风机节能潜力分析及主要对策

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1、Oizira风机节能潜力分析及主要对策风机产品的品种分为离心式压缩机、轴流式压缩机、离心式鼓风机、罗茨鼓 风机、叶式鼓风机、离心式通风机和轴流式通风机共七大类。虽然轴流式压缩机 和离心式压缩机的功率较大，如国内生产的轴流式压缩机的功率最大可达 38265kW，离心式压缩机的最大功率可达 16000 kW。但是台数很少，以风机分 会企业会员单位2005年度的统计数据为例，全年生产的离心式压缩机为159台，轴流式压缩机为 90台。而全年生产的各类风机总台数为 850770台，各占 总台数的比例分别为 0.186%和0.105%，可见其比例甚微。为此，可得出结论： 风机的主要产品应该是量大面广的通风

2、机。所以，风机产品的节能潜力分析和对 策，其重点亦放在通风机产品。1.1风机在节能中的地位和作用 据1990年不完全统计，全国风机的拥有量约 400万台，正在使用的约285万 台。这些风机绝大多数采用电机驱动，素有“电老虎”之称，因而风机的节能具 有十分重要的意义。据1982年原机械工业部调查，风机用电约占全国发电量的 10%;另据1988年原冶金部的规划资料，我国金属矿山的风机用电量占采矿用电 的30%;钢铁工业的风机用电量占其生产用电的 20%;煤炭工业的风机用电量占全 国煤炭工业用电的17%。冶金工业以沈阳冶炼厂为例，风机用电量占该厂用电的 25%。由此可见，风机节能在国民经济各部门中的

3、地位和作用是举足轻重的。1.2风机节能的国内外现状1.2.1国内风机节能现状1.2.1.1造成风机电耗过大的因素(1) 制造厂的因素 风机内效率低。国内风机行业生产的各类风机，大部分内效率较低。 风机系列型谱不全。由于风机，特别是通风机的系列型谱不全，用户选用风机 时在产品目录和样本上找不到适宜的品种和机号，因而被迫选用代用型号的风机，结果导致了多耗电能。 风机装置效率低。一是风机的变速机构比较落后，如V带、蜗轮副等还广泛应用于风机的传动上，使风机的传动效率低 ；二是调节方法比较落后，大部分还 是采用调节门调节。由于上述原因，尽管有的风机内效率较高(达86%),但其装置 效率并不甚高。非制造厂

4、的因素 风机的实际工作点偏离最高效率工况点。例如，由于通风工程设计者对管网阻力计算不准确，选用风机的人员又担心计算压力和流量不能满足工况需要，故选用过大的安全裕量，或者无适宜性能的风机规格可选而选用风机的高档性能或高 压区。结果，由于层层加码，造成所选用风机的额定风量远远超过工况实需风量。这时风机操作者只好采用插板或调节门节流来增加阻力，以求减少风量，使之符合工况要求。由于人为的阻力增加，致使风机使用效率低，导致浪费电能。 风机的配套电动机容量选取偏大。由于国产电动机的规格难以完全满足风机的配套，采购时往往选取高档额定功率的电动机，造成大马拉小车，降低了电动机的负荷率，浪费了电能。10izir

5、aWWW JjtUiNCaOM 管路系统设计不合理，增加了管网阻力，降低了风机使用效率 风机使用中采用了不适宜的或效率低的调节方法，降低了风机的调节效率。 管理不善。无严格、科学地开停机规定及措施，过早开机或过晚停机都将造成 电能的浪费。据某煤炭公司对148台矿井主通风机的调查，运行效率在 70%以上的占10%左 右;运行效率低于55%的竟达59%。据某钢铁联合企业的调查，通风机的平均运 行效率只有40%左右。某发电厂锅炉鼓引风机的最高运行效率只有67.5%,最低仅为45.2%。1.2.1.2国内在风机节能工作中采取的主要措施(1) 推广使用高效节能风机。改造低效的旧式风机，开发高效的系列化的

