离心风机的设计

一轴流通风机 风机是量大面广的通用机械产品；风机是利用一个或多个装有叶片的叶轮的旋转与气体或空气的相互作用来压缩和输送气体或空气的流体机械；风机是透平压缩机、透平鼓风机和通风机的总称。 　　在进口压力和温度分别为101.3kPa和20℃、相对湿度为50%的标准空气条件下，全压小于等于30kPa的风机称为通风机。 　　通风机主要有离心式和轴流式两大类。 　　在轴向剖面上，在叶轮中气流沿着半径方向流动的通风机为离心通风机；离心通风机为轴向进气径向排气。在轴向剖面上，气流在旋转叶片的流道中沿着轴线方向流动的通风机为轴流通风机；轴流通风机为轴向进气和排气。 通风机名称 代码 单位质量功　y kJ/kg 最大压力pmax(用于标准空气) kPa 分类 说明 低压 L 0＜y≤0.6 0.6＜y≤0.83 0.83＜y≤1.33 1.33＜y≤1.67 0≤pmax≤0.7 0.7＜pmax≤1.0 1.0＜pmax≤1.6 1.6＜pmax≤2.0 0 1 2 3 忽略通风机内空气密度的变化 中压 M 1.67＜y≤3 3＜y≤5.25 5.25＜y≤8.33 0.7＜pmax≤1.0 3.6＜pmax≤6.3 6.3＜pmax≤10 4 5 6 空气密度的变化是否忽略，取决于所要求的精度 高压 H 8.33＜y≤13.33 13.33＜y≤18.67 18.67＜y≤25 10＜pmax≤16 16＜pmax≤22.4 22.4＜pmax≤30 7 8 9 不可忽略通风机内空气密度的变化 透平压缩机 ＞25 ＞30 　　相比较而言，离心通风机压力大、流量小；轴流通风机压力小、流量大。轴流通风机的分类如下： 　　1)按压力分类 　　GB/T 19075-2003/ISO 1334.9：1999《工业通风机词汇及种类定义》中指出： 　　低压通风机的压比低于1.02，参考马赫数小于0.15。当处理标准空气时，其压升小于2kPa。 　　中压通风机的压比大于1.02而小于1.1，参考马赫数小于0.15，对应压升为2kPa至10kPa。 　　高压通风机的压比和压升大于上述值。 　　标准进一步指出：通风机叶轮依据其圆周速度将产生或高或降的压力，并定义了各种“通风机类型”的压力范围，即各类通风机在最高效率和最高转速时，通风机的压力不低于下表1-1中给定的值。在任何情况下，被定义的通风机压力应不超出通风机在最高转速时所产生的最大压力的95% 　　2)按轮毂比分类 　　按照轮毂直径与叶轮外径之比即轮毂比，轴流通风机有低压、中压和高压型式之分，这表示在给定的流量下，轴流通风机所产生的压力是低的、中等的或高。若轮毂比低于0.4则认为是低压(或低轮毂比)型轴流通风机，轮毂比大于0.71时，则认为是高压(或大轮毂比)型轴流通风机，轮毂比介于0.4～0.71之间的则被认为是中压(或中轮毂比)型轴流通风机。 　　3)按用途分类 　　轴流通风机应用广泛，按用途分主要有： 　　矿井轴流通风机:用于矿井主卷道通风的为矿井主轴流通风机(主扇)；用于矿井采掘工作面等局部区域通风的为矿井局部轴流通风机(局扇). 　　电站轴流通风机：用于火力发电厂为锅炉配套的轴流通风机，有送风机、引风机等。 　　纺织轴流通风机：用于纺织车间通风换气. 　　隧道轴流通风机：用于隧道通风换气。 　　消防排烟轴流通风机：高层建筑消防排烟之用。 　　冷却塔轴流通风机：与机力通风冷却塔相配套使用。 　　空冷器轴流通风机：与石油化工行业大量使用的空气冷却器相配套；是空气冷却器重要组成部分。 　　一般用途轴流通风机：用于工厂和建筑物通风换气或采暖通风。 　　特殊需用的轴流通风机：如舰艇、气垫船、内燃机车等使用的轴流通风机。 　　还有其它用途的轴流通风机，这里不再一一叙述。 　　4)按材质分类 　　可分为金属和玻璃纤维增强塑料(俗称玻璃钢)轴流通风机。 　　玻璃钢为现代复合材料的“元老”，具有轻质高强、耐疲劳、抗腐蚀、易成型等特点。