【正文】 羅茨風(fēng)機(jī)和葉氏風(fēng)機(jī) 。 （ 3） 壓縮機(jī) 指氣體經(jīng)風(fēng)機(jī)后的壓力升高大于 196120Pa，或壓縮比大于 的風(fēng)機(jī)。 （ 1） 流量 以字母 Q(q)表示，單位為 （升） l/s、 m3/s、 m3/h 等。 （ 3） 軸功率 由原動(dòng)機(jī)或傳動(dòng)裝置傳到風(fēng)機(jī)軸上的功率， 稱為風(fēng)機(jī)的軸功率，用 P表示，單位為 kW。對(duì)于幾何相似的風(fēng)機(jī)，不論其尺寸大小、轉(zhuǎn)速高低，其比轉(zhuǎn)速均是一定的。 圖 1 離心式風(fēng)機(jī)的性能曲線 圖 2 動(dòng)葉可調(diào)軸流風(fēng)機(jī)的性能曲線 5 圖 3 靜葉可調(diào)軸流 引 風(fēng)機(jī)的性能曲線 圖 4 動(dòng)葉可調(diào)軸流 送 風(fēng)機(jī)的性能曲線 6 由圖 圖 2 可見， 風(fēng)機(jī)性能曲線呈梳狀，隨著風(fēng)門（動(dòng)葉片）開大，風(fēng)機(jī)的出口風(fēng)量和風(fēng)壓都沿阻力曲線增大，其等效率曲線是一組閉合的橢元。 100％鍋爐負(fù)荷（ BMCR）時(shí)，葉片開度為 70％左右，相對(duì)于安裝角＋ 50； 100％汽輪機(jī)負(fù)荷（ THB）時(shí)，葉片開度為 65％左右，相對(duì)于安裝角00；這兩個(gè)點(diǎn)應(yīng)在風(fēng)機(jī)的最高效率區(qū)內(nèi)。 能滿足 TB點(diǎn)（鍋 7 爐風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)點(diǎn)），而 100％ MCR 點(diǎn)（鍋爐滿負(fù)荷連續(xù)運(yùn)行點(diǎn)）在低效率區(qū)，變工況時(shí)效率則更低，其平均運(yùn)行效率比動(dòng)葉可調(diào)的軸流風(fēng)機(jī)要低得多 。在滿足鍋爐設(shè)計(jì)點(diǎn)條件下， 100％ MCR 工況點(diǎn)位于高效區(qū)，平均運(yùn)行效率高，單風(fēng)機(jī)運(yùn)行時(shí)可滿足鍋爐 60％～ 80％負(fù)荷。 風(fēng)機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)的主要特點(diǎn) 葉片式風(fēng)機(jī)水泵的負(fù)載特性屬于平方轉(zhuǎn)矩型，即其軸上需 要提供的轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的二次方成正比。 nn? 。39。 )(nnPP ? 風(fēng)機(jī)與水 泵轉(zhuǎn)速變化時(shí)，其本身性能曲線的變化可由比例定律作出，如圖 4所示。n n 39。n n 39。 風(fēng)機(jī)變頻調(diào)速節(jié)能改造的發(fā)展和前景 由于 目前 絕大部分風(fēng)機(jī)都采用風(fēng)門擋板調(diào)節(jié)流量，造成大量的節(jié)流損耗，所以風(fēng)機(jī)若采用轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)，具有巨大的節(jié)能潛力。風(fēng)機(jī)變頻調(diào)速節(jié)能改造的發(fā) 展 前景 一片大好。 兩臺(tái)風(fēng)機(jī)（水泵）的運(yùn)動(dòng)相似是指兩臺(tái)幾何相似的風(fēng)機(jī)（水泵）通流部分各對(duì)應(yīng)點(diǎn)的速度三角形相似。