由于氣流脈動，通風機出口風量會產(chǎn)生劇烈波動。 （4）根據(jù)通風機電機電流來判斷：通風機在穩(wěn)定工況工作時，電機電流變化平穩(wěn)，波動幅度很小；當接近喘振點工況工作時，電動機二級電流會產(chǎn)生劇烈波動，且波動幅度隨著喘振強度增大而逐漸增加，但一級電流變化不是很明顯。 （5）通過觀察通風機的振動：通風機在穩(wěn)定工況工作時，一般振動都在許可范圍內(nèi)；當接近喘振點工況工作時，由于氣流脈動，整個機組和管網(wǎng)都會出現(xiàn)強烈振動[3]，且振動強度隨著喘振強度增大而逐漸增大。 因此，在生產(chǎn)過程中，當觀察到上述現(xiàn)象之一時，就不要再增加管網(wǎng)阻力，以免加劇喘振，應立即查找原因，采取相應措施，及時消除隱患。 當通風機發(fā)生喘振時，說明工況點已經(jīng)落在了非穩(wěn)定區(qū)域，應積極采取有效措施消除喘振，減小對通風機的損傷和對生產(chǎn)的影響。若想消除喘振，就得把工況點移到穩(wěn)定區(qū)域。 根據(jù)實際解決的情況以及大量的經(jīng)驗，總結了7條消除喘振的措施。 （1）打開一部分靠近通風機集流器前段的水平風門或者防爆門，使外界空氣能夠少量溢入通風機，此時，外界風路與原網(wǎng)路并聯(lián)工作，工況點由原來的非穩(wěn)定區(qū)域移到穩(wěn)定區(qū)域，喘振即可消除，但是這種方法能量損失比較大，只能作為臨時性措施[4]。 （2）可以通過適當調小通風機二級葉片的安裝角度，如果有使用變頻器啟動的，可以通過調低通風機二級電動機的運行頻率，這樣也可以消除喘振，但是這種方法實際上是降低了通風機的使用能力，也只能作為臨時性措施。 （3）風流經(jīng)過巷道的某些區(qū)域，由于風流速度的大小或方向發(fā)生急劇變化，引起空氣微團劇烈碰撞，也有可能形成局部紊流，造成風流的能量損失，因此，可以通過改變巷道局部阻力的方法降低巷道阻力，這樣就可以消除喘振。 降低巷道局部阻力，不但工程量小，而且可以取得良好效果，在現(xiàn)代生產(chǎn)中，一般都采用這種方法。降低巷道局部阻力主要方法：①改突然擴大斷面為逐漸擴大斷面；②改突然縮小斷面為逐漸縮小斷面；③轉彎處采用合理的曲率半徑；④采用合理的風橋結構[4]。 （4）擴大阻力較大的巷道斷面積[4]。 （5）清理巷道內(nèi)的廢棄物料，修整巷道斷面光整度，使通風網(wǎng)絡流暢。 （6）根據(jù)實際情況，改變井下通風管網(wǎng)布置，如并聯(lián)井下局部巷道可以改善系統(tǒng)阻力。 （7）更換使用更大功率、低轉速的通風機，當然這種方法對財力、人力、物力都需要很大的投入。 3 結論 （1）在通風系統(tǒng)改造之前，應當正確估算工況點位置，適當調整，使其工況處在穩(wěn)定區(qū)域，并與最高風壓點有一定的剩余量，避免喘振現(xiàn)象出現(xiàn)[4]，為以后礦井的擴建做好準備。 （2）需要在日常生活中時常注意主通風機的運行情況，做好時時監(jiān)測工作，有問題及時報告，防止喘振事故發(fā)生。 （3）若產(chǎn)生喘振，應首先采取臨時性措施消除喘振，以保護風機，然后再根據(jù)實際情況采取相應措施消除隱患，減少對生產(chǎn)的影響。 （4）喘振的危害比較大，當發(fā)生喘振時應及時處理，否則可能會出現(xiàn)折斷通風機葉片等事故的發(fā)生，給生產(chǎn)和礦井帶來無法估量的損失。   參 考 文 獻   [1] 孟凡綏. 軸流式風機喘振分析[J].華北電力技術，2001（12）：48-49. [2] 李慶軍,侯國忠,黃曉波.淺談多風井多風機分區(qū)并聯(lián)通風[J].煤炭技術，2005（2）：67-68. [3] 武瑞林.煤氣鼓風機的喘振現(xiàn)象及其預防[J]. 燃料與化工，1997（5）:281-283. [4] 陳靜媛，孫華，等.風機喘振現(xiàn)象分析及消除措施[J].煤礦機械，2000（3）：41-42.    

