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1、风机的电能平衡和节能措施1、概述一、 风机的分类 风机是用来输送气体和提高气体压力的生产设备，它把外界输入的能量转变为气体的动能和势能，使气体的能量提高。 按工作原理不同，风机可分为叶轮式和容积式两大类。前者包括离心式和轴流式风机，后者包括活塞式风机和旋转式风机。按排气压力的高低，风机可分为通风压力在0.15大气压力以下：鼓风机压力在0.153个大气压力之间；压缩机压力在3个大气压力以上等三大类。由于风机构造、排气压力不同，各类型的风机效率和测试方法亦不相同。本部分主要介绍离心式和轴流式通风机即压力比不大于1.15的风机的电平衡测试方法和电能利用率。 二、通风机的用电系统的构成 工厂企业中的通
2、风机大部分是使用电动机来拖动的，因此通风机的用电系统，可用能源串联图来表示，见下图：输入电能 输出的有效电能Wgg Wyx图中，元件1是电机；元件2是联轴器；元件3是通风机。因此通风机的总电能利用率为： 式中，Wyx用电系统的有效电能，kWh； Wgg用电系统的供给电能，kWh。 的另一种表达式为： 式中， ； ； 。三、 风机现场电能利用率的测试 鉴于风机的有效电能是有效电功率与使用时间的乘积，风机的有效电功率随着风机的工况（流量、全压)变化而变化，同时电能系统输入功率也会随着变化。因此在电能平衡测试中，往往用瞬时功率来计算。由于风机使用工况不同，相应的电能利用率或效率亦不同，可分为常用工况
3、下的电能利用率或效率和最大工况下的电能利用率或效率。为了分析风机用电系统的电能利用状况，提高用电系统的电能利用率，即，风机本身的效率是影响整个用电系统电能利用率的主要环节，因此我们在风机用电系统电能利用效率分析中首先应测出风机本身的效率，即。2、 风机的基本特性一、 风机的基本参数 1、流量气体在单位时间内通过风机的体积为体积流量，用符号Q表示，单位为,；也可用重量G来表示，单位kg/s, t/h。体积流量与重量流量的关系如下： G=Q式中，气体的密度，kg/m3当大气压力为760毫米汞柱，温度为20摄氏度时，空气的密度去1.2kg/m3 。 2、全压全压可理解为单位体积的气体经过风机后能量的
4、增加值，用符号P表示，单位为帕斯卡（Pa)、毫米汞柱（mmH2O)、千克力/米2（kgf/m2)。全压P可由下式得到： P=P2P1 式中，P1风机入口出的总压，Pa； P2风机出口出的总压，Pa 。气体的全压包括静压Ps及动压Pd，即 P1=Ps1+Pd1 P2=Ps2+Pd2静压是气体在流动过程中所体现出来的一种状态，可用压力仪表测出；动压与速度的平方成正比，即 Pd=0.5pv2。故风机的全压P可用下式表示： P=(Ps2-Ps1)+(Pd2-Pd1) 3、转速 风机叶轮每分钟的转动次数称为风机转速，用符号n表示，单位：转/分（rpm)。 4、有效功率和轴功率 气体在单位时间内从通风机中
5、所获得的总能量，称为有效功率（或理论功率），用符号Ne表示，单位：千瓦（kW)。 Ne=PQ 式中，P风机的全压，Pa； Q风机的体积流量，m3/s 气体通过风机是有一系列损失，如流动损失、泄漏损失和机械摩擦损失，因此原动机驱动的风机轴功率N应大雨有效功率Ne。 5、风机效率 风机的有效功率与轴功率之比称为风机的效率，用符号表示，即 二、 风机的特性曲线风机是输送气体的机械，其做功的大小如上文所述，可以用流量Q和全压P乘积的大小来反眏。在一定转速条件下，一台风机的Q与P之间存在唯一对应关系，这个关系画在纵坐标为P，横坐标为Q的曲线上，就成了风机的P-Q性能曲线。同样也可以做出流量Q与轴功率N、
6、效率的N-Q、-Q曲线，参见下图。 从性能曲线上可以知道风机在某一对应的P-Q值运行时将达到最高效率，这时的P、Q及值即为该风机的额定参数。由于风机在特定系统中运行，其流量将根据生产工艺的需要来决定，全压根据管道阻力来决定。当风机运行点落在低效区域或节流运行时，风机的运行就不经济了。因此，掌握和应用性能曲线，可以正确选择并经济合理地使用风机。 3、通风机运行效率的测试与计算 一、基本概念 本方法适用于电动机驱动的压比不超过1.15的离心式和轴流式风机，包括输送介质中含有低浓度粉尘的风机，但不包括输送物料的风机。 根据定义，通风机用电系统的电能利用率为： 在本次电平衡工作配套软件中，用户只要根据
