高效风机的节能运行方式研究

第29卷第8期2014年8月宿州学院学报JournalofSuzhouUniversityVoI．29，No．8Aug．2014doi：10．3969／j．issn．1673—2006．2014．08．027高效风机的节能运行方式研究周海军，程相文卜1．河北联合大学机械工程学院，河北唐山，063009；2．冀东发展集团专用车有限公司，河北唐山，063000摘要：为实现节能减排，以唐山冀东水泥股份有限公司生产线上的风机为倒，研究风机的运行方式和运行状态，确定其工作运行曲线的最高效率点．从而采用变转速法、叶轮切割与加长等方法加以调节，将风机控制在高效工作状态附近运行，以达到节能的目的。关键词：风机效率；变转速法；叶轮切割；叶轮加长中图分类号：TP273文献标识码：A文章编号：1673—2006(2014)O8—0O88一O3为响应国家节能减排政策，很多高耗能产业都进行了节能改造。唐山冀东水泥股份有限公司的大部分下属生产公司也对很多高耗能的风机进行了改造，但是，高效风机的采用并不等于实现了节能。实际运行工况下，风机只有位于性能曲线的最高效率点附近，才能真正实现节能。在实际运行中，如果工况是变化的，则需观测实际工况是否大部分或全部处于性能曲线的高效区域内，如何对风机型号、实际运行工况正确选择以及如何改变风机的运行和管网特性来调节工况，对风机的节能至关重要。1影响风机性能的因素风机性能曲线上每一个点都对应一个工况，但风机在管网系统中运行时，究竟在哪一点工作，这不仅取决于风机本身，还取决于与其配套的管网系统，也就是说，实际工况点是由风机性能和管网系统性能共同决定的。因此，为确定风机的实际工况，还需要研究管网性能曲线。1．1管网性能曲线管网性能曲线是表征流体在管网系统中通过的流量与所需能量之间的一定关系的曲线。管网性能曲线表明：对一定的管网系统来说，通过的流量越多，需要外界提供的能量越大；管网性能曲线的形状、位置取决于管网装置、流体性质和流体阻力。1．2风机工况点如果将某一转速下的风机性能曲线和管网性能曲线按同一比例绘于同一坐标图上，则两条曲线交与点，M点就是风机在该管网系统中运行的工况点，如图1所示，其中P表征压力，R代表阻力，Q表示流量。2调节节能原理及方法实际上，现场风机并非处于设计工况下工作，而是在变工况下工作。因此，为了满足用户要求，需要对风机的工况进行调节。但是，即使做出调节，也不等于节能。在实际运行中，只有将有效的调节与节能技术结合起来，才能实现风机稳定的工作状态，既能收稿日期：2014—06—12基金项目：河北省自然科学基金项目(F2O122O9015)。作者简介：周海军(1977一)，河北唐山人，在职硕士研究生，主要研究方向：机械设计与运行。*通讯作者：程相文(1963一)，河北唐山人，博士，教授，主要研究方向：数字化设计与制造。谷，2014(1)：10—11[5]詹鹏飞，刘兆峰，吕红丽，等．杳鲍菇温室开关式空调的无静差模糊控制器设计与试验[J]．农业工程学报，2013，29(1O)：219-224[6]王耀辉，强天伟．PID控制原理简析[J]．洁净与空调技术，2013(3)：79—82[7]廖常初．PID参数最通俗的解释与参数整定方法口]．电气时代，2012(1)：9O一9488[8]丛自龙，袁朝辉，杨芳．基于模糊自适应PID控制的定位系统设计口]．机床与液压，2013(7)：138—140[93吴登国，李晓明．模糊参数自整定PID控制器的仿真研究[J]．电气传动自动化，2013，35(3)：7-10[10]李春玲，石季英，武艳辉，等．模糊控制的扰动观察法在光伏MPPT中的应用口]．电气传动，2013，43(2)：61—64(责任编辑：汪材印)_PRP2020l0图1风机性能曲线和管网性能曲线同比示意图最大限度地实现节能目标，又能满足用户对流量和压力的需求，所以节能与调节是息息相关的。如果仅达到用户对流量压力的要求而不顾节能效果，甚至连用户要求都不能达到的调节，不能认为是有效的调节；只有真正实现有效的调节，才能保障设备稳定工作范围的扩大，防止喘振，从而满足用户要求，实现最大限度的节能。工况点的变化可以由改变管网曲线，或改变风机特性曲线，或同时改变二者来实现，具体调节依据如下。2．1相似定律同一系列的风机必定相似，同一台风机在不同密度、不同转速时的性能也满足相似定律。根据相似定律，控制和预测风机的性能参数是最普遍，也是最有价值的。根据相似定律，同一系列风机的流量Q、压力P、叶轮直径D、转速，z、密度P及功率Ⅳ具有以下关系l1：一f1‘Q2ID2／，22一。㈤一。2．2恒速调节的节能原理若采用改变管网特性曲线法调节，则由于风机产生的压力全部用于克服进、排气管路的压力损失和进、排气时的压差以及出口动压，则将管网阻力特性表示为：