提高離心通風機葉輪性能淺述     摘要：總結和闡述了離心通風機內(nèi)葉輪的設計方法和利用邊界層控制技術提高離心通風機葉輪性能等兩個方面的主要成果，指出了這些研究的特點，結合作者自己的研究工作對提高離心通風機性能提出了建議，并對該方面研究的發(fā)展進行了展望。   0 引言 離心式通風機作為流體機械的一種重要類型，廣泛應用于國民經(jīng)濟各個部門,是主要的耗能機械之一，也是節(jié)能減排的一個重要研究領域。研究過程表明：提高離心通風機葉輪設計水平,是提高離心通風機效率、擴大其工況范圍的關鍵。本文將從離心通風機葉輪的設計和利用邊界層控制技術提高離心通風機葉輪性能這兩個方面，對近年來提出的提高離心通風機性能的方法和途徑的研究進行歸納分析。 1 離心通風機葉輪的設計方法簡述 如何設計高效、工藝簡單的離心通風機一直是科研人員研究的主要問題，設計高效葉輪葉片是解決這一問題的主要途徑。 葉輪是風機的核心氣動部件，葉輪內(nèi)部流動的好壞直接決定著整機的性能和效率。因此國內(nèi)外學者為了了解葉輪內(nèi)部的真實流動狀況，改進葉輪設計以提高葉輪的性能和效率，作了大量的工作。    為了設計出高效的離心葉輪,科研工作者們從各種角度來研究氣體在葉輪內(nèi)的流動規(guī)律,尋求最佳的葉輪設計方法。最早使用的是一元設計方法[1]，通過大量的統(tǒng)計數(shù)據(jù)和一定的理論分析，獲得離心通風機各個關鍵截面氣動和結構參數(shù)的選擇規(guī)律。在一元方法使用的初期，可以簡單地通過對風機各個關鍵截面的平均速度計算，確定離心葉輪和蝸殼的關鍵參數(shù)，而且一般葉片型線采用簡單的單圓弧成型。這種方法非常粗糙，設計的風機性能需要設計人員有非常豐富的經(jīng)驗，有時可以獲得性能不錯的風機，但是，大部分情況下，設計的通風機效率低下。為了改進，研究人員對葉輪輪蓋的子午面型線采用過流斷面的概念進行設計[2-3] ，如此設計出來的離心葉輪的輪蓋為兩段或多段圓弧，這種方法設計的葉輪雖然比前一種一元設計方法效率略有提高，但是該方法設計的風機輪蓋加工難度大，成本高，很難用于大型風機和非標風機的生產(chǎn)。另外一個重要方面就是改進葉片設計，對于二元葉片的改進方法主要為采用等減速方法和等擴張度方法等[4]，還有采用給定葉輪內(nèi)相對速度W沿平均流線m分布[5]的方法。等減速方法從損失的角度考慮，氣流相對速度在葉輪流道內(nèi)的流動過程中以同一速率均勻變化，能減少流動損失，進而提高葉輪效率；等擴張度方法是為了避免局部地區(qū)過大的擴張角而提出的方法。給定的葉輪內(nèi)相對速度W沿平均流線m的分布是通過控制相對平均流速沿流線m的變化規(guī)律，通過簡單幾何關系，就可以得到葉片型線沿半徑的分布。以上方法雖然簡單，但也需要比較復雜的數(shù)值計算。 隨著數(shù)值計算以及電子計算機的高速發(fā)展，可以采用更加復雜的方法設計離心通風機葉片。苗水淼等運用“全可控渦&dquo;概念[6],建立了一種采用流線曲率法在葉輪流道的子午面上進行葉輪設計的設計方法,該方法目前已經(jīng)推廣至工程界,并已經(jīng)取得了顯著效果[7]。但是此方法中決定葉輪設計成功與否的關鍵,即如何給出子午流面上葉片渦的合理分布。這一方面需要具有較豐富的設計經(jīng)驗；另一方面也需要在設計過程中對設計結果不斷改進以符合葉片渦的分布規(guī)律,以期最終設計出高效率的葉輪機械。對于整個子午面上可控渦的確定，可以采用Cu沿輪盤、輪蓋的給定，可以通過線性插值的方法確定Cu在整個子午面上的分布[8-9]，也可以通過經(jīng)驗公式確定可控渦的分布[10]，也有利用給定葉片載荷法[11]設計離心通風機的葉片。以上方法都是采用流線曲率法，設計出的是三元離心葉片，對于二元離心通風機葉片還不能直接應用。但數(shù)值計算顯示，離心通風機的二元葉片內(nèi)部流動的結構是更復雜的三維流動。因此，如何利用三維流場計算方法進一步來設計高效二元離心葉輪是提高離心通風機設計技術的關鍵。 隨著計算技術的不斷發(fā)展，三維粘性流場計算獲得了非常大的進步，據(jù)此，有一些研究者提出了近似模型方法。該方法是針對在工程中完全采用隨機類優(yōu)化方法尋優(yōu)時計算量過大的問題，應用統(tǒng)計學的方法，提出的一種計算量小、在一定程度上可以保證設計準確性的方法。在近似模型方法應用于葉輪機械氣動優(yōu)化設計方面,國內(nèi)外研究者們已經(jīng)做了相當一部分工作[12-14] ,其中以響應面和人工神經(jīng)網(wǎng)絡方法應用居多。如何有效地將近似模型方法應用于多學科、多工況的優(yōu)化問題,并用較少的設計參數(shù)覆蓋更大的實際設計空間,是一個重要的課題。 