一軸流通風機 風機是量大面廣的通用機械產品；風機是利用一個或多個裝有葉片的葉輪的旋轉與氣體或空氣的相互作用來壓縮和輸送氣體或空氣的流體機械；風機是透平壓縮機、透平鼓風機和通風機的總稱。 　　在進口壓力和溫度分別為101.3kPa和20℃、相對濕度為50%的標準空氣條件下，全壓小于等于30kPa的風機稱為通風機。 　　通風機主要有離心式和軸流式兩大類。 　　在軸向剖面上，在葉輪中氣流沿著半徑方向流動的通風機為離心通風機；離心通風機為軸向進氣徑向排氣。在軸向剖面上，氣流在旋轉葉片的流道中沿著軸線方向流動的通風機為軸流通風機；軸流通風機為軸向進氣和排氣。 通風機名稱 代碼 單位質量功　y kJ/kg 最大壓力pmax(用于標準空氣) kPa 分類 說明 低壓 L 0＜y≤0.6 0.6＜y≤0.83 0.83＜y≤1.33 1.33＜y≤1.67 0≤pmax≤0.7 0.7＜pmax≤1.0 1.0＜pmax≤1.6 1.6＜pmax≤2.0 0 1 2 3 忽略通風機內空氣密度的變化 中壓 M 1.67＜y≤3 3＜y≤5.25 5.25＜y≤8.33 0.7＜pmax≤1.0 3.6＜pmax≤6.3 6.3＜pmax≤10 4 5 6 空氣密度的變化是否忽略，取決于所要求的精度 高壓 H 8.33＜y≤13.33 13.33＜y≤18.67 18.67＜y≤25 10＜pmax≤16 16＜pmax≤22.4 22.4＜pmax≤30 7 8 9 不可忽略通風機內空氣密度的變化 透平壓縮機 ＞25 ＞30 　　相比較而言，離心通風機壓力大、流量小；軸流通風機壓力小、流量大。軸流通風機的分類如下： 　　1)按壓力分類 　　GB/T 19075-2003/ISO 1334.9：1999《工業通風機詞匯及種類定義》中指出： 　　低壓通風機的壓比低于1.02，參考馬赫數小于0.15。當處理標準空氣時，其壓升小于2kPa。 　　中壓通風機的壓比大于1.02而小于1.1，參考馬赫數小于0.15，對應壓升為2kPa至10kPa。 　　高壓通風機的壓比和壓升大于上述值。 　　標準進一步指出：通風機葉輪依據其圓周速度將產生或高或降的壓力，并定義了各種“通風機類型”的壓力范圍，即各類通風機在最高效率和最高轉速時，通風機的壓力不低于下表1-1中給定的值。在任何情況下，被定義的通風機壓力應不超出通風機在最高轉速時所產生的最大壓力的95% 　　2)按輪轂比分類 　　按照輪轂直徑與葉輪外徑之比即輪轂比，軸流通風機有低壓、中壓和高壓型式之分，這表示在給定的流量下，軸流通風機所產生的壓力是低的、中等的或高。若輪轂比低于0.4則認為是低壓(或低輪轂比)型軸流通風機，輪轂比大于0.71時，則認為是高壓(或大輪轂比)型軸流通風機，輪轂比介于0.4～0.71之間的則被認為是中壓(或中輪轂比)型軸流通風機。 　　3)按用途分類 　　軸流通風機應用廣泛，按用途分主要有： 　　礦井軸流通風機:用于礦井主卷道通風的為礦井主軸流通風機(主扇)；用于礦井采掘工作面等局部區域通風的為礦井局部軸流通風機(局扇). 　　電站軸流通風機：用于火力發電廠為鍋爐配套的軸流通風機，有送風機、引風機等。 　　紡織軸流通風機：用于紡織車間通風換氣. 　　隧道軸流通風機：用于隧道通風換氣。 　　消防排煙軸流通風機：高層建筑消防排煙之用。 　　冷卻塔軸流通風機：與機力通風冷卻塔相配套使用。 　　空冷器軸流通風機：與石油化工行業大量使用的空氣冷卻器相配套；是空氣冷卻器重要組成部分。 　　一般用途軸流通風機：用于工廠和建筑物通風換氣或采暖通風。 　　特殊需用的軸流通風機：如艦艇、氣墊船、內燃機車等使用的軸流通風機。 　　還有其它用途的軸流通風機，這里不再一一敘述。 　　4)按材質分類 　　可分為金屬和玻璃纖維增強塑料(俗稱玻璃鋼)軸流通風機。 　　玻璃鋼為現代復合材料的“元老”，具有輕質高強、耐疲勞、抗腐蝕、易成型等特點。