因此，為使風(fēng)機(jī)（水泵）中的動(dòng)力相似，必須對(duì)應(yīng)點(diǎn)上的慣性力與彈性力（或壓力與密度）之比相等，慣性力與粘性力之比相等。η v/η ’v （ 21） H/H’=(D2/D’2)2ρ /ρ ’η m/η ’m (23) 式中帶“ ＇ ”與不帶“ ＇ ”分別表示兩臺(tái)相似的風(fēng)機(jī)（水泵）各自的參數(shù)。實(shí)踐證明，若兩臺(tái) 10 幾何相似的風(fēng)機(jī)（水泵）的線性尺寸 D2 與 D＇ 2相差不很大（例如當(dāng) D2(大 )/D’2(小 )≤ 3）時(shí)，且轉(zhuǎn)速 n 與 n＇ 也相差不大（例如當(dāng) ≤ ）時(shí)，則可近似認(rèn)為在對(duì)應(yīng)工況點(diǎn)η v=η ＇ v、η h=η ＇ h、η m=η ＇ m。 (n/n’)2對(duì)于同一臺(tái)風(fēng)機(jī)（水泵），當(dāng)輸送的流體密度ρ不變而僅轉(zhuǎn)速變化時(shí)，性能參數(shù)的變化關(guān)系式可由式（ 24） ~式（ 26）簡(jiǎn)化得出 : qv/q＇ v=n/n＇ (27) H/H＇ =( n/n＇ )2， p/p＇ =( n/n＇ )2 (28) P/P＇ =( n/n＇ )3 (29) 式（ 27） ~式（ 29）稱為比例定律。 應(yīng)該指出的是本題中的 n＇ /n=2＞ ，所以計(jì)算的結(jié)果可能會(huì)有一定誤差。 如何求出幾何相似風(fēng)機(jī)（水泵）之間的相似工況點(diǎn) 相似定律只適用于幾何相似的風(fēng)機(jī)（水泵）對(duì)應(yīng)工況點(diǎn)之間的關(guān)系，因此，在應(yīng)用相似定律之前，需要先找到對(duì)應(yīng)工況點(diǎn)關(guān)系。下面根據(jù)這一思路求相似工況點(diǎn)間的關(guān)系。若某泵在額定轉(zhuǎn)速 n 下某工況點(diǎn)的流量為 q＇ v，揚(yáng)程為 H＇ ，需要求當(dāng)轉(zhuǎn)速變化時(shí)，與其對(duì)應(yīng)的各相似工況點(diǎn)。 qv2 /(q39。 ) qvv22 注意： 1. 在填寫風(fēng)機(jī)的額定風(fēng)壓和實(shí)際運(yùn)行風(fēng)壓時(shí)，一定要注明是絕（對(duì)）壓力還是表壓力，他們相差一個(gè)大氣壓； 2. 這里所說的“壓力”，是一種習(xí)慣的叫法，實(shí)際指的是“壓強(qiáng)”：也就是單位面積上的壓力。 就拿離心式風(fēng)機(jī)來說， 可以在圖 3上畫一條阻力曲線，與不同風(fēng)門開度的特性曲線的交點(diǎn)即為不同風(fēng)門開度時(shí)的工作點(diǎn)，由各個(gè)工作點(diǎn)讀出的風(fēng)門開度、風(fēng)量 及風(fēng)壓的關(guān)系數(shù)據(jù)列于表 1，不同風(fēng)門開度 與風(fēng)量之間的關(guān)系 則畫于圖 8。并 且 可以看出，在 相同的風(fēng)門開度 （葉片角度）％時(shí)，離心式風(fēng)機(jī)的風(fēng)量最大，其次是靜葉可調(diào)軸流風(fēng)機(jī)，而動(dòng)葉可調(diào)軸流風(fēng)機(jī)的風(fēng)量最小。在知道了 不同工況的風(fēng)門開度時(shí)，就可以用查表的方法求出風(fēng)量和風(fēng)壓值，并以此 作為節(jié)能計(jì)算的依據(jù)。 離心式風(fēng)機(jī) 采用不同的擬合法時(shí)風(fēng)門開度與風(fēng)量 的關(guān)系 數(shù)據(jù)見表 4， 查表法和函數(shù)逼近法算出的風(fēng)門開度 /風(fēng)量的關(guān)系均畫 于圖 9。 表 4. 