在排送腐蚀性工业气体和潮湿空气上，玻璃钢风机得到了广泛地应用。 　　5)按调节方式分类 　　现代轴流通风机性能的最佳调节方式主要是通过调节叶轮叶片安装角度和调节叶轮转速实现，因此有调角风机和调速风机之分。在转速给定时，叶片安装角可以停机人工逐一调节或通过某种装置工人同步调节，亦可以在不停机时通过某种装置同步自动调节。调节叶轮转速是在叶片最佳安装角的情况下，通过某种装置或分级调速或无级调速。调角或调速风机适于变工况条件下选用。 　　6)按工作空间(或功能定义)分类 　　空气循环器或自由风扇：此种风机在自由空间工作，如民用的落地扇、台扇和吊扇等。 　　隔板安装的轴流通风机：此种风机安装于隔板或墙壁上，将空气从一较大空间或自由空间输送到另一较大空间或自由空间. 　　射流式轴流通风机：用于在一个空间内产生空气射流，且不与任何管道相连接的轴流通风机. 　　管道轴流通风机：此种风机与管道(网)系统相连接并在管道内工作；气流沿风机的轴线方向流入和排出，使其在管网内获得输送。 　　管道轴流通风机由于有不同的结构型式而有不同提法，了解并弄清楚其不同含意，对于管道轴流通风机设计很重要。1.2.1风机本体 　　轴流通风机本体由叶轮和导叶组成；其中导叶可以是前导叶，亦可以是后导叶，还可以是前、后导叶。 　　轴流通风机本体亦称作轴流通风机的级，还可称作轴流通风机的空气动力略图，简称气动略图。 　　轴流通风机的气动略图有多种型式。对于普通轴流通风机(与子午加速轴流通风机相比较而言)，主要有： 　　单级:单叶轮(R) 　　叶轮+后导叶(R+S) 　　前导叶+叶轮(P+R) 　　前导叶+叶轮+后导叶(P+R+S) 　　双级:叶轮+中导叶+叶轮+后导叶(R+C+R+S) 　　前导叶+叶轮+中导叶+叶轮+后导叶(P+R+C+R+S) 　　Ⅰ级叶轮+Ⅱ级叶轮，对旋(RⅠ+RⅡ) 　　上述略图如图1.1(a)～(g)所示。 　　图1.1普通轴流通风机常见的气动略图 　　1.2.2风机装置 　　轴流通风机装置是风机本体、电动机和辅助设备的总称。辅助设备包括进气箱、集流器、头罩、扩压器、扩散塔、消声器等，并按需要配置。 　　典型的轴流通风机装置如图1.2所示。 　　图1.2轴流通风机装置示意图 　　各组成部件的功能简述如下： 　　——叶轮 　　吸收电动机提供的能量并对气流做功，是轴流通风机的“心脏”。对于管道轴流通风机，由于叶轮前后的管道截面不变，气流的轴向速度不发生变化，叶轮的作用是使气流的压力提高。叶轮由轮毂和一定数量的叶片组成。每个叶片如同旋转的机翼。为了更好地发挥叶片的作用，输送空气时应具有最小的摩擦损失、气流分离损失和二次流损失等，从而提高叶轮的工作效率。 　　——导叶 　　气流通过叶轮时，由于叶片旋转的诱导作用，使气流产生与叶轮旋转方向相同的旋流(诱导)速度。设置前导叶，就是让气流通过它可预先产生一个与叶轮旋转方向相反的旋流速度(或称予旋速度)，此旋流速度与叶片诱导的旋流速度相抵消，从而使气流形成单一的轴向流动。由于予旋速度的产生，所以通过前导叶片的气流为加速减压过程。此外，通过改变前导叶的安装角度，尚可在变工况时起到调节流量的作用。后导叶一是可以消除流经叶轮后产生的气流的旋转，保证气流的单一轴向运动；二是把气流的旋转动能转变为压力能，提高风机效率。由于旋流速度的消失，所以通过后导叶的气流为一减速加压过程。 　　——集流器与头罩 　　集流器与头罩相结合，对于改善和保证均匀的入流条件、提高风机效率十分重要。 　　——扩压器 　　通常是包含中间整流体的环形扩压器，是用来回收出口动压并转变为静压、进一步提高轴流通风机装置静压效率的重要措施。 　　1.2.3管道轴流通风机的进口与出口 　　对管道轴流通风机上游进口和下游出口边界做出严格规定有利于风机或风机装置的设计及其性能的标定。 　　管道轴流通风机的进口指的是风机进口法兰处；若进口带有辅助设备、如集流器或进气箱等，则辅助装置的进口法兰处就是风机(装置)的进口。