在排送腐蝕性工業氣體和潮濕空氣上，玻璃鋼風機得到了廣泛地應用。 　　5)按調節方式分類 　　現代軸流通風機性能的最佳調節方式主要是通過調節葉輪葉片安裝角度和調節葉輪轉速實現，因此有調角風機和調速風機之分。在轉速給定時，葉片安裝角可以停機人工逐一調節或通過某種裝置工人同步調節，亦可以在不停機時通過某種裝置同步自動調節。調節葉輪轉速是在葉片最佳安裝角的情況下，通過某種裝置或分級調速或無級調速。調角或調速風機適于變工況條件下選用。 　　6)按工作空間(或功能定義)分類 　　空氣循環器或自由風扇：此種風機在自由空間工作，如民用的落地扇、臺扇和吊扇等。 　　隔板安裝的軸流通風機：此種風機安裝于隔板或墻壁上，將空氣從一較大空間或自由空間輸送到另一較大空間或自由空間. 　　射流式軸流通風機：用于在一個空間內產生空氣射流，且不與任何管道相連接的軸流通風機. 　　管道軸流通風機：此種風機與管道(網)系統相連接并在管道內工作；氣流沿風機的軸線方向流入和排出，使其在管網內獲得輸送。 　　管道軸流通風機由于有不同的結構型式而有不同提法，了解并弄清楚其不同含意，對于管道軸流通風機設計很重要。1.2.1風機本體 　　軸流通風機本體由葉輪和導葉組成；其中導葉可以是前導葉，亦可以是后導葉，還可以是前、后導葉。 　　軸流通風機本體亦稱作軸流通風機的級，還可稱作軸流通風機的空氣動力略圖，簡稱氣動略圖。 　　軸流通風機的氣動略圖有多種型式。對于普通軸流通風機(與子午加速軸流通風機相比較而言)，主要有： 　　單級:單葉輪(R) 　　葉輪+后導葉(R+S) 　　前導葉+葉輪(P+R) 　　前導葉+葉輪+后導葉(P+R+S) 　　雙級:葉輪+中導葉+葉輪+后導葉(R+C+R+S) 　　前導葉+葉輪+中導葉+葉輪+后導葉(P+R+C+R+S) 　?、窦壢~輪+Ⅱ級葉輪，對旋(RⅠ+RⅡ) 　　上述略圖如圖1.1(a)～(g)所示。 　　圖1.1普通軸流通風機常見的氣動略圖 　　1.2.2風機裝置 　　軸流通風機裝置是風機本體、電動機和輔助設備的總稱。輔助設備包括進氣箱、集流器、頭罩、擴壓器、擴散塔、消聲器等，并按需要配置。 　　典型的軸流通風機裝置如圖1.2所示。 　　圖1.2軸流通風機裝置示意圖 　　各組成部件的功能簡述如下： 　　——葉輪 　　吸收電動機提供的能量并對氣流做功，是軸流通風機的“心臟”。對于管道軸流通風機，由于葉輪前后的管道截面不變，氣流的軸向速度不發生變化，葉輪的作用是使氣流的壓力提高。葉輪由輪轂和一定數量的葉片組成。每個葉片如同旋轉的機翼。為了更好地發揮葉片的作用，輸送空氣時應具有最小的摩擦損失、氣流分離損失和二次流損失等，從而提高葉輪的工作效率。 　　——導葉 　　氣流通過葉輪時，由于葉片旋轉的誘導作用，使氣流產生與葉輪旋轉方向相同的旋流(誘導)速度。設置前導葉，就是讓氣流通過它可預先產生一個與葉輪旋轉方向相反的旋流速度(或稱予旋速度)，此旋流速度與葉片誘導的旋流速度相抵消，從而使氣流形成單一的軸向流動。由于予旋速度的產生，所以通過前導葉片的氣流為加速減壓過程。此外，通過改變前導葉的安裝角度，尚可在變工況時起到調節流量的作用。后導葉一是可以消除流經葉輪后產生的氣流的旋轉，保證氣流的單一軸向運動；二是把氣流的旋轉動能轉變為壓力能，提高風機效率。由于旋流速度的消失，所以通過后導葉的氣流為一減速加壓過程。 　　——集流器與頭罩 　　集流器與頭罩相結合，對于改善和保證均勻的入流條件、提高風機效率十分重要。 　　——擴壓器 　　通常是包含中間整流體的環形擴壓器，是用來回收出口動壓并轉變為靜壓、進一步提高軸流通風機裝置靜壓效率的重要措施。 　　1.2.3管道軸流通風機的進口與出口 　　對管道軸流通風機上游進口和下游出口邊界做出嚴格規定有利于風機或風機裝置的設計及其性能的標定。 　　管道軸流通風機的進口指的是風機進口法蘭處；若進口帶有輔助設備、如集流器或進氣箱等，則輔助裝置的進口法蘭處就是風機(裝置)的進口。