7、实际情况，选择电机的类型与传动方式，填写运行数据，电机效率与传动效率即可由软件自行得出，所以风机的运行效率可根据下式求出： 对通风机运行效率的测试，目的是要了解该风机在固定管道系统中使用的好坏，为节电改造提供科学依据，以便采取相应措施，提高通风机的运行效率，达到节电的目的。现场运行效率测试不同于风机特性曲线的测试。对长期稳定在某一负载下运行的风机，通常只需测试在该工况下的效率。对于受生产及季节性影响而负载变化幅度较大的风机，应根据生产中所出现的最大、最小负载工况及常用工况分别测其效率。 二、测试仪器仪表介绍 1、压力测试仪表 作用在单位面积上的垂直力称为压力，压力份绝对压力和相对压力（表压力）
8、。所谓绝对压力就是指作用在单位面积上的全部压力P，等于表压力Pb与大气压力Pa之和。 用来测量大气压力的仪表叫气压表。用来测量气体介质压力的仪表叫做压力表。绝对压力小于大气压力时，其差值称为负压力或真空度Ps，测量负压力的表叫真空表。 在介绍压力测试仪表前，先要说明一下各压力单位的换算关系。常用的压力单位有帕斯卡、标准大气压、工程大气压、水柱高度、汞柱高度等。各单位换算关系如下表所示：单位名称工程大气压米水柱大气压毫米汞柱符号 Kgf/cmmH2OatmmmHg换算关系1100.96784735.560.110.0967873.5561.033210.332217600.001360.0132
9、0.001321 1） U型管压力计 U型管压力计是常用的测压显示仪表，由一根刻度标尺组成，在管里注入不同的测压液体。压力计测量的压力按下式计算： 式中，气体压力，Pa； 水的密度，1000kg/m3; g重力加速度，9.81m/s2 h液柱高度，m k测压液体与谁的密度比值。下表列举了常用测压液体与水的密度比值，供参考：侧压液体分子式密度比值水H2O 1乙醇（酒精）C2H8OH0.81汞（水银）Hg13.6四氯化碳CCl41.59 2） 倾斜式微压计 倾斜式微压计是实验室和工厂实验站用的携带式仪器，可测量200mm水柱以下气体的表压，负压或压差。配上皮托管可测量气体流速。3） 电子微压计 电
10、子微压计主要应用于各种管道内较小静压、全压、动压的测量。体积小、重量轻、现场测试准确、简便、快速。若配标准型、S型皮托管则能通过另外的计算，得出流速。 2、流量测试仪表 1）毕托管 毕托管是一个复合压力计，有两个同心管构成。测量时，将毕托管正对气流流动方向，管头部通孔测量气体的全压，管外周小孔测量气体的静压。根据上文所述，二者之差为该点气流的动压，并且气流的速度亦可求出： 再根据管道截面积F，可求得流量Q： 2） 集流器 当需要测量风机流量时，还可以在吸风口装设集流器来测量。集流器有弧形和锥形两种，其形状尺寸已标准化。通过测量集流器特定处的动压（全压与静压之差），同样可以得到气体流速，进而得到
11、流量。 3）手持式风量测速仪 在现场测试条件比较合适的情况下，可以采用手持式风量测速仪来测量风量。首先要选择比较好的管路，然后测出风速，再根据管路有效截面积和当时的环境温度进行风量计算，得到风量。 3、电参数测试仪表随着科技的进步，功率因数、电压、以及电流等参数的测量越来越方便。智能钳形电功率计，只要将电流钳，电压夹在电机供电线路上，根据电流互感等原理电功率计自身的微处理器即可测算出电流、电压、功率因数等参数，并可实时记录输出，十分方便。三、 测点的选择 通风机的测点位置应根据通风机的类型、工作方式并结合具体系统进行选择。 1、风量测点的选择 风量的测点应设在风机进气平直管道上或排气平直管道上
12、。直管长度至少应大于45倍管径长度，如现场无此条件，只能装在较短的管道上时，应增加测点数量。这里说的管径是管道的当量直径，对于圆管就是其直径，对于矩形管道其当量直径D为： 式中，a,b矩形风管的长和宽，mm。风量测点选定后，应按管道截面形状（圆形或矩形）和大小来确定纵横向测孔数量。对于圆形管道，首先把管道截面积等分成若干个环形，且所有环形共心；再平分圆环面积：画水平轴和垂直轴与圆环相交，交点即为各测点位置。不同直径管道的测点位置和测点数见下表：直径mm3004005006007008001000120014001600180020002400280032003600测点半径mmr147677995110126158190221252284319380442500570r2 82110137164192219274329384438493548656766879985r310614117721224728335442449556563570785099011301270r4126168210250293335418501585670
