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1、温度对风机选型及运行的影响王智(中石化集团兰州设计院，兰州，730060)内容摘要 通过分析风机在冬季及夏季不同的运行特性，论述了使用温度对风机选型及运行的影响以及风 机在运行时应注意的问题。风机是电厂设计中常涉及到的设备，使用的范围很广。若风机发生故障，会影响锅炉的正常 运行；同时，风机本身消耗的电量很大。因此，根据风机的原理、结构及运行特性，合理选择风 机，对实现节能、安全、高效生产有着不容忽视的重要意义。一、选择风机的原则风机选型时，首先要确定系统所需的流量和风压。由于风机样本中流量和风压等性能参数通 常都是以正常状态给出的，所以须将使用条件(如输送流体的温度、密度、工作点的大气压等)
2、下系统所需的流量、风压等参数换算到正常状态，依此选择风机。通风机的正常状态，通常是指在温度20弋，大气压强O.IOIMPa时，输送相对湿度50% ,密度 1.2kg/m3 的干净空气。在风机选型时，当输送介质的温度、密度、使用地点大气压与正常 状态不符时，必须进行如下换算：对流量而言，不同条件下的参数值是相等的，即Q1 = Q 2式中：Q样本中正常状态下给出的流量(m3/s)，据此进行选型；Q2 使用条件下系统所需的流量(m3/s)。对风压而言，不同条件下的参数值的换算关系为：P 二 P . 101325 . t + 273 二 p 丄12 p2932 pa2式中：P样本中正常状态下给出的风压
3、(Pa)，据此进行选型；P2 使用条件下系统所需的风压(Pa)；Pa 当地大气压(Pa)；at 使用条件下风机进口处的气温(C)P n 空气在正常状态(温度20C,大气压O.IOIMPa )下的密度，其值为1.2kg/m3 ;P 2 空气在使用条件(温度t,大气压Pa )下的密度(kg/m3)。根据P的值以及风机的用途，即可确定风机的型号、机号和转数。对于输送室外空气、全年运行的通风机，由于冬季与夏季的温差很大，不同的使用温度在选型时采用的风压不同。在某些要求通风机质量流量恒定的场合，由于温度不同，空气密度和风机 的体积流量也不同；同时，体积流量的变化又引起流体流速的变化，会引起管道阻力和使用
4、条件 下系统所需的全压变化。这样，由于选择不同的使用温度，会选出不同型号的风机。二、不同使用温度对风机选型和运行的影响一般认为，在进行选型计算时，使用温度应采用年平均温度。以下将不同温度对风机选型的 影响及同一台风机在不同使用温度下运行的特点做以讨论。首先进行下述假设：1风机装置要求质量流量恒定。即Q0p 0为常数，其中Q为标准状态即温度oc,大气 压O.lOIMPa时的流量(m3/s) ; p 0为标准状态下的流体密度，对空气而言为1.29kg/m3。2、不考虑风机装置的静阻力，只考虑动阻力，即风机的全压只是克服整个管网的阻力损失， 此值与流量平方成正比。式中：p RQ pg 申 一-使用条
5、件下系统所需的风压(Pa);-管网的阻力损失(Pa);-管网内的流量(m3/s);-流体在使用条件下的重度(N/m3), p为流体的密度，g为重力加速度; -管网综合阻力系数(S2/m5)3、不考虑风量及风压的备用系数 由上述假设，可以得到1冬季时风机在管网中的运行工况(以角标w表示)Q =Q p /pw00 w.R =P gPQ2 = (gPQ2 P 2)f Pwww00w式中：p为在使用温度tw (冬季温度)时使用地点的空气密度。 wQ = Q P Ps00 s .R = (gPQ2 P2) Ps ,00s2、夏季时风机在管网中的运行情况(以角标s表示)式中： P为在使用温度ts (夏季温
6、度)时使用地点的空气密度。3、依冬季运行工况选型的风机参数(以角标wn表示)Q = Q = Q P /Pwnw .001 w1p = p p . p = VpQ2 p p / p 2 该风机在夏季运行时的工况点(以角标WS表示)wnQ = Q =(Q p / pwswn I 00 w .R 二 P 二 gPQ2 p 2 巾p 24、依夏季运行工况选型的风；机参数(以角标sn表示)Q = Q = Q P 浓Psn = Psp 詁丄张Q 2 p 2 丿p .p 2 该风机在冬季运行时的工况点(以角标sw表示)Q =QswsnR 二 Pswsw5、依平均使用温度选型的风机参数（以角标mn表示）Q =