管道軸流通風機的出口指的是風機出口法蘭處；若出口帶有輔助設備、如擴壓器或擴散塔等，則輔助設備的出口法蘭處即為風機裝置的出口。 二、無風道誘導風機通風空調系統設計計算方法 無風道誘導風機已經廣泛應用于國內地下停車場，至仿已有近萬中誘導風機使用在國內幾百個地下停車場內，為改善地下停車場的空氣品質，降低地下停車場通風系統的一次投資和運轉費用起到了一定的作用。實際上，這種通風空調系統在國外，除了用于地下停車場的通風換氣以外，在高大空間空調系統中也得到了廣泛的應用，尤其是在日本應用工程很多，其中些典型應用實例引人注目。 　　2001的在廣州國際會展中心的空調設計中，日本佐藤設計事務所在大面積的展覽會場中，采用了無風道誘導風機空調系統，這是這種系統第一次在國內空調工程中應用，因此引起了國內空調界極大的興趣，也引發了對這種系統在空調工程中可行性的激烈爭論。 　　由于在廣州國際會展中心的空調設計中，日方只提供了設計方案，而未提供設計所必需的計算資料，因此給國內設計人員的設計造成了很大的困難，同進也增加了這種能風空調系統神秘的色彩。為解決無風道誘導通風系統在空調工程應用過程中所缺少的設計計算資料，筆者從2001年中期開始，對這種系統進行了深入的研究，通過對其主要部件的改造，性能的測試，以及設計計算方法的研究，尤其是通過實際工程的實踐，基本上掌握了這種系統工程空調工程的設計計算方法，為今后在國內空調工程中推廣和應用這種先進系統提供一實用的設計參考資料。 　　 2 工作原理及系統的組成 　　 　　由文獻[1]的分析可以知道，當空氣由直徑為D0的噴品，以送風速度V0向往一個不受周圍界面表面限制的空間擴散時，由于射流邊界與周圍介質間的紊流動量交換，周圍空氣不斷被卷入，沿射程方向，射流不斷擴大，射流流量不斷增加，射流軸心速度則逐漸衰減。如圖1所示，無風道誘導風機空調系統的空調機組送出的空氣不是像傳統的空調系統那樣，通過送風風道將經過處理的空氣送到需要的地方，而是通過噴嘴直接送入空調空間，而誘導風機機組被置于射流主氣流的流道中，當射流軸心速度下降時，利用誘導風機，使主氣流獲得新的動力，將處理過的空氣送到指定的位置，通過改變誘導風機機組的送風口角度和方向，還可以調整冷、熱氣流的落差，防止了冷風過早進入工作區，導致人體不舒適，也解決了熱風難以下送的難題，同時還可以使主氣流轉向，避免了送風死區的出現，減少了區域溫差。 　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　圖1 無風道誘導風機空調系統示意圖 　　 　　目前可利用的誘導風機機組有兩種形式，一種形式為：誘導風機機組有三個送風口，且送風口的位置有5個方向可以安 裝，回風口置于機組后部和兩側上部，這種被稱為TOPVENT? 2的誘導風機為瑞典ABB公司在日本的控股公司富列克特（Flkt）公司的專利產品[2]。另一種形式為：誘導風機采用上下角度分別可以調節30°的平面送風口，由于單機風口的寬度可以達到1800mm，因此可能形成很寬的平面射流，回風口可以設在機組后部，或者下部，這一產品已由筆者研制成功，并獲得中國專 利。 　　 3 設計計算方法 　　 　　采用誘導風機替代傳統的風道用于空調系統，其風險性遠遠大于常規有道空調系統，可能出現的問題是：①由空調機組送出的冷（熱）風未能達到誘導風機處，就下落，結果在空調房間內出現明顯的區域溫差；②冷氣流中途下落，導致明顯的"吹風感"，引起人體不舒適；③送風不送到所有需要空調的區域，形成氣流停滯區；④氣流噪聲問題；⑤熱風下送總是。上述這些問題，歸納起來，在設計過程中需要解決的實際上就是：①氣流組織計算問題；②氣流組織形式問題。下面分別說明。 　　 　　3．1 氣流組織計算 　　3．1．1 基本計算公式 　　雖然最近十年，CFD技術在氣流組織設計中已得到一定的應用，但是由于影響因素繁多，其準確性沿無法替代以實驗為基礎的計算方法。國內外空調工程設計中采用的主要還是以實驗為基礎的計算方法。