空气悬浮离心鼓风机节能分析

空气悬浮鼓风机石家庄金士顿轴承科技有限公司空气悬浮离心风机-节能分析空气悬浮鼓风机风机结构空气悬浮离心鼓风机变频调速、PLC控制、电抗器（水深超过10米时增加）、主机、放空阀、进口过滤、出风管和箱体等组成。变频和控制系统主机放空阀主风管散热风管电抗器箱体进口过滤空气悬浮鼓风机节能分析1、风机类型容积型罗茨风机和速度型离心风机2、轴承种类滚动轴承、滑动轴承、磁悬浮轴承、动压空气轴承3、电机的选择普通鼠笼电机、高速感应电机、永磁同步电机4、控制模式支管放空、导叶调节、速度调节5、传动方式变频和调速节能分析—风机类型容积式风机的典型代表为罗茨风机，应用比较广泛，转速较低，噪声大，输出压力越高，效率越低。对于80kPa压力下，气动效率为54%。速度型风机的典型代表为离心风机，应用广泛，转速高，对于80kPa压力下,气动效率为83%。轴承--滚动轴承滚动体与滚道之间为油润滑存在情况下的线接触或点接触，摩擦损耗主要为弹性迟滞、差动滑动、自旋滑动、陀螺旋转、保持架与滚动体和套圈以及润滑剂之间的摩擦损耗几个方面，功率损耗与转速和预紧力以及摩擦力矩成正比。滚动轴承支撑的100千瓦罗茨风机，轴承功率损耗在1.5-3千瓦。滑动轴承：转子和轴承之间靠一定压力的润滑油来形成承载。滑动轴承的摩擦损耗一方面来源于油膜自身，一方面来源于外部供油设备的能量消耗。功率消耗与转速、轴承直径和宽度、动力粘度、油膜厚度直接相关。采用可倾瓦支撑的100千瓦单机高速风机，轴承功率损耗在15-20千瓦，巨大的功率消耗造成润滑油温度很高，需要体积庞大的润滑站及冷却系统。轴承—滑动轴承轴承--动压空气轴承空气动力粘度仅为是水的粘度的1/50，动压空气轴承不需要外部气源，无任何外设和动力消耗，风磨损耗极低。采用动压空气轴承支撑的100千瓦的风机，全部功耗仅为150-200w，并且实现了绝对无油。磁悬浮轴承为电磁原理，轴承和转子间为风磨损耗，传统磁浮轴承结构复杂且功耗很大，相当于一台电机加一台功率放大器，还需辅助一套复杂的控制系统。磁轴承的功率损耗主要包括电磁方面的铁损、铜损，电磁损耗大小与支撑转子转速、重量以及控制精度高低有直接关系，还包括功率放大器和控制系统损耗等。轴承功率损耗在3.5-5千瓦之间。轴承—磁悬浮轴承鼠笼异步电机结构简单，调速性能差，启动力矩小等特点，最高效率85%左右。电机—鼠笼电机JSD永磁电机的实测效率达到了97%。永磁电机的效率比感应电机的效率高3-5%。电机—感应电机和永磁电机传动方式--变频和调速叶轮与电机转子直连，传动效率100%，采用变频驱动的高速永磁电机，效率会有改善，同时温升会降低20%左右，能适应频繁调速的场合，在电磁振动和噪声方面也优于普通电机。变频电机的功率因数在0.95左右，功率因数的提高，实际输入到变频器的电流减小，从而减少了电网至变频器之间的线路损耗，无功电流同样减小，电网能负担更多的负载。增速箱罗茨风机以及不能变频调速的离心风机，风量调节方式为在管路上开旁路，放掉部分风量。调节模式—旁通调节单级高速风机在变工况情况下，采用进口导流器调节风量。调节模式—导叶调节进口导叶调节模式—速度调节采用PLC与变频调速控制系统，PID自动调节风量风压，使风机工作范围内达到最经济运行状态。控制系统对转速、风压、风量、温度等进行自检，具备防喘振和报警自动停机功能。具有五种控制模式，工况适应更灵活。《风机调节方法》指出速度调节模式比旁通调节节能44.5%，导叶调节比旁通调节节能30.6%。喘振离心式风机的性能变化曲线清晰地表明了各种工况下的性能、稳定工作范围等，在转速不变的情况下，当流量Q增大到某个最大值时，压比和效率垂直下降，出现阻塞现象。当流量Q减小到某个最小值时，出现喘振现象。防喘振工况区P压力线喘振线护设计点流量Q固定转速的特征曲线阻塞工况区稳定工况区当流量Q减小到某个值时，气流向着叶片的工作面冲击，在叶片的非工作面的前缘部分，产生很大的局部扩压度，于是在叶片非工作面上出现了气流边界层分离现象并形成漩涡区，并向叶轮出口处逐渐扩大，气量越小，则分离现象越严重，气流的分离区域也就越大。当流量减少到一定程度，由于叶轮的连续旋转和气流的连续性，使这种边界层分离现象将扩大到整个流道，而且由于气流分离沿着叶轮旋转的反方向扩展，从而使叶道中形成气流涡旋，再从叶轮外圆折回到叶轮内圆，此现象称为旋转脱离。发生旋转脱离时，叶道中的气流通不过去，压力也突然下降，排气管内较高压力的气流便倒流回来，瞬间倒流的气体就补充了级流量的不足，使叶轮又恢复了正常工作，从而重新把倒流回来的气体压出去，这样又使级中流量减少，于是压力又突然下降，级后的压力气体又倒回级中来，如此周而复始，在系统中产生了周期性的气流振荡现象，这种现象称为“喘振”。因此离心式风机的喘振现象的产生有两个主要原因：风机流量减少，它是喘振产生的内因；与风机联合工作的管网特性是喘振产生的外界条件。此外，被输送气体的吸入状态，也是使压缩机产生喘振的因素，一般讲，吸入气体的温度或压力越低，风机越容易进入喘振区。离心式风机的喘振主要原因除了上述原因之外，与叶轮磨损或粘附物太多、扩压器腐蚀磨损、叶轮与扩压器之间的间隙变化、过滤阻塞、进气空气温度变化有关。(1)叶轮磨损或者粘附物太多时,会改变叶轮自身的曲线结构,降低叶轮增加空气压力和速度的能力。(2)一般约有1/3的压力是在扩压器内提高的，当扩压器的曲线腐蚀磨损比较严重时,高速的空气经过扩压器时就容易形成涡旋,进气量就会减少,无法提高空气压力,导致空压机的输出压力降低,从而容易形成喘振。(3)叶轮与扩压器（型环）之间的间隙变化。对叶轮与扩压器（型环）之间的间隙有着非常严格的要求。间隙过大会发生泄漏串气,导致空气流量减少;间隙过小,通过的空气流量变小。因此叶轮与扩压器（型环）之间的间隙过大和过小都会造成空气流量变小,使风机无法提高输出压力,从而形成喘振故障。(4)风机进气口空气温度变化。设计上的风量是指在25℃,一个标准大气压的条件下的压缩量。恒压的条件下,在温度升高时,空气密度降低,实际压缩的空气流量减少,导致输出压力不足,形成喘振现象。实际使用过程中,夏季比冬季更容易发生喘振现象就可以说明这个原因。(5)空气中的灰尘杂质很容易吸附到过滤器里,造成过滤器部分堵塞,导致风机进气量减少,引起输出压力不足,形成喘振故障。