離心式風(fēng)機(jī) 采用不同的擬合法時(shí)風(fēng)門開度與風(fēng)量 的關(guān)系： 風(fēng)門開度（ o） 風(fēng)門開度（％） 風(fēng) 量（查表 ） 風(fēng) 量（開方 ） 風(fēng) 量（ sin a） 0 o ％ ％ ％ ％ 5 o ％ ％ ％ ％ 10 o ％ ％ ％ ％ 15 o ％ ％ ％ ％ 20 o ％ ％ ％ ％ 25 o ％ ％ ％ ％ 30 o ％ ％ ％ ％ 35 o ％ ％ ％ ％ 40 o ％ ％ ％ ％ 45 o ％ ％ ％ ％ 50 o ％ ％ ％ ％ 18 55 o ％ ％ ％ ％ 60 o ％ ％ ％ ％ 65 o ％ ％ ％ ％ 70 o ％ ％ ％ ％ 75 o ％ ％ ％ ％ 80 o ％ ％ ％ ％ 85 o ％ ％ ％ ％ 90 o ％ ％ ％ ％ 圖 9 離心式風(fēng)機(jī)使用不同的逼近方法時(shí)的風(fēng)門開度與風(fēng)量的關(guān)系曲線 不同風(fēng)量和不同控制方式時(shí)的軸功率： 由于現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù) 調(diào)查表中提供的風(fēng)機(jī)軸功率一般不是風(fēng)機(jī)的額定軸功率，而是電動(dòng)機(jī)的額定輸出功率；而用風(fēng)機(jī)的額定風(fēng)量、風(fēng)壓和效率來計(jì)算風(fēng)機(jī)的額定軸功率，又因?yàn)闆]有風(fēng)機(jī)效率數(shù)據(jù)以及給出的風(fēng)量和風(fēng)壓數(shù)據(jù)明顯有誤，所以也不是風(fēng)機(jī)真正的額定軸功率；即使有風(fēng)機(jī)的額定軸功率數(shù)據(jù)，由于鍋爐（窯 19 爐）的阻力曲線也不能精確計(jì)算，所以當(dāng)風(fēng)門全開時(shí)的風(fēng)機(jī)軸功率與其額定軸功率也會(huì)有出入：如風(fēng)道的阻力過大，則因?yàn)轱L(fēng)壓增大，會(huì)使風(fēng)機(jī)的軸功率超過其額定軸功率；反之如風(fēng)道 的阻力過小，則因?yàn)轱L(fēng)壓減小，而會(huì)使風(fēng)機(jī)的軸功率低于其額定軸功率 等等！ 因?yàn)楣こ讨胁环@樣的案例 ：有的風(fēng)機(jī)在風(fēng)門全開運(yùn)行時(shí)，其電動(dòng)機(jī)的電流還遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于額定電流；而有的風(fēng)機(jī)在風(fēng)門開度尚不到 50％時(shí)，其電動(dòng)機(jī)已因過載而跳閘了。所以一定要知道生產(chǎn)工藝所要求的最小風(fēng)壓，作為確定最低轉(zhuǎn)速的根據(jù)。 節(jié)能效果的計(jì)算 風(fēng)機(jī)的調(diào)速節(jié)能效果計(jì)算比較簡(jiǎn)單，由于風(fēng)機(jī)系統(tǒng)一般不存在反壓，所以風(fēng)機(jī)調(diào)速運(yùn)行時(shí) 消耗的 電功率可 以直接 用比例定律求得。 最準(zhǔn)確的是根據(jù)各種工況下的風(fēng)量、風(fēng)壓和電動(dòng)機(jī)電流數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算；其次是根據(jù)風(fēng)機(jī)的特性曲線以及風(fēng)門開度和電流數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，風(fēng)門開度決定節(jié)電率，而電動(dòng)機(jī)電流的大小則決定節(jié)電量； 最后就只能根據(jù)風(fēng)門開度數(shù)據(jù)用查表法和函數(shù)逼近法算出風(fēng)量來，然后根據(jù)風(fēng)量與轉(zhuǎn)速的一次方 成 正比， 軸功率與轉(zhuǎn)速的三次方成正比進(jìn)行計(jì)算了。