7、 Q P : PP =伙Q对同一管网系统，夏季运行时要求的风量为冬季运行时的1.165 倍，夏季运行时的风压 为冬季运行时的1.165倍。 若以冬季运行工况选择风机，则该风机在夏季运行时存在风量不足，风压不够的缺陷。 风量仅为所需风量的85.8%，风压仅为所需风压的73.7%。即使在风机选择时考虑有风量5% P2丿P沖2式中：p为在平均使用温度 tm时使用地点的空气密度。该风机在夏季运行时的工况点（以角标ms表示）Q = Q p . pmsmn I 00 m -R 二 P 二 gPQ 2 p 2 巾.p 2该风机在冬季运行时的工况点（以角标mw表示）Q =Q = Q p Pmwmn I 00
8、mlR 二 P 二 gPQ2 p 2 巾.p 2mw mw00 w m三、风机选择中若干问题分析以兰州地区为例，冬季最冷月平均气温为-13TC,平均大气压0.0856MPa，空气密度为 1.144kg/m3 ；夏季最热月平均温度为27C,平均大气压0.0848MPa，空气密度为0.982 kg/m3 ； 年平均温度为8.9C,年平均大气压为0.0847MPa，空气密度1.044 kg/m3。经过计算，可以作 出不同使用条件下风机的特性曲线P-Q及管网系统的管网特性曲线（管道阻力曲线）R-Q曲线。 P-Q曲线与R-Q曲线的交点即为风机运行的工况点。如下图所示。图中：Rw-Qw , Rs-Qs分别
9、为管网在冬季和夏季的管网特性曲线，Pwn-Qwn为按冬季运行工 况选择的风机特性曲线。Pw-Qw为该风机在冬季运行时的特性曲线，Pws-Qws为该风机在夏季运 行时的特性曲线。其余依次类推。该性能曲线有下列特点（以兰州地区为例）：10%和风压10% - 20%的备用系数，也不能满足生产的需要，故以冬季温度选择风机是不可取 的。3、若以夏季运行工况选择风机，则该风机在冬季运行时则会存在风量过大、风压过大的弊 病。风量为所需风量的1.165倍，风压为所需风压的1.358倍。功率则为所需功率的1.582倍。 为了满足生产的需要，必须采用工况调节措施，从节能角度考虑，用夏季气温选择风机也是不可 取的。
10、4、以平均温度选型的风机，运行在夏季时，风量比所需风量少5.9% ，风压低11.5% ，运行 在冬季时，风量大10%，风压高 20%。综合分析，风机选型时用年平均是可取的。如果设计时 缺少年平均温度的数据，也可采用冬季与夏季的平均温度进行计算。5、同一台风机，冬季运行时的流量与夏季运行时的流量相等，但冬季运行时风压和轴功率 比夏季大 1.165 倍。由于在选择风机时一般对风量和风压考虑了一定的备用系数，故用平均温度选型的风机可以 满足夏季生产的需要，只是在冬季运行时，需要考虑工况调节措施，使工况点与实际需要吻合， 其经济性比用夏季运行工况选择的风机要好。综合考虑，风机选型时用年平均温度进行参数
11、换算 是可取的。至于备用系数的值则应根据当地的气象条件选取，并确保风机在夏季能达到生产要求 的压力，冬季运行时电机又不会过载。对同一管道系统夏季运行时风量大、阻力大，冬季时则风量小、阻力也小，这正好与风机的 工作特性风量大时风压小，风压小时风量大相反。因此，依靠风机自身的调节难以保证正常 工作。在实际运行中，可采用以下调节方法，使工况点按外界实际需要改变。1、安装风门：改变风门开度以改变管网阻力，从而改变管网特性，实现调节。其特点是简 单方便，但因有节流损失，故经济性较差。2、安装进口导流器：改变导流器叶片安装角，通过改变风机性能及管网特性，实现调节。 其特点是结构简单，调节方便，但仍有节流损失，不过经济性比出口风门调节好。3、安装变速设备或传动机构，如液力耦合器、调速电动机等，通过改变转速来改变风机性 能进行调节。相应的工况点可按比例定律来换算，无附加调节损失，调节效率高，但设备费较高。在具体工程中采用何种方法，视具体情况综合考虑确定。作者简介 王智，女， 1971年11月25日生，浙江大学毕业，工学学士。730060甘肃省兰州市西固区中石化集团兰州设计院工作，助理工程师