如圖1所示，無風道誘導風機空調系統，實際上是多股噴口射流的疊加。氣流組織計算的目的就是確定：①軸心速度衰減規律；②軸心軌跡，即射流落差；③軸心溫度衰減規律。目前國際上使用的射流計算公式的形式基本相同[3～5]，主要區別在于通過實驗得到經驗系數不盡相同。 　　軸心速度衰減公式： 　　 　　　　　　　　　　　　　　　　?。?） 　　 　　式中　V0--出風口平均風速，m/s； 　　　　　Vx--射程X處軸心速度，m/s； 　　　　　K1--軸心速度常數，無因次； 　　　　　A0--出風口有效面積，m2。 　　　　　X--射程，m。 　　非等溫射流軸心軌跡，即射流落差計算公式： 　　 　　　　　　　（2） 　　式中　Y--射流軸心偏離水平軸之距離，m； 　　　　　a0--射流出口軸線與水平軸之夾角； 　　　　　y--系數，與風口形式和尺寸有關，y=0.47±0.06，無因次； 　　　　　K2--軸心溫度常數，無因次； 　　　　　Ar0--阿基米德數。 　　軸心溫度衰減規律： 　　 　　　　　　　　　　　　　　　?。?） 　　式中　TO--出風口送風溫度，℃； 　　　　　TX--射程X處軸心溫度，℃； 　　　　　TR--回風溫度，℃； 　　誘導風機用于空調系統與用于通風系統時，最大的區別就是前者是非等溫送風，而后者是等溫送風，對于非等溫射流，其射程、軸心軌跡、軸心速度衰減、軸心溫度衰減都將受到阿基米德準數的影響[3]。雖然氣流組織已經是一個很老的課題，但是目前可供工程設計使用的較準確的計算公式并不完善，例如非等溫送風的軸心速度衰減就缺乏可靠的計算公式，因此對于非等溫送風，目前國外仍然采用式（2）進行計算[3]。同時，采用什么樣的公式進行計算尚存在較大的分歧。 　　3．1．2 軸心速度常數和軸心溫度常數 　　在式（1）～（3）中，軸心速度常數K1和軸心溫度常數K2對計算結果影響很大。K1國亦稱風口特性系數、送風口常數。國內在進行射流軸心速度衰減計算時，同時采用另一個與風口有關的經驗系數，被稱不紊流系數a[6]，a和K1之間存在以下換算關系：a=0.42/ K1。軸心速度常數是一個與風口形式和具體結構有關的實驗參數，它表示軸心動能損失[3]，對于一種形式的風口，軸心速度常數歷來被看成常數，但是最近研究發現軸心速度常數并非常數，它還與送風口風速有關[3，7]。K1、a和K2雖然都是由試驗確定的參數，使用簡單，但是國內在計算過程中也存在一些問題：①式（1）有兩種形式，當式（1）中的 采用DO替代時，公式中常數 應除去；②不同的風口采用相同的軸心速度常數，目前通用的速度衰減和射流軸心軌跡計算公式，已將噴口的軸心速度常數和軸心溫度常數具體數值寫入公式中，因此采用其他風口（如矩形風口，條縫風口，旋流風口等），仍采用這些計算公式，將導致明顯誤差；③軸心速度常數取值過大，部分廠家，為了商業利益，任意提高風口射程（即軸心速度常數），最近在國內會展類建筑的空調設計中這已是司空見慣的事。雖然各類手冊和教科書都登載有軸心速度常數和軸心溫度常數表，但是表中風口形式過于籠統，因此準確性較差，對于一種形式、尺寸一定的風口，一般最好通過實驗來確定。表1是目前常用的軸心速度常數和軸心溫度常數。 　　 　　常用風口的軸心速度和軸心溫度常數 表1 　　　風口形式　 K1　 K2 VO=2～5m/s VO=10～50m/s 　 　圓形和方形噴口 5.0 6.2 　 　矩形噴口，長寬比<40[3] 4.1 5.3 　 　條縫噴口[3] 　 　 　 　格柵風口，凈面積大于40%[3] 4.1 5.0 　 　穿孔板，凈面積3%～5%[3] 2.7 3.3 　 　穿孔板，凈面積10%～50%[3] 3.5 4.3 　 　噴口[3] 6.3～6.5　 4.9～5.1 　格柵風口[3] 1.8　 1.7 　　為了確保無風道誘導風機通風空調系統的可靠性，筆者委托國家空調設備質量監督檢驗中心對TOPVENT? 