管道轴流通风机的出口指的是风机出口法兰处；若出口带有辅助设备、如扩压器或扩散塔等，则辅助设备的出口法兰处即为风机装置的出口。 二、无风道诱导风机通风空调系统设计计算方法 无风道诱导风机已经广泛应用于国内地下停车场，至仿已有近万中诱导风机使用在国内几百个地下停车场内，为改善地下停车场的空气品质，降低地下停车场通风系统的一次投资和运转费用起到了一定的作用。实际上，这种通风空调系统在国外，除了用于地下停车场的通风换气以外，在高大空间空调系统中也得到了广泛的应用，尤其是在日本应用工程很多，其中些典型应用实例引人注目。 　　2001的在广州国际会展中心的空调设计中，日本佐藤设计事务所在大面积的展览会场中，采用了无风道诱导风机空调系统，这是这种系统第一次在国内空调工程中应用，因此引起了国内空调界极大的兴趣，也引发了对这种系统在空调工程中可行性的激烈争论。 　　由于在广州国际会展中心的空调设计中，日方只提供了设计方案，而未提供设计所必需的计算资料，因此给国内设计人员的设计造成了很大的困难，同进也增加了这种能风空调系统神秘的色彩。为解决无风道诱导通风系统在空调工程应用过程中所缺少的设计计算资料，笔者从2001年中期开始，对这种系统进行了深入的研究，通过对其主要部件的改造，性能的测试，以及设计计算方法的研究，尤其是通过实际工程的实践，基本上掌握了这种系统工程空调工程的设计计算方法，为今后在国内空调工程中推广和应用这种先进系统提供一实用的设计参考资料。 　　 2 工作原理及系统的组成 　　 　　由文献[1]的分析可以知道，当空气由直径为D0的喷品，以送风速度V0向往一个不受周围界面表面限制的空间扩散时，由于射流边界与周围介质间的紊流动量交换，周围空气不断被卷入，沿射程方向，射流不断扩大，射流流量不断增加，射流轴心速度则逐渐衰减。如图1所示，无风道诱导风机空调系统的空调机组送出的空气不是像传统的空调系统那样，通过送风风道将经过处理的空气送到需要的地方，而是通过喷嘴直接送入空调空间，而诱导风机机组被置于射流主气流的流道中，当射流轴心速度下降时，利用诱导风机，使主气流获得新的动力，将处理过的空气送到指定的位置，通过改变诱导风机机组的送风口角度和方向，还可以调整冷、热气流的落差，防止了冷风过早进入工作区，导致人体不舒适，也解决了热风难以下送的难题，同时还可以使主气流转向，避免了送风死区的出现，减少了区域温差。 　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　图1 无风道诱导风机空调系统示意图 　　 　　目前可利用的诱导风机机组有两种形式，一种形式为：诱导风机机组有三个送风口，且送风口的位置有5个方向可以安 装，回风口置于机组后部和两侧上部，这种被称为TOPVENT? 2的诱导风机为瑞典ABB公司在日本的控股公司富列克特（Flkt）公司的专利产品[2]。另一种形式为：诱导风机采用上下角度分别可以调节30°的平面送风口，由于单机风口的宽度可以达到1800mm，因此可能形成很宽的平面射流，回风口可以设在机组后部，或者下部，这一产品已由笔者研制成功，并获得中国专 利。 　　 3 设计计算方法 　　 　　采用诱导风机替代传统的风道用于空调系统，其风险性远远大于常规有道空调系统，可能出现的问题是：①由空调机组送出的冷（热）风未能达到诱导风机处，就下落，结果在空调房间内出现明显的区域温差；②冷气流中途下落，导致明显的"吹风感"，引起人体不舒适；③送风不送到所有需要空调的区域，形成气流停滞区；④气流噪声问题；⑤热风下送总是。上述这些问题，归纳起来，在设计过程中需要解决的实际上就是：①气流组织计算问题；②气流组织形式问题。下面分别说明。 　　 　　3．1 气流组织计算 　　3．1．1 基本计算公式 　　虽然最近十年，CFD技术在气流组织设计中已得到一定的应用，但是由于影响因素繁多，其准确性沿无法替代以实验为基础的计算方法。国内外空调工程设计中采用的主要还是以实验为基础的计算方法。