2007年，席光等提出了近似模型方法在葉輪機械氣動優(yōu)化設計中的應用[15]。近似模型的建立過程主要包括:（1）選擇試驗設計方法并布置樣本點,在樣本點上產(chǎn)生設計變量和設計目標對應的樣本數(shù)據(jù)；（2）選擇模型函數(shù)來表示上面的樣本數(shù)據(jù)；（3）選擇某種方法,用上面的模型函數(shù)擬合樣本數(shù)據(jù)，建立近似模型。以上每一步選擇不同的方法或者模型，就相應產(chǎn)生了各種不同的近似模型方法。該方法不僅有利于更準確地洞察設計量和設計目標之間的關系，而且用近似模型來取代計算費時的評估目標函數(shù)的計算分析程序，可以為工程優(yōu)化設計提供快速的空間探測分析工具，降低了計算成本。在氣動優(yōu)化設計過程中，用該模型取代耗時的高精度的計算流體動力學分析,可以加速設計過程,降低設計成本?；诮y(tǒng)計學理論提出的近似模型方法，有效地平衡了基于計算流體動力學分析的葉輪機械氣動優(yōu)化設計中計算成本和計算精度這一對矛盾。該近似模型方法在試驗設計方法基礎上，將響應面方法、Kiging方法和人工神經(jīng)網(wǎng)絡技術成功地應用于葉輪機械部件的優(yōu)化設計中，在離心壓縮機葉片擴壓器、葉輪和混流泵葉輪設計等問題中得到了成功應用,展示了廣闊的工程應用前景。目前，席光課題組已經(jīng)建立了離心壓縮機部件及水泵葉輪的優(yōu)化設計系統(tǒng)，并在工程設計中發(fā)揮了重要作用。 2008年，李景銀等在近似模型方法的基礎上提出了控制離心葉輪流道的相對平均速度優(yōu)化設計方法[16]，將近似模型方法較早的應用于離心通風機葉輪設計。該方法通過給出流道內(nèi)氣流平均速度沿平均流線的設計分布，設計出一組離心風機參數(shù)，根據(jù)正交性準則，在充分考慮影響葉輪效率因素的基礎上，采用正交優(yōu)化方法進行優(yōu)化組合，并結合基于流體動力學分析軟件的數(shù)值模擬，最終成功開發(fā)了與全國推廣產(chǎn)品9-19同樣設計參數(shù)和葉輪大小的離心通風機模型，計算全壓效率提高了4%以上。該方法簡單易行、合理可靠，得到了很高的設計開發(fā)效率。 隨著理論研究的不斷深入和設計方法的不斷提高，對于降低葉輪氣動損失、改善葉輪氣動性能的措施，提高離心風機效率的研究，將會更好的應用于工程實際中。 2 改善離心通風機內(nèi)葉輪流動的方法 葉輪是離心風機的心臟，離心風機葉輪的內(nèi)部流動是一個非常復雜的逆壓過程，葉輪的高速旋轉和葉道復雜幾何形狀都使其內(nèi)部流動變成了非常復雜的三維湍流流動。由于壓差，葉片通道內(nèi)一般會存在葉片壓力面向吸力面的二次流動，同時由于氣流90°轉彎，導致輪盤壓力大于輪蓋壓力也形成了二次流，這一般會導致葉輪的輪蓋和葉片吸力面區(qū)域出現(xiàn)低速區(qū)甚至分離，形成射流—尾跡結構[17]。由于射流—尾跡結構的存在，導致離心風機效率下降，噪聲增大。為了改善離心葉輪內(nèi)部的流動狀況，提高葉輪效率，一個重要的研究方向就是采用邊界層控制方式提高離心葉輪性能，這也是近年的熱點研究方向。 2007年，劉小民等人采用邊界層主動控制技術在壓縮機進氣段選擇性布置渦流發(fā)生器，從而改變?nèi)~輪進口處流場,通過數(shù)值計算對不同配置參數(shù)下離心壓縮機性能進行對比分析[18]。該文章對渦流發(fā)生器應用于離心葉輪內(nèi)流動控制的效果進行了初步的驗證和研究,通過數(shù)值分析表明這種方法確實可以改善葉輪內(nèi)部流動,達到提高葉輪性能的效果。但是該主動控制技術結構復雜，而且需要外加控制設備和能量，對要求經(jīng)濟耐用的離心通風機產(chǎn)品不具有競爭力。 采用邊界層控制方式提高離心葉輪性能的另外一種方法就是采用自適應邊界層控制技術。1999年，黃東濤等人提出了離心通風機葉輪設計中采用長短葉片開縫方法[19-20]，該方法采用的串列葉柵技術，綜合了長短葉片和邊界層吹氣兩種技術的優(yōu)點，利用邊界層吹氣技術抑制邊界層的增長，提高效率，而且試驗結果表明[20]，該方法可以有效的提高設計和大流量下的風機效率，但對小流量效果不明顯。文獻[21]用此思想解決了離心葉輪內(nèi)部積灰的問題。