2型誘導風機機組和空調機組用DVN球型噴口性能進行了檢測，圖2為誘導風機用球型噴口的軸心速度常數K1和圖3是DVN球型噴口的軸心速度常數K1的測試結果。 　　由圖2和圖3可以看出：①K1并非一個常數；②雖然誘導風機上的三個噴口形式、尺寸完全相同，但是由于安裝部位和出風角度不同，K1不同；③射程超過6m之后，誘導風機噴口K1基本不變；④對于DVN球型噴口，出口速度增加，射程增加，K1減 少。 　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　圖2 誘導風機機組球型噴口軸心速度常數K1 　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　圖3 DVN型球型噴口軸心速度常數K1 　　 　　3．1．3 貼附射流的影響 　　誘導風機一般都是掛在天花下部，因此除了將噴嘴置于誘導風機的底部下送外，射流一般都會貼附在天花上，形成貼附射流，通常是將貼附射流視而不見為自由射流的一半，風口斷面面積加倍，因此軸心常數等于自由射流的 ，即表1最大值6.2變成8.77。 　　對于貼附射流，人們最關心的是非等溫射流的貼附長度，即射流分離距離，對于非等溫附射流，式（4）是目前使用最廣泛的一種計算公式[8]： 　　 　　　　　　?。?） 　　式中 xs--射流分離距離，m；ΔP--風口靜壓降，Pa。 　　 　　3．1．4 多股平行射流的影響 　　由于無風道誘導風機空調系統一般都是采用多臺空調機組和多臺誘導風機并列，因此實際上都為多股平行非等溫射流，由式（5）可以看出[1]，多股平行射流的速度衰減慢于單股射流，射流射程加長。 　　 　　　　　　　　　（5） 　　其中l--噴口之間的間距，m。 　　比較式（1）和式（5）可以看出，多股平行射流與單股射流的區別在于前者多了一項 ，圖4表示了4種不同噴口間距下，相同的射程時，兩種射流軸心速度的差異，由圖可知，當噴口之間的間距超過了2m時，兩種射流的差異已經非常小。 　　3．1．5 設計計算方法 　　利用式（1）～式（4）和實驗所得噴口軸心速度常數K1即可進行無風道誘導風機空調系統設計計算。設計步驟如下所述： 　?、俑鶕惋L量和空氣分布器標準（JG/T-1999）規定：風口全壓損失應不超過100Pa的原則，選擇噴口的規格和數量；②利用式（4）計算噴嘴送風長度（軸心速度為0.5m/s）；③根據射流的出風夾角為22°的規律[3]繪制送風射流分布圖；④考慮到非等溫射流的影響，第一排誘導風機設置在0.8倍噴嘴送風長度xs之處，第一排誘導風機的數量按3m間距布置，誘導風機必須在送風氣流范圍內；⑤利用式（3）計算末端軸心溫度Tx；⑥計算第一排誘導風機的送風長度（軸心速度為0.5m/s）； ⑦第二排誘導風機設置在0.8倍誘導風機噴嘴送風長度xs之處；⑧第二排誘導風機的數量仍按3m間距布置，數量同第一排；⑨第三排以后的誘導風機數量和間距同前；⑩分別計算射流末端軸心溫度。 　　設計實例：空調機組風量5000m3/h，選擇3個DVN400球型噴口（喉口直徑398mm），間距2m，喉口風速度4m/s，出風速度12.1m/s時，全壓損失95.4Pa，靜壓損失85.8 Pa，送風溫度10℃，室內溫度26℃，軸心速度為0.5m/s時送風距離為17m，第一排誘導風機布置在13m處，每排4臺，第一排處軸心溫度為25℃，第二排誘導風機布置在離第一排誘導風機6m處，每排4臺。誘導風機共6排，排間距6m，臺間距3m，總射程50m。最后一排軸心溫度已經接近室溫。以上計算結果與CFD模擬結果大致一致，主要區別是軸心溫度的升高CFD模擬結果明顯低于上述計算，原因可能是，由于是多股水平射流送風，除了最外側的，射流邊界卷吸的主要是送風射流，并非是像單股射流那樣卷吸的是室內空氣，因此軸心溫度升高速度明顯低于用單股射流公式計算的結果，這是無風道誘導通風系統用于空調系統中的一個新發現。 