如图1所示，无风道诱导风机空调系统，实际上是多股喷口射流的叠加。气流组织计算的目的就是确定：①轴心速度衰减规律；②轴心轨迹，即射流落差；③轴心温度衰减规律。目前国际上使用的射流计算公式的形式基本相同[3～5]，主要区别在于通过实验得到经验系数不尽相同。 　　轴心速度衰减公式： 　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　（1） 　　 　　式中　V0--出风口平均风速，m/s； 　　　　　Vx--射程X处轴心速度，m/s； 　　　　　K1--轴心速度常数，无因次； 　　　　　A0--出风口有效面积，m2。 　　　　　X--射程，m。 　　非等温射流轴心轨迹，即射流落差计算公式： 　　 　　　　　　　（2） 　　式中　Y--射流轴心偏离水平轴之距离，m； 　　　　　a0--射流出口轴线与水平轴之夹角； 　　　　　y--系数，与风口形式和尺寸有关，y=0.47±0.06，无因次； 　　　　　K2--轴心温度常数，无因次； 　　　　　Ar0--阿基米德数。 　　轴心温度衰减规律： 　　 　　　　　　　　　　　　　　　　（3） 　　式中　TO--出风口送风温度，℃； 　　　　　TX--射程X处轴心温度，℃； 　　　　　TR--回风温度，℃； 　　诱导风机用于空调系统与用于通风系统时，最大的区别就是前者是非等温送风，而后者是等温送风，对于非等温射流，其射程、轴心轨迹、轴心速度衰减、轴心温度衰减都将受到阿基米德准数的影响[3]。虽然气流组织已经是一个很老的课题，但是目前可供工程设计使用的较准确的计算公式并不完善，例如非等温送风的轴心速度衰减就缺乏可靠的计算公式，因此对于非等温送风，目前国外仍然采用式（2）进行计算[3]。同时，采用什么样的公式进行计算尚存在较大的分歧。 　　3．1．2 轴心速度常数和轴心温度常数 　　在式（1）～（3）中，轴心速度常数K1和轴心温度常数K2对计算结果影响很大。K1国亦称风口特性系数、送风口常数。国内在进行射流轴心速度衰减计算时，同时采用另一个与风口有关的经验系数，被称不紊流系数a[6]，a和K1之间存在以下换算关系：a=0.42/ K1。轴心速度常数是一个与风口形式和具体结构有关的实验参数，它表示轴心动能损失[3]，对于一种形式的风口，轴心速度常数历来被看成常数，但是最近研究发现轴心速度常数并非常数，它还与送风口风速有关[3，7]。K1、a和K2虽然都是由试验确定的参数，使用简单，但是国内在计算过程中也存在一些问题：①式（1）有两种形式，当式（1）中的 采用DO替代时，公式中常数 应除去；②不同的风口采用相同的轴心速度常数，目前通用的速度衰减和射流轴心轨迹计算公式，已将喷口的轴心速度常数和轴心温度常数具体数值写入公式中，因此采用其他风口（如矩形风口，条缝风口，旋流风口等），仍采用这些计算公式，将导致明显误差；③轴心速度常数取值过大，部分厂家，为了商业利益，任意提高风口射程（即轴心速度常数），最近在国内会展类建筑的空调设计中这已是司空见惯的事。虽然各类手册和教科书都登载有轴心速度常数和轴心温度常数表，但是表中风口形式过于笼统，因此准确性较差，对于一种形式、尺寸一定的风口，一般最好通过实验来确定。表1是目前常用的轴心速度常数和轴心温度常数。 　　 　　常用风口的轴心速度和轴心温度常数 表1 　　　风口形式　 K1　 K2 VO=2～5m/s VO=10～50m/s 　 　圆形和方形喷口 5.0 6.2 　 　矩形喷口，长宽比<40[3] 4.1 5.3 　 　条缝喷口[3] 　 　 　 　格栅风口，净面积大于40%[3] 4.1 5.0 　 　穿孔板，净面积3%～5%[3] 2.7 3.3 　 　穿孔板，净面积10%～50%[3] 3.5 4.3 　 　喷口[3] 6.3～6.5　 4.9～5.1 　格栅风口[3] 1.8　 1.7 　　为了确保无风道诱导风机通风空调系统的可靠性，笔者委托国家空调设备质量监督检验中心对TOPVENT? 