試計(jì)算變頻調(diào)速節(jié)能改造后的節(jié)能 效果。 解： 首先確定調(diào)速范圍，風(fēng)機(jī)采用變頻調(diào)速時(shí)，風(fēng)門全開，全速運(yùn)行時(shí)輸出額定風(fēng)壓 22020Pa，根據(jù)比例定律，為保證最低風(fēng)壓 10000Pa 時(shí)的轉(zhuǎn)速為額定轉(zhuǎn)速的 ％，為了留有風(fēng)壓裕量，最低轉(zhuǎn)速取額定轉(zhuǎn)速的 70％（ 1036 rpm）， 變頻器的最低輸出頻率為 35Hz。 b） 80％ 負(fù)荷時(shí)風(fēng)門開度為 55％，由表 1 可查出風(fēng)量約為 83％，變頻調(diào)節(jié)時(shí)可在 83％轉(zhuǎn)速 （ ） 下運(yùn)行，此時(shí)的風(fēng)壓為 15150Pa，滿足最低風(fēng)壓要求。由表 4 可查得此時(shí)的電動(dòng)機(jī)功率為全風(fēng)量功率的 68％。 . 軸流式風(fēng)機(jī)的 節(jié)能 計(jì)算 軸流式風(fēng)機(jī) 是采用葉片（靜葉或動(dòng)葉）的安裝角來調(diào)節(jié)風(fēng)量的，靜葉調(diào)節(jié)的角度調(diào)節(jié)范圍較大（例如－ 70O～ +30O） ，而動(dòng)葉調(diào)節(jié)的角度調(diào)節(jié)范圍較小（例如－ 30O～ +20O） 。通過變頻器調(diào)速運(yùn)行，以滿足鍋爐風(fēng)量的要求。 靜 葉可調(diào)軸流式風(fēng)機(jī)的節(jié)能計(jì)算 例 3－ 3：某靜 葉可調(diào)軸流式 引風(fēng)機(jī)參數(shù)如下，試計(jì)算其節(jié)能效果。電動(dòng)機(jī)電流為 316A，則： 工頻運(yùn)行時(shí)的電動(dòng)機(jī)功率為： Pd1 ＝ 6 316 ＝ 2726 kW 如果采用雙引風(fēng)機(jī)變頻運(yùn)行，滿足 100％風(fēng)量要求時(shí)，葉片開度為 20％，單臺(tái)風(fēng)機(jī)的風(fēng)量為 57％，兩 臺(tái)的風(fēng)量為 114％，完全能滿足要求。 30 a) 機(jī)組在額定負(fù)荷（ 600MW） 運(yùn)行時(shí)，引風(fēng)機(jī)葉片開度為 58％，由表 可查得風(fēng)量為額定風(fēng)量的 81％，電動(dòng)機(jī) 電流為 284A， 功率約為最大 風(fēng)量時(shí)的79％，此時(shí)引風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速為 81％額定轉(zhuǎn)速，頻率為 Hz，則： 工頻運(yùn)行時(shí)的電動(dòng)機(jī)功率為： Pd1 ＝ 6 284 ＝ 2450 kW 變頻運(yùn)行時(shí)的電動(dòng)機(jī)功率為： Pb1 ＝ ( Pd1/) ＝ 1717 kW 節(jié)約的電功率為： 2450－ 1717 ＝ 733 kW 節(jié)電率為 : 733 kW/2450 kW ＝ ％； b) 機(jī)組在 90％額定負(fù)荷（ 540MW） 運(yùn)行時(shí)，引風(fēng)機(jī)葉片開度為 52％，由表 可查 得風(fēng)量為額定風(fēng)量的 78％，電動(dòng)機(jī)電流為 262A，功率約為最大 風(fēng)量時(shí)的 78％，此時(shí)引風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速為 