6、节能风 机，并在国民经济各个领域推广使用，是风机节能的根本措施。(2) 更换使用中的旧风机。对使用效率低又没有改造价值的风机，采取逐步淘汰 的措施。(3) 尽可能地采用经济性好的调节法。(4) 利用引进技术开发高效节能风机.经过20多年的努力，风机制造企业对此已做了大量工作。例如，上海鼓风机厂和沈阳鼓风机厂分别引进了德国TLI、公司和丹麦诺文科公司的动叶可调轴流通风机技术；成都电力机械厂和沈阳鼓风机厂 引进了德国KKK公司的静叶可调轴流通风机技术；武汉鼓风机厂引进了日本三 菱重工的动叶可调轴流通风机技术；广州风机厂引进了丹麦诺文科通风设备有限公司的轴流和离心通风机技术；石家庄风机厂引进了日本茬

7、原滨田送风机株式会 社NEW3S4个系列离心通风机产品技术及加工工艺技术；沈阳鼓风机厂引进了意大利新比隆公司MCL,BCL,PCL 3个系列的离心压缩机及日本日立公司 DH型 离心压缩机技术；陕西鼓风机厂引进了瑞士苏尔寿公司的轴流压缩机技术；长沙鼓风机厂引进了日本大晃机械工业株式会社的罗茨鼓风机技术。1.2.2国外风机节能现状1.2.2.1矿用通风机节能(1) 矿井主通风机节能。美国煤矿使用的主风机以轴流式为主，目前已大量采用运行中可以改变叶片角度的液压式动叶可调轴流式风机，节能效果好。德国以 TLT(Turbo Lufttechnik)公司为代表，采用液压式动叶调节的轴流通风机，其运行 效率

8、可保持在83% 88%。俄罗斯是以使用离心式矿井风机为主的国家。由于 致力于改进气动性能，使其最大静压效率从72%增加到88%，平均静压效率从52%增至 75%a(2) 矿用局部通风机(局扇)节能。以日本三井三池制作所为代表的低噪声混流式局 部通风机，可通过改变叶高和叶片安装角度获得所需要的性能。该风机的最高效 率接近80%,1.2.2.2电厂锅炉鼓、引风机节能国外电厂锅炉鼓、引风机以轴流式为主，其最低效率为84%，最高为90%.1.2.2.3烧结引风机节能日本茬原公司生产的叶轮直径为 5m的烧结引风机，其全压效率可达 %;俄罗 斯生产的烧结引风机最高效率可达 83%,1.2.2.4高温风机节

9、能英国Sirocco公司生产的高温风机，采用桨式叶轮(无盖盘径向直叶片叶轮)，其 全压效率可达75%。122.5排尘风机节能德国的研究结果表明，为避免积灰，叶片宜采用弧面或斜面，叶片角控制在380-580之内。其全压效率可达 87%。1.2.2.6曝气鼓风机节能瑞士苏尔寿公司生产的超大型离心式曝气鼓风机，其调节范围为额定流量的35% 一 107%，多变效率达82%。日本川崎重工株式会社生产的 GM型齿轮组 装式鼓风机，其调节范围为65% 100%，多变效率可达83%.1.2.2.7高炉鼓风机节能国外高炉鼓风机用的轴流式压缩机，多变效率最高达90%，采用全静叶可调机构 后使操作范围扩大到额定流量

10、的 55%一 110%,1.2.2.8离心式压缩机节能有代表性的多轴组装式压缩机是美国英格索兰公司制造的Ce nta。型压缩机，其等温效率可达74%。日本日立公司生产的DH型离心压缩机的等温效率已达 82%.日本神户制钢所在引进美国 VC型离心压缩机的基础上，经过改进制成了大流量 半开式三元叶轮，叶轮的绝热效率为 94%.1.3风机节能技术的发展趋势1.3.1通风机通过应用叶轮、蜗壳等元件的研究成果，以及进一步提高制造精度，力求使各种 通风机的效率平均提高5%一 10%。有的离心通风机已采用了三元叶轮，效率提 高10%;大型离心通风机出现了采用较大直径和较窄宽度叶轮、较高转速的高效 结构，其最