2型诱导风机机组和空调机组用DVN球型喷口性能进行了检测，图2为诱导风机用球型喷口的轴心速度常数K1和图3是DVN球型喷口的轴心速度常数K1的测试结果。 　　由图2和图3可以看出：①K1并非一个常数；②虽然诱导风机上的三个喷口形式、尺寸完全相同，但是由于安装部位和出风角度不同，K1不同；③射程超过6m之后，诱导风机喷口K1基本不变；④对于DVN球型喷口，出口速度增加，射程增加，K1减 少。 　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　图2 诱导风机机组球型喷口轴心速度常数K1 　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　图3 DVN型球型喷口轴心速度常数K1 　　 　　3．1．3 贴附射流的影响 　　诱导风机一般都是挂在天花下部，因此除了将喷嘴置于诱导风机的底部下送外，射流一般都会贴附在天花上，形成贴附射流，通常是将贴附射流视而不见为自由射流的一半，风口断面面积加倍，因此轴心常数等于自由射流的 ，即表1最大值6.2变成8.77。 　　对于贴附射流，人们最关心的是非等温射流的贴附长度，即射流分离距离，对于非等温附射流，式（4）是目前使用最广泛的一种计算公式[8]： 　　 　　　　　　　（4） 　　式中 xs--射流分离距离，m；ΔP--风口静压降，Pa。 　　 　　3．1．4 多股平行射流的影响 　　由于无风道诱导风机空调系统一般都是采用多台空调机组和多台诱导风机并列，因此实际上都为多股平行非等温射流，由式（5）可以看出[1]，多股平行射流的速度衰减慢于单股射流，射流射程加长。 　　 　　　　　　　　　（5） 　　其中l--喷口之间的间距，m。 　　比较式（1）和式（5）可以看出，多股平行射流与单股射流的区别在于前者多了一项 ，图4表示了4种不同喷口间距下，相同的射程时，两种射流轴心速度的差异，由图可知，当喷口之间的间距超过了2m时，两种射流的差异已经非常小。 　　3．1．5 设计计算方法 　　利用式（1）～式（4）和实验所得喷口轴心速度常数K1即可进行无风道诱导风机空调系统设计计算。设计步骤如下所述： 　　①根据送风量和空气分布器标准（JG/T-1999）规定：风口全压损失应不超过100Pa的原则，选择喷口的规格和数量；②利用式（4）计算喷嘴送风长度（轴心速度为0.5m/s）；③根据射流的出风夹角为22°的规律[3]绘制送风射流分布图；④考虑到非等温射流的影响，第一排诱导风机设置在0.8倍喷嘴送风长度xs之处，第一排诱导风机的数量按3m间距布置，诱导风机必须在送风气流范围内；⑤利用式（3）计算末端轴心温度Tx；⑥计算第一排诱导风机的送风长度（轴心速度为0.5m/s）； ⑦第二排诱导风机设置在0.8倍诱导风机喷嘴送风长度xs之处；⑧第二排诱导风机的数量仍按3m间距布置，数量同第一排；⑨第三排以后的诱导风机数量和间距同前；⑩分别计算射流末端轴心温度。 　　设计实例：空调机组风量5000m3/h，选择3个DVN400球型喷口（喉口直径398mm），间距2m，喉口风速度4m/s，出风速度12.1m/s时，全压损失95.4Pa，静压损失85.8 Pa，送风温度10℃，室内温度26℃，轴心速度为0.5m/s时送风距离为17m，第一排诱导风机布置在13m处，每排4台，第一排处轴心温度为25℃，第二排诱导风机布置在离第一排诱导风机6m处，每排4台。诱导风机共6排，排间距6m，台间距3m，总射程50m。最后一排轴心温度已经接近室温。以上计算结果与CFD模拟结果大致一致，主要区别是轴心温度的升高CFD模拟结果明显低于上述计算，原因可能是，由于是多股水平射流送风，除了最外侧的，射流边界卷吸的主要是送风射流，并非是像单股射流那样卷吸的是室内空气，因此轴心温度升高速度明显低于用单股射流公式计算的结果，这是无风道诱导通风系统用于空调系统中的一个新发现。 