雖然串列葉柵技術在離心壓縮機葉輪[20]內(nèi)沒有獲得效率提高的效果，但從文獻內(nèi)容看，估計是由于該文作者主要研究的是串聯(lián)葉片的相位效應，而沒有研究串聯(lián)葉片的徑向位置的變化影響導致的。 理論和試驗都表明，離心葉輪的射流尾跡結構隨著流量減小更加強烈，而且小流量時，尾跡處于吸力面，設計流量時，尾跡處于吸力面和輪蓋交界處。為了提高設計和小流量離心通風機效率，2008年，田華等人提出了葉片開縫技術[22]，該技術提出在葉輪輪蓋與葉片之間葉片尾部處開縫，引用葉片壓力面?zhèn)鹊母邏簹怏w吹除吸力面?zhèn)鹊牡退傥槽E區(qū)，直接給葉輪內(nèi)的低速流體提供能量。最終得到在設計流量和小流量情況下，葉輪開縫后葉片表面分離區(qū)域減小，整個流道速度和葉輪內(nèi)部相對速度分布更加均勻，且最大絕對速度明顯減小的結果。這種方法改善了葉輪內(nèi)部流場的流動狀況，達到了提高離心葉輪性能和整機性能的效果，而且所形成的射流可以吹除葉片吸力面的積灰，有利于葉輪在氣固兩相流中工作。 2008年，李景銀等人提出在離心風機輪蓋上靠近葉片吸力面處開孔的方法[23]，利用蝸殼內(nèi)的高壓氣體產(chǎn)生射流，從而直接給葉輪內(nèi)的低速或分離流體提供能量，以減弱由葉輪內(nèi)二次流所導致的射流-尾跡結構，并可用于消除或解決部分負荷時,常發(fā)生的離心葉輪的積灰問題。通過對離心風機整機的數(shù)值試驗，發(fā)現(xiàn)輪蓋開孔后，在設計點附近的風機壓力提高了約2％，效率提高了1％以上，小流量時壓力提高了1.5％，效率提高了2.1％。在設計流量和小流量時，由于輪蓋開孔形成的射流，可以明顯改善葉輪出口的分離流動，減小低速區(qū)域，降低葉輪出口處的最高速度和速度梯度，從而減弱了離心葉輪出口處的射流—尾跡結構。此外，沿葉片表面流動分離區(qū)域減小，壓力增加更有規(guī)律。輪蓋開孔方法可以提高設計流量和小流量下的閉式離心葉輪性能和整機性能，如果結合離心葉輪串列葉柵自適應邊界層控制技術，有可能全面提高離心葉輪性能。 3 結論 綜上所述,近年來對離心通風機葉輪內(nèi)部流動的研究取得了明顯進展,有些研究成果已經(jīng)應用到實際設計中，并獲得令人滿意的結果。目前,對離心通風機葉輪內(nèi)部流動的研究仍是比較活躍的研究領域之一，筆者認為可在如下方面進行進一步研究： （1）如何將近似模型方法在通風機方面的應用進行更深入的研究，結合已有的葉片設計技術，探索更加高效快速的優(yōu)化設計方法； （2）如何將串列葉柵、輪蓋開孔和葉片開縫等離心葉輪自適應邊界層控制技術結合起來，在全工況范圍內(nèi)改善離心通風機葉輪的性能，提高離心風機的效率； （3）考慮非定常特性的設計方法研究。目前，研究離心通風機葉輪內(nèi)部的流動均仍以定常計算為主，隨著動態(tài)試驗和數(shù)值模擬的發(fā)展,人們對于葉輪機械內(nèi)部流動的非定?，F(xiàn)象及其機理將越來越清楚,將非定常的研究成果應用于設計工作中是非常重要的方面。   參 考 文 獻   [1] 李慶宜.通風機[M].西安交通大學出版社，2005. 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煤粉風機軸承改造                         摘要：介紹了電廠排粉風機在軸承改型中的實際應用，根據(jù)軸承的壽命理論計算公式，分析了軸承改型使用的理論及實際應用的合理性。   1 引言     我公司的5#、6#機組為300MW燃煤機組，分別于1989年和1990年投產(chǎn)。配套鍋爐型式為亞臨界再熱式直流鍋爐。制粉系統(tǒng)采用鋼球磨煤機中間儲倉式，熱風送粉。每臺鍋爐配置4組制粉系統(tǒng)，每組制粉系統(tǒng)配置1臺排粉風機，共4臺，其作用是把細粉分離器分離出來的干燥劑（含10%~15%煤粉）吸送至爐膛燃燒。     排粉風機生產(chǎn)廠家為成都電力機械廠，型號：M5-29-11№20D；其主要技術參數(shù)為風量：3.01~12.02萬m3/h；風壓：14175~10350Pa；轉速：1450/min;功率：440kW。 2 存在的問題     排粉風機承力軸承采用32532（舊代號）圓柱滾子軸承，推力軸承采用兩個成對安裝的46232（舊代號）角接觸球軸承。排粉風機在運行一段時間后，通常在1~3年，其兩個推力軸承就會不同程度地出現(xiàn)磨損現(xiàn)象，出現(xiàn)推力軸承端振動大、溫度高的情況。