三、粉針車間空調風機節能改造工業設計論文 摘要：企業為了在激烈的市場競爭中處于優勢地位，降低生產成本，提高效益一直是企業追求的目標。因此節能工作被視為企業降低生產成本的重要途徑。我公司由于一直從事抗生素的生產，與此相關的設備中有大量的電機類設備，電機類負載用電量已占到我公司全部用電量的70%，近幾年企業采取了有效措施，通過更換高效率電機，降低無功損耗，加強設備維護來節約用電起到了一定作用。但我公司設備中存在大馬拉小車現象比較嚴重，而泵類、風機類負載尤其突出。近幾年由于大功率電子器件在技術上取得了較大進步，變頻器已被廣泛應用于工業設備。變頻器具有無級調速，高起動轉矩，易于控制和良好的節能性等特點。本文從這方面出發淺談變頻器在空調風機上的應用。 關鍵詞：風機 變頻 節能 改造 我廠粉針車間空調風機使用Y180L-4 22KW電機和Y180M-4 18.5KW電機各一臺。為保證室內空氣潔凈度的要求，每天24中時運行，周六、周日仍正常運行。造成了風機在不生產期間仍在工況下運行，浪費嚴重。又因風機容量較大，在正常生產情況下電機運行電流僅為24A，實測負荷率為50%，風機機組效率為37%，運行效率低，進一步加大了浪費。 近段時期粉針車間開工較足，這一問題日益突出，為解決這一問題并從長運考慮，決定選用變頻器改造現有設備。只所以選用變頻器是因為： 1、變頻器具有節電效果明顯，調速平穩，易于實現控制等優點； 2、為了突出節能效果，在粉針車間下班后，將風機轉速調低，可進一步節能(一般情況下風量降低為80%，節能達50%)，但仍保證生產車間各室符合工藝要求，如壓力，潔凈度等，這一數據須在設備安裝后進行測試，如果用有級調速很難實現風機在晚間運行在最佳狀態。而變頻器由于在低速情況下有很好的轉矩特性，又可實現無級調速，易于實現上述要求。 一、變頻器容量的選擇： 粉針車間空調風機在正常情況下運行電流為24A，負載率為50%，而變頻器在驅動風機、水泵類等減轉矩負荷時可以用較小容量變頻器驅動大容量電機 ，這時只須保證電機額定電流小于變頻器在變轉矩情況下輸出的額定電流。(變頻器實際輸出容量小于變頻器容量) 現以22KW送風機為例進行計算： (一)實際運行情況： I=24A(實測) U=0.38KV 查<異步電動機最佳運行參數表> I=24.733A COSφ=0.7312 In=42.5A P1=√3UICOSφ =*0.38*24.733*0.7312 =11.90K 正常情況下電機實際輸出功率為11.90KW。 (二)變頻器裝置的容量 PVD=KPn(N/Nn)3 <風機水泵調速節能手冊> N：實際轉速 <變頻調速器在微機控制鍋 爐補水系統中的應用> Pn：電機實際輸出容量 K：裝置容量綜合系數 1.15 PVD：變頻器容量 PVDMAX=1.15*11.90*1=13.865KW (三)變頻器選型： 現今變頻器以國外進口為多。如日立、丹佛斯、倫茨、ABB等，性能高但價格高。國產變頻器價格低，性能稍差。日立J300變頻器在同類進口變頻器中價格較低，采用無速度傳感器矢量控制，具有高起動轉矩，且具有適合風機、水泵的自動節能運行。較為合適。 型號為：日立J300-150HFE 變轉矩時：UN=380V IN=44A PN變=15KW 由以上計算可知：IN變頻器>IN電機 PN變>PNDMAX 因此選用J300-150HFE 15 KW變頻器可滿足要求。 (四)回風機18.5KW 選用J300-150HFE 也可滿足要求，計算略。 