三、粉针车间空调风机节能改造工业设计论文 摘要：企业为了在激烈的市场竞争中处于优势地位，降低生产成本，提高效益一直是企业追求的目标。因此节能工作被视为企业降低生产成本的重要途径。我公司由于一直从事抗生素的生产，与此相关的设备中有大量的电机类设备，电机类负载用电量已占到我公司全部用电量的70%，近几年企业采取了有效措施，通过更换高效率电机，降低无功损耗，加强设备维护来节约用电起到了一定作用。但我公司设备中存在大马拉小车现象比较严重，而泵类、风机类负载尤其突出。近几年由于大功率电子器件在技术上取得了较大进步，变频器已被广泛应用于工业设备。变频器具有无级调速，高起动转矩，易于控制和良好的节能性等特点。本文从这方面出发浅谈变频器在空调风机上的应用。 关键词：风机 变频 节能 改造 我厂粉针车间空调风机使用Y180L-4 22KW电机和Y180M-4 18.5KW电机各一台。为保证室内空气洁净度的要求，每天24中时运行，周六、周日仍正常运行。造成了风机在不生产期间仍在工况下运行，浪费严重。又因风机容量较大，在正常生产情况下电机运行电流仅为24A，实测负荷率为50%，风机机组效率为37%，运行效率低，进一步加大了浪费。 近段时期粉针车间开工较足，这一问题日益突出，为解决这一问题并从长运考虑，决定选用变频器改造现有设备。只所以选用变频器是因为： 1、变频器具有节电效果明显，调速平稳，易于实现控制等优点； 2、为了突出节能效果，在粉针车间下班后，将风机转速调低，可进一步节能(一般情况下风量降低为80%，节能达50%)，但仍保证生产车间各室符合工艺要求，如压力，洁净度等，这一数据须在设备安装后进行测试，如果用有级调速很难实现风机在晚间运行在最佳状态。而变频器由于在低速情况下有很好的转矩特性，又可实现无级调速，易于实现上述要求。 一、变频器容量的选择： 粉针车间空调风机在正常情况下运行电流为24A，负载率为50%，而变频器在驱动风机、水泵类等减转矩负荷时可以用较小容量变频器驱动大容量电机 ，这时只须保证电机额定电流小于变频器在变转矩情况下输出的额定电流。(变频器实际输出容量小于变频器容量) 现以22KW送风机为例进行计算： (一)实际运行情况： I=24A(实测) U=0.38KV 查<异步电动机最佳运行参数表> I=24.733A COSφ=0.7312 In=42.5A P1=√3UICOSφ =*0.38*24.733*0.7312 =11.90K 正常情况下电机实际输出功率为11.90KW。 (二)变频器装置的容量 PVD=KPn(N/Nn)3 <风机水泵调速节能手册> N：实际转速 <变频调速器在微机控制锅 炉补水系统中的应用> Pn：电机实际输出容量 K：装置容量综合系数 1.15 PVD：变频器容量 PVDMAX=1.15*11.90*1=13.865KW (三)变频器选型： 现今变频器以国外进口为多。如日立、丹佛斯、伦茨、ABB等，性能高但价格高。国产变频器价格低，性能稍差。日立J300变频器在同类进口变频器中价格较低，采用无速度传感器矢量控制，具有高起动转矩，且具有适合风机、水泵的自动节能运行。较为合适。 型号为：日立J300-150HFE 变转矩时：UN=380V IN=44A PN变=15KW 由以上计算可知：IN变频器>IN电机 PN变>PNDMAX 因此选用J300-150HFE 15 KW变频器可满足要求。 (四)回风机18.5KW 选用J300-150HFE 也可满足要求，计算略。 