拆出檢查發(fā)現(xiàn)，軸承滾珠表面脫皮、滾道有壓痕、軸承游隙變大、潤滑油有鐵粉等，出現(xiàn)這種情況都必須得及時更換軸承，因檢修更換工作需1~3天，影響了制粉系統(tǒng)的正常制粉，嚴重時一臺爐有二三臺排粉風機會出現(xiàn)這種情況。 3 解決辦法 為保證排粉風機安全運行，提高設備可靠性，技術人員參照了1#~4#機組（125MW）鍋爐的離心式送、引風機，擬對排粉風機的推力軸承采用與原軸承內(nèi)、外徑相同的調心滾子軸承22232。從1999年5~7月6#機組大修時，對4臺排粉風機推力軸承進行了改造，由原來的一臺排粉風機2個46232軸承更換為1個22232軸承，因軸承寬度不同，新軸承比原來兩個軸承寬度小，因此另外加工了軸承墊圈，以備調整推力軸承間隙。更換后試運行正常，軸承溫度、振動值都在正常范圍。在以后的檢修中，對5#爐的4臺排粉風機也更換了軸承。從排粉風機更換軸承后運行至今，運行情況良好，軸承的振動值、溫度均在正常范圍內(nèi)，消除了因軸承磨損所引起的風機振動。改造取得了成功。 4 應用分析     排粉風機軸承改造取得的成功，可根據(jù)軸承的額定壽命進行分析，從有關資料查出的壽命計算公式為  C=(fh/fn )P                                （1）   式中fh為壽命系數(shù)；fn為轉速系數(shù)；P為當量動載荷，Pa。 fh、fn值可根據(jù)軸承的使用壽命及轉速，由軸承手冊中查得。從實際情況出發(fā)，電廠鍋爐通風機每年平均運行8000h，每次大修期都需更換軸承，取保守值5年更換一次，即軸承所期望的Lh為40000h，查軸承手冊調心滾子軸承22232的fh為3.72；軸承的轉速為1450/min，查得fn為0.322。 而當量動載荷P則需通過計算得出，其公式為 P=XF+YFa                               （2） 式中X為徑向系數(shù)；Y為軸向系數(shù)；F為徑向載荷，Pa；Fa為軸向載荷，Pa。 （1）計算徑向載荷 徑向載荷F可通過風機軸系靜力平衡計算得出，風機軸靜力見圖1。                    圖中G1為葉輪重量，N；G2為軸承間軸的重量，N；G3為聯(lián)軸器及懸臂軸的重量，N；FA為推力軸承的反作用力，N；FB為承力軸承的反作用力，N。 查風機有關資料得知：葉輪及懸臂軸質量為m1=1100kg，軸承間軸的質量m2=160kg，聯(lián)軸器及懸臂軸的質量m3=85kg。 G1=m1g=1100&imes;9.8=10780N G2=m2g=160&imes;9.8=1568N G3=m3g=85&imes;9.8=833 N 由靜力平衡得 ∑MB=0 即G1l1+FAl2-G2l4 - G3(l3+l2)=0 則 FA=[G2l4 +G3(l3+ l2) -G1l1]/ l2 數(shù)據(jù)代入公式得 FA=-5826N，即推力軸承所承受的力與圖所表示的相反，取絕對值。FA=5826N即為軸承的徑向載荷F。 （2）計算軸向載荷                   Fa=（π/4）D02p 式中D0——葉輪進口直徑，m；由風機圖紙查出為0.92m p——風機全壓，Pa；由風機技術參數(shù)得風機全壓為14175～10350 Pa，取14175 Pa   數(shù)據(jù)代入公式得 Fa=9418 N  （3）計算當量動載荷     從軸承手冊中得知，當Fa/F≤e時，當量動載荷P=F+Y1Fa ；當Fa/F＞e時，當量動載荷P=0.69F+Y2Fa；e可從軸承手冊中查得，調心滾子軸承22232的e=0.26。因Fa/F=1.62＞e，故當量動載荷P=0.69F+Y2Fa 。查軸承手冊得知Y2為3.8，數(shù)據(jù)代入公式得           P=0.69F+Y2Fa=39808N 鍋爐通風機考慮到軸承承受的沖擊載荷，取沖擊載荷系數(shù)fd=1.2，得當量動載荷： Pd=fd P=1.2&imes;39808=47770 N （4）計算軸承壽命     通過將上述計算所得數(shù)據(jù)代入式（1），求出軸承的額定動載荷值，再與該軸承的基本額定動載荷值比較，基本額定動載荷值應大于或等于額定動載荷值，即可滿足使用要求。 額定動載荷C=(fh/fn ) Pd ，前面已得知fh為3.72、 fn為0.322。數(shù)據(jù)代入公式，得C=551877N。 查軸承手冊得知軸承22232的基本額定動載荷值C為825000N，大于軸承的額定動載荷C，因此，調心滾子軸承22232作為排粉風機推力軸承使用可滿足要求。    