11、高效率可达87%以上;效率较高的轴流式通风机，最高效率已达 92%. 从而使产品本身就是节能产品。在运行中的调节节能方面，除了采用较先进的动 叶可调、双速电动机、液力藕合器及交流电动机的各种方法调速外，对大型通风机又出现了调速节能的新装置一 多级液力变速传动装置MSVD(MultiStageVariableSpeedDrive).1.3.2鼓风机未来将会大力开展节能型鼓风机的研制工作。如日本对蜗壳及叶轮等通流部分的 形状做了适当改进，有效地防止了涡流及流动分离的产生，其绝热效率比原来的 鼓风机提高5%一 10%;瑞士制造的大流量离心式鼓风机，每级均设有进口导叶， 其多变效率亦达82%;日本制造

12、的多级离心式鼓风机，采用进口导叶连续自动调 节后，节能率达20%;高速单级离心式鼓风机采用高周速、高压比、半开式径向 三元叶轮后，其效率可提高 10%;还有的在鼓风机主轴的另一端设有尾气透平， 回收尾气排放时的膨胀功来达到节能目的。高炉煤气余压回收透平发电装置 (Top GasPressureRecoverurbine,简称TRT装 置)，是利用高炉炉顶煤气压力能经透平膨胀做功，驱动发电机的能量回收装置。 该装置既节能，又符合环保要求。目前，该装置发展最快、水平最高的是日本。1.3.3离心式压缩机离心式压缩机将会越来越多地采用三元流动叶轮，使效率平均提高2%- 5%。如美国研制出的管线压缩机的

13、3种大流量三元叶轮，叶轮效率可达 94%- 95%;日 本的单轴多级离心压缩机的效率水平也进一步提高，其首级的大流量半开式三元 叶轮的绝热效率达94%.其调节方式将会更多地采用汽轮机或燃汽轮机驱动，以 改变转速来达到节能的目的。2、风机节能的途径与潜力风机节能的途径与潜力总体上可分为两大类一类是从产品设计角度来提高风机在设计点和变工况区的效率，尽量使风机本身就是节能产品；另一类是从产品现场实际运行的情况来尽可能地提高其实际运行效率 (有的称其为装置效率)。其总 目标都是减少功耗。从产品设计角度来挖掘风机节能潜力，其主要承担者是风机 制造厂、与风机专业有关的大专院校及科研院所。设计人员在设计风机

14、新产品时 最注重的性能指标就是效率(亦即节能)。从设计方面考虑，提高风机效率的方法 有多种，但最主要的措施有如下几点：(1)采用三元流动叶轮，可使在同等流量、 压力条件下的风机效率提高5% 10%;(2)新型风机设计好之后，为了验证其设计 效果，需要制造出风机模型进行试验，若达不到预期效率目标，还要做设计修正、 再试验，直至满意为止；(3)计算机技术普及之后，出现了模拟试验研究的计算流 体动力学方法CFD(Computation Fluid Dynamics)，只需重新计算一次即可评估改 进设计是否有效。虽然也需要一次性能试验，则是为了进一步验证所设计的产品 的性能。设计人员为了提高风机产品效

15、率，哪怕为 J提高1%一 2%，也要绞尽 脑汁，想尽各种办法。但这毕竟是余地很小，真正节能的巨大潜力还在广大风机 用户。为此，笔者侧重在用户使用过程中的节能潜力分析和对策方面。风机用户按风机的运行特征是恒速机组或变速机组分别归纳的节能措施如下。(1) 恒速机组高效风机替换低效风机；小叶轮换大叶轮；截短叶轮外径;减少级数，拆摘叶片减少 其数目;前(中、后)导叶控制，静叶可调；改变动叶安装角，动叶可调；台数组合控 制，串一并联；ON- OFF开关控制;进口或出口节流；变叶片宽度；变扩压器安装角； 联合调节及微机控制等。(2) 变速机组变频调速、调压调速、电磁调速、变极对数调速、串级调速 (或转子串电阻)、无 换向器电动机调速、蒸汽轮机或燃汽轮机等原动机的变速、 液力祸合器、液力调 速离合器、机电一体化装置(如微机控制等)、多级液力变速传动装置(MSVD)及 其它(如三角带传动等)。2.1管道安装结构设计与节能风机及其系统的节能取决于风机必须是高效率的 节能型风机；风机的运行工况必须在所预选的高效率工作区内。因而，必须精确 确定系统的阻力一流量关系，为风机给出正确的压力和流量值。2.1.1急变流场对管道截面上速度和压力分布的影响在气流转弯前后，特别是在 它的后面内侧，出现较大的涡区。流线