二、节能效果： (一)22KW送风机： 1、正常运行情况下电机所需容量：P1=11.90KW 2、改造后：(设电机输出功率保持不变) COSφ=0.95 U=0.38KV P1=11.90KW I2=P/(√3U COSφ) =11.90/(√3*0.38*0.95) =19.0366A 3、在保持输出功率不变的情况下电流由24.733A降为19.037A，所节省电能为： P节=√3U(I1-I2)COSφ =√3*0.38*(24.733-19.037)*0.95 =3.5614KW (二)18.5KW回风机： 1、现行情况： I=24.2A U=0.38KV ，查<异步电动机最佳运行参数>，I3=24.692A COSφ=0.777 P3=√3UI3COSφ3 =√3*0.8*24.692*0.777 =12.628KW 2、改造后： COSφ=0.95 U =0.38KV P3=12.628KW I4= P3/(√3U COSφ) =12.628/(√3*0.38*0.95) =20.196A 3、在保持输出功率不变情况下电流由24.2A降为20.196A所节省电能为： P节=√3U(I3-I4)COSφ =√3*0.38*(24.2-20.196)*0.95 =2.504KW (三)非生产情况下节能分析： 下班后，可将风机转速降低，这时只需保持室内压力及洁净度即可。一般情况下转速下降到20%时，最高运行效率几乎不变，但节能效果却非常显著。 P=(K3*PN)/η 1)K=N/NN N:实际转速 NN：额定转速 ∵N∝f ∴K∝f 2)η：效率 3) P：电机所需功率 1、22KW送风机节能情况 频率 50 49 48 47 P输出 11.90 11.20 10.52 9.884 P节 0 0.699 1.372 2.016 频率 46 45 44 43 P输出 9.266 8.675 8.110 7.569 P节 2.634 3.225 3.790 4.331 频率 42 41 40 P输出 7.053 6.561 6.093 P节 4.847 5.339 5.807 2、18.5KW回风机节能情况 频率 50 49 48 47 P输出 12.628 11.89 11.17 10.49 P节 0 0.743 1.46 2.14 频率 46 45 44 43 P输出 9.83 9.21 8.61 8.03 P节 2.79 3.42 4.02 4.60 频率 42 41 40 P输出 7.49 6.96 6.47 P节 5.14 5.67 6.16 (四)节能效果计算： 1、工作时间节电量：(设工作时间为8小时，全年305天) (3.5614 2.504)*8*305=14799.58KWh 2、非工作时间节电量：f=45HZ (3.225 3.42)*16*305 (3.225 3.42)*24*60=41996.4KWh 3、全年节电量： 14799.58 41996.4=56795.98KWh 4、节约费用: 工作时间：14799.58*(0.5583*1.5 0.037 0.01)*0.5 14799.58*(0.5583 0.037 0.01)*0.5=6544.74 4479.09=11023.83元 非工作时间：41996.4*0.25*(0.5583*1.5 0.037 0.01) 41996.4*0.75*(0.5583*0.5 0.037 0.01)=19558.77元 5、全年节约费用： 11023.83 19558.77=30582.6元 6、投资费用:日立J300-150HFE 每台售价为16000元(包含配电柜及其它附件)，调试费用为2400元，共须资金36800.00元。 7、投资回收期为：由上计算知，节约费用为30582.60元，投资费用为36800.00元，则投资回收期为： N=(36800/30582.6)*12=14.44月 三、注意事项： 1、变频器虽然具有很好的节能效果，但初投资大，回收周期长； 2、转速不能过低，避免电机过热； 3、在变频过程中应避免与设备产生共振 4、谐波损耗较大，电磁波干扰，必要加装滤波装置。 参考书： 1、《风机水泵调速节能手册》 机械工业出版社 2、《变频调速器在微机控制锅炉补水系统中的应用》王大志著 节能杂志 3、《电动机最佳运行参数》 4、《变频调速控制系统的设计与维护》 曾毅 张明著