變頻調速技術在離心式引風機控制中的節(jié)能分析                          摘要:簡要介紹了變頻調速技術的節(jié)能原理，并以風機系統(tǒng)為例，分析了變頻調速裝置在離心式引風機控制中應用的現(xiàn)狀與效果，變頻調速裝置除了具有節(jié)能效果外，還可以改善工藝狀況，具有廣泛的優(yōu)越性。關 引言 變頻器調速技術在離心式引風機中得到廣泛地應用。風機最大特點是負載轉矩與轉速的平方成正比，而軸功率與轉速的立方成正比，因此如將電機的定速運轉改為根據(jù)需要的流量來調節(jié)電機的轉速就可節(jié)約大量的電能。 2 控制系統(tǒng)改造的必要性分析 中鋁青海分公司鋁電解槽供料系統(tǒng)風動溜槽中促使氧化鋁流動的高壓風是由離心式引風機提供的，共36臺，所以正確對離心式引風機進行控制是至關重要的。原來對離心式引風機采用直接啟動的方式，通過人工檢查氧化鋁的走料速度來決定啟、停高壓風機的臺數(shù)，多數(shù)情況下，根據(jù)經(jīng)驗一套系統(tǒng)需啟動兩臺功率為37kW的電機在工頻下驅動的風機來滿足供料。但實際中一臺風機就能滿足風動溜槽中氧化鋁流動所需的供風量，啟動兩臺離心式引風機的優(yōu)點是可保證電解槽的及時供料，風動溜槽中也不易積料，可避免由于溜槽中長時間積料造成的溜槽不暢通，也就避免了影響正常的供料。在這中間忽略了能源的浪費。近十幾年來，隨著電力電子技術、微電子技術與電力開關器件的發(fā)展，交流變頻技術從理論到實踐逐漸走向成熟。變頻調速以其效率高、調速范圍大、調速精度高、特性硬、無級調速等優(yōu)點，在各種交、直流調速系統(tǒng)中，尤其是節(jié)能技術改造中，變頻技術的應用面正在不斷擴大，應用也從簡單的節(jié)能向改進工藝提高產(chǎn)品質量與產(chǎn)量的綜合型方向發(fā)展。在設計實施過程中，經(jīng)常遇到的問題是使用變頻調速器是否節(jié)約能源，能否滿足生產(chǎn)工藝要求等。為此，對其電氣控制系統(tǒng)進行了改造，通過壓力傳感器檢測溜槽中風壓調整變頻頻率，對離心式引風機實行變頻器變頻控制，避免了能源的浪費，所以具有較大的改造價值。 3 變頻調速技術的節(jié)能原理與負載關系 變頻器在離心式引風機調速控制系統(tǒng)中應用主要目的是節(jié)能，交流異步電動機的轉速公式n＝60f/P（1-S），電源頻率與轉速成正比，即改變頻率可改變電機轉速，理論上風量與轉速的一次方成正比，軸功率與轉速的3次方成正比，調節(jié)風門和調節(jié)轉速時的測試數(shù)據(jù)分別如表1和表2所示。 表1調節(jié)風門時的測試數(shù)據(jù) 風量/（m3/s） 0.035 0.113 0.205 0.268 0.3 0.34 電功率/kW 0.84 0.91 0.97 1.03 1.05 1.13 表2調節(jié)轉速時的測試數(shù)據(jù) 轉速/（/min） 165   500 900 1050 1200 1450 功率/kW 0.038   0.066 0.155 0.265 0.385 1.125   由表可見，與調節(jié)風門相比，調節(jié)轉速具有十分顯著的節(jié)能效果（被測電機pMN＝16kW nMN＝1430/min ） 風機類負載其中空氣、介質對機器中的葉片之阻力基本上和轉速的平方成正比，即：Mfz＝Kn2，式中K為比例系數(shù)〔1〕，實際的風機由于軸承上有一定的摩擦轉矩Mm，是反抗性負載性質的，要由外加轉矩克服這個Mm后，才能使風機轉動。因此，實際的風機負載轉矩為Mfz＝Mm+Kn2。現(xiàn)以恒轉矩類負載與離心風機為例分析節(jié)能特性，為了分析的方便，假定電動機的輸入功能等于這類裝置的軸功率，即不考慮裝置效率影響。由于風機最大特點是負載轉矩與轉速的平方成正比，而軸功率與轉速的立方成正比，因此如將電機的定速運轉改為根據(jù)需要的流量來調節(jié)電機的轉速就可節(jié)約大量的電能。 