78％額定轉(zhuǎn)速，頻率為 39 Hz，則： 工頻運(yùn)行時(shí)的電動(dòng)機(jī)功率為： Pd1 ＝ 6 262 ＝ 2260 kW 變頻運(yùn)行時(shí)的電動(dòng)機(jī)功率為： Pb1 ＝ ( Pd1/) ＝ 1553 kW 節(jié)約的電功率為： 2260－ 1553 ＝ 707 kW 節(jié)電率為 : 707 kW/2260 kW ＝ ％； c) 機(jī)組在 80％額定負(fù)荷（ 480MW） 運(yùn)行時(shí)，引風(fēng)機(jī)葉片 開度為 47％，由表 可查得風(fēng)量為額定風(fēng)量的 ％，電動(dòng)機(jī)電流為 244A，功率約為最大 風(fēng)量時(shí)的 76％，此時(shí)引風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速為 ％額定轉(zhuǎn)速，頻率為 Hz，則： 工頻運(yùn)行時(shí)的電動(dòng)機(jī)功率為： Pd1 ＝ 6 244 ＝ 2105 kW 變頻運(yùn)行時(shí)的電動(dòng)機(jī)功率為： Pb1 ＝ ( Pd1/) ＝ 1245 kW 節(jié)約的電功率為： 2105－ 1245 ＝ 860 kW 節(jié)電率為 : 860 kW/2105 kW ＝ ％； d) 機(jī)組在 70％額定負(fù)荷（ 420MW） 運(yùn)行時(shí)，引風(fēng)機(jī)葉片開度為 42％，由表 可查得風(fēng)量為額定風(fēng)量的 ％，電動(dòng)機(jī)電流為 228A，功率約為最大 風(fēng)量時(shí)的 74％，此時(shí)引風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速為 ％額定轉(zhuǎn)速，頻率為 Hz，則： 工頻運(yùn)行時(shí)的電動(dòng)機(jī)功率為： Pd1 ＝ 6 228 ＝ 1966 kW 變頻運(yùn)行時(shí)的電動(dòng)機(jī)功率為： Pb1 ＝ ( Pd1/) ＝ 1054 kW 31 節(jié)約的電功率為： 1966－ 1054 ＝ 912 kW 節(jié)電率為 : 912 kW/1966 kW ＝ ％； e) 機(jī)組在 60％額定負(fù)荷（ 360MW） 運(yùn)行時(shí)，單引風(fēng)機(jī)工作，葉片開度為 68％，由表 可查得風(fēng)量為最大 風(fēng)量的 50％，此時(shí)采用單引風(fēng)機(jī)變頻運(yùn)行已無意義，不但達(dá)不到節(jié)能效果，可能反而會(huì)費(fèi)能 ，因此必須雙風(fēng)機(jī)變頻運(yùn)行 。 礦山通 風(fēng)機(jī)的節(jié)能計(jì)算 礦山通 風(fēng)機(jī) 很多采用對(duì)旋式 靜葉可調(diào)軸流 風(fēng)機(jī)，目的是采用低轉(zhuǎn)速的電（風(fēng)）機(jī)，而產(chǎn)生高的風(fēng)壓，以滿足礦山通風(fēng)的要求。對(duì)旋式 軸流 風(fēng)機(jī)是用兩倍的軸功率產(chǎn)生兩倍的風(fēng)壓，而風(fēng)量不變，就像是兩級(jí)壓縮機(jī)一樣。 . 羅茨 風(fēng)機(jī)的節(jié)能計(jì)算 羅茨風(fēng)機(jī)的工作原理 羅茨風(fēng)機(jī)是利用兩個(gè)葉輪轉(zhuǎn)子在氣缸內(nèi)作相對(duì)運(yùn)動(dòng)來壓縮和輸送氣體的回轉(zhuǎn)壓縮機(jī)。兩轉(zhuǎn)子互不接觸，它們之間靠嚴(yán)密控制的間隙實(shí)現(xiàn)密封，故排出的氣體不受潤(rùn)滑油污染