二、節能效果： (一)22KW送風機： 1、正常運行情況下電機所需容量：P1=11.90KW 2、改造后：(設電機輸出功率保持不變) COSφ=0.95 U=0.38KV P1=11.90KW I2=P/(√3U COSφ) =11.90/(√3*0.38*0.95) =19.0366A 3、在保持輸出功率不變的情況下電流由24.733A降為19.037A，所節省電能為： P節=√3U(I1-I2)COSφ =√3*0.38*(24.733-19.037)*0.95 =3.5614KW (二)18.5KW回風機： 1、現行情況： I=24.2A U=0.38KV ，查<異步電動機最佳運行參數>，I3=24.692A COSφ=0.777 P3=√3UI3COSφ3 =√3*0.8*24.692*0.777 =12.628KW 2、改造后： COSφ=0.95 U =0.38KV P3=12.628KW I4= P3/(√3U COSφ) =12.628/(√3*0.38*0.95) =20.196A 3、在保持輸出功率不變情況下電流由24.2A降為20.196A所節省電能為： P節=√3U(I3-I4)COSφ =√3*0.38*(24.2-20.196)*0.95 =2.504KW (三)非生產情況下節能分析： 下班后，可將風機轉速降低，這時只需保持室內壓力及潔凈度即可。一般情況下轉速下降到20%時，最高運行效率幾乎不變，但節能效果卻非常顯著。 P=(K3*PN)/η 1)K=N/NN N:實際轉速 NN：額定轉速 ∵N∝f ∴K∝f 2)η：效率 3) P：電機所需功率 1、22KW送風機節能情況 頻率 50 49 48 47 P輸出 11.90 11.20 10.52 9.884 P節 0 0.699 1.372 2.016 頻率 46 45 44 43 P輸出 9.266 8.675 8.110 7.569 P節 2.634 3.225 3.790 4.331 頻率 42 41 40 P輸出 7.053 6.561 6.093 P節 4.847 5.339 5.807 2、18.5KW回風機節能情況 頻率 50 49 48 47 P輸出 12.628 11.89 11.17 10.49 P節 0 0.743 1.46 2.14 頻率 46 45 44 43 P輸出 9.83 9.21 8.61 8.03 P節 2.79 3.42 4.02 4.60 頻率 42 41 40 P輸出 7.49 6.96 6.47 P節 5.14 5.67 6.16 (四)節能效果計算： 1、工作時間節電量：(設工作時間為8小時，全年305天) (3.5614 2.504)*8*305=14799.58KWh 2、非工作時間節電量：f=45HZ (3.225 3.42)*16*305 (3.225 3.42)*24*60=41996.4KWh 3、全年節電量： 14799.58 41996.4=56795.98KWh 4、節約費用: 工作時間：14799.58*(0.5583*1.5 0.037 0.01)*0.5 14799.58*(0.5583 0.037 0.01)*0.5=6544.74 4479.09=11023.83元 非工作時間：41996.4*0.25*(0.5583*1.5 0.037 0.01) 41996.4*0.75*(0.5583*0.5 0.037 0.01)=19558.77元 5、全年節約費用： 11023.83 19558.77=30582.6元 6、投資費用:日立J300-150HFE 每臺售價為16000元(包含配電柜及其它附件)，調試費用為2400元，共須資金36800.00元。 7、投資回收期為：由上計算知，節約費用為30582.60元，投資費用為36800.00元，則投資回收期為： N=(36800/30582.6)*12=14.44月 三、注意事項： 1、變頻器雖然具有很好的節能效果，但初投資大，回收周期長； 2、轉速不能過低，避免電機過熱； 3、在變頻過程中應避免與設備產生共振 4、諧波損耗較大，電磁波干擾，必要加裝濾波裝置。 參考書： 1、《風機水泵調速節能手冊》 機械工業出版社 2、《變頻調速器在微機控制鍋爐補水系統中的應用》王大志著 節能雜志 3、《電動機最佳運行參數》 4、《變頻調速控制系統的設計與維護》 曾毅 張明著