4  改造方案 4.1引風機加裝變頻器結構原理 從以上運行情況分析：若提高電動機的工作效率、節(jié)約電能，可在風機電動機上裝調速裝置。根據(jù)工作的情況調節(jié)調速器裝置的速度即可以滿足工作狀況的要求。用變頻器對風機進行改造不必對原系統(tǒng)進行太大改動。在變頻改造的過程中，當氧化鋁流動速度較慢時，讓電動機高速運行便可達到要求。當需風量不太大時，使電動機低速運轉可節(jié)約電能。同時，可根據(jù)需要而調節(jié)變頻器，以滿足工況要求。 4.2 改造原理 工作原理如圖1所示〔2〕，將溜槽的實際風壓經(jīng)反饋后送到比較器的輸入端與給定壓力進行比較，當溜槽高壓風壓力不足時，通過對參數(shù)運算，調整PID的參數(shù)，控制電壓上升，使VVVF頻率相應增大，風機轉速加快，供風量加大，迫使風壓上升；反之，風機轉速減慢，供風量減少，迫使溜槽壓力下降。以保持穩(wěn)定的恒壓供風。在本系統(tǒng)中采用了多風機控制，單機設定在25～50Hz范圍內(nèi)變化，在調節(jié)范圍內(nèi)管道壓力遠小于或大于設定值時，可以依靠增加或減少運行風機的數(shù)量來完成，加減風機按1&a;2&a;3轉換順序選擇。 5 效果分析 變頻調速節(jié)能控制裝置的特點是效率高，沒有因調速而帶來附加轉差損耗，調速范圍大、精度高，可實現(xiàn)無級調速，而且容易實現(xiàn)協(xié)調控制和閉環(huán)控制。由于可利用原鼠籠式電動機，所以特別適合舊設備的技術改造，它既保持了原電動機結構簡單、可靠耐用、維修方便的優(yōu)點，又能達到顯著的節(jié)電效果，是風機交流調速節(jié)能的理想方法。由于風機的功率較大、工作時間較長、節(jié)能效果非常顯著，實際測得離心引風機實際電流為43A，直接啟動電流為54A，如果按一年工作360天，調頻30～50Hz，用隨機分布來計算，可節(jié)約：37kW&imes;24h&imes;360d&imes;43A/54A=254560kW&middo;h，按每kW&middo;h0.28元計算每年每臺可節(jié)約71276.8元，則每年可以節(jié)約71276.8&imes;360＝25659648元。     

離心引風機轉子現(xiàn)場一次加重平衡法 摘要：提出了鍋爐離心引風機現(xiàn)場找平衡的必要性,介紹了一次加重平衡法的優(yōu)點及其在現(xiàn)場的實際應用效果。 1 概述 我廠有5臺鍋爐離心引風機，風機Y6-51№25D。這些風機是電解煙氣干法凈化工藝中的關鍵設備，只有風機正常運轉，使煙氣凈化系統(tǒng)正常運行，保證煙氣的集氣效率，才能保障電解煙氣排放量達到國家煙氣排放指標。引風機的不平衡是該設備正常運轉的一個重要問題，為了降低引風機的故障率，筆者就引風機的不平衡問題作一些探討。 利用振動頻譜分析儀，通過對軸承座的振動監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)和解決了風機不平衡的故障，降低了引風機的振動量，使振動值在正常運行范圍之內(nèi)。保證了風機的正常運行，保障了生產(chǎn)的正常進行。 2 相對相位平衡法分析 風機轉子現(xiàn)場動平衡試驗，通常采用相對相位平衡法。即通過向風機轉子施加一個試加質量，造成轉子振動向量發(fā)生變化，利用這種向量的相對變化進行計算，求出轉子原始不平衡質量的大小和位置。然后，在原始不平衡的反方向適當位置，加焊一個平衡質量，使轉子得到平衡。 由上可知，相對相位平衡法必須有試加質量這一工序。即使平衡一個最簡單的轉子，也需要在已測取到原始不平衡振動數(shù)據(jù)的基礎上，至少停開機兩次，才能使轉子達到平衡。 第一次停開機：測取裝上試加質量后的振動數(shù)據(jù)。 第二次停開機：根據(jù)已測得的振動數(shù)據(jù)，采用影響系數(shù)法進行計算，求出應加平衡質量的大小和位置，再加裝到轉子上，測取振動數(shù)據(jù)。 若測得振動數(shù)據(jù)符合振動標準，則運轉生產(chǎn)。若測得振動數(shù)據(jù)不符合振動標準，還要進行第三次開停機。以測得剩余振動量為基數(shù)，進行計算、加重，再一次進行動平衡。 這樣，完成一次風機轉子現(xiàn)場動平衡試驗，風機開、停機次數(shù)較多，既影響生產(chǎn)，也影響大型電機的使用壽命。若只用一次加重就能完成風機轉子動平衡試驗，不但能減少電機啟動次數(shù)，提高電機使用壽命，減少對電網(wǎng)的沖擊，也大大減少停機時間，提高產(chǎn)量。為此，經(jīng)過認真研究和探索，總結出了一次加重平衡法。 3 一次加重平衡法 1998年起，就對風機進行現(xiàn)場動平衡試驗，采用的是相對相位平衡法。經(jīng)過幾年來風機轉子現(xiàn)場動平衡試驗，積累了較為豐富的資料和數(shù)據(jù)。通過對這些資料和數(shù)據(jù)進行認真整理分析，找出了風機轉子現(xiàn)場動平衡其中的一些規(guī)律，在總結規(guī)律的基礎上，探索出了一次加重平衡法。即只需測得風機轉子原始不平衡振動數(shù)據(jù)，便可找出風機轉子不平衡質量的大小和相位。這樣只需停開機一次就能完成風機轉子現(xiàn)場動平衡工作。 在風機轉子動平衡時，測到的振動量：振幅和相位，都是風機各軸瓦的振動位移和相位，測不到不平衡質量的大小和相位，但是測得的振動向量與原始不平衡質量之間存在一種特定規(guī)律。即   α=ψ測－ψ 式中α為不平衡質量相位；ψ測為測得的振動相位；ψ為對一套固定測振系統(tǒng)是定值。 　　應加平衡質量的位置&bea;應在α的反方向，即&bea;=α+180°。 　　所以，應加平衡質量的相位&bea;=ψ測－ψ+180°，ψ值的確定是一次加重平衡法的重要環(huán)節(jié)。幾年來，利用一次加重平衡法在Y4-73-11№29.5D和Y4-73-11№23.5D引風機轉子上進行現(xiàn)場動平衡應用，取得了較好的效果。 4 一次加重平衡法的實際應用（分析實例） 4.1引風機及電機主要參數(shù) 流　　量：Ｑ＝300000ｍ３/ｈ 全　　壓：4.488kPa 介質密度：0.745kｇ／ｍ３　　　 電機功率：630kW 電機轉速：990/min 潤滑方式：30＃機械油甩油 軸承內(nèi)徑：210mm 4.2 發(fā)現(xiàn)問題 在排煙機的狀態(tài)監(jiān)測當中，發(fā)現(xiàn)4#排煙風機葉輪端軸承座徑向振動忽然增大。利用數(shù)據(jù)采集器將振動數(shù)據(jù)采集回來后，看到該振動有以下特點：  振動的波形接近于正弦波； 振動頻譜上1&imes;工頻異常高，高達6.32mm/s，2&imes;、3&imes;、4&imes;工頻雖然出現(xiàn)，但都較低。 4.3 解決動平衡問題 根據(jù)以上兩點判斷該風機為不平衡故障。用動平衡儀對該風機進行測量、處理，采用一次加重平衡法進行了現(xiàn)場動平衡試驗。具體步驟：  （1）測原始數(shù)值，得到的振動數(shù)據(jù)為6.32mm/s ms57°； （2）在葉輪上任取一點A為0°，在此處加一塊290g的試重塊，啟動風機。用現(xiàn)場動平衡儀測得風機前軸承振動速度和相位(度)：11.4mm/s ms 49°； （3）動平衡儀根據(jù)以上兩次測量數(shù)據(jù)，經(jīng)過動平衡儀計算后，得出352.2g locaion 197； （4）取下290g的鋼板； （5）按照動平衡儀上得出的數(shù)據(jù)，自A點反向旋轉197°處，在風葉的相應位置焊配重塊320ｇ（352.2減去焊條質量）。焊接完畢后，重新啟動風機。得到相應數(shù)據(jù)1.26mm/s ms140°（表1），風機振動值達到正常范圍，動平衡故障處理完畢。 表1 動平衡儀上的數(shù)據(jù)   振速/（mm/s） 角度/（°） 處理前 6.32 57 加試重塊 11.4 49 處理后 1.26 140 5  經(jīng)濟效益分析 一次加重平衡法做動平衡，減少了大型風機啟動次數(shù)，提高了風機軸瓦及電機使用壽命，減少了對電網(wǎng)的沖擊。相對相位平衡法動平衡，停開機兩次至少需用8h，而一次加重平衡法只需2 h即可完成動平衡，這樣每次減少停機6h。由于風機轉子磨損，平均每年至少進行一次動平衡，每年減少停機6h。 由于電解生產(chǎn)的連續(xù)性，若風機異常影響供料，將造成電解槽的減產(chǎn)。以每停1h少產(chǎn)2.5原鋁，噸鋁利潤8000元計算，6h損失2.5&imes;8000&imes;6＝120000元＝12萬元。利用動平衡儀，采用一次加重平衡法處理風機的不平衡故障，基本上是一次配平實現(xiàn)風機平衡，非常簡單實用。