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风机节能潜力分析及主要对策(二)

作者:   日期:2017-09-27  来源:  关注:9

        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-流量关系,为风机给出正确的压力和流量值。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。流线弯曲受离心力的作用,破坏了缓变流条件,静压沿截面不再为常数,流速沿截面的分布就不均匀。在转弯处装设导叶能迫使气流沿内壁流动,从而防止了附面层脱体与涡流的产生。这样,既可使流速沿截面的分布均匀,又可减少阻力。②急变流场对风机性能的影响,风机使用现场常用的调节装置有闸门、蝶阀等。除全开外,在它们之后都将出现涡区。开度越小,涡区越大,而且在主流区严截面上的流速分布也将出现严重地不均匀。        

        风机的运行调节与节能:根据流体力学理论,气体的流动过程将伴随着损失。例如,气体流过节流装置后,气流的压力会相应减少,也就是他们损失了风机的有用功。由于这一切都是在风机输送气体的过程中发生的,也就是浪费了风机的能量。        

        风机工况点是风机在某一转速下的性能曲线与管网阻力特性线的焦点。风机实际运行时,并非永远停留在设计工况点上。它将随用户的需求或外界条件的变化而变化,也就是风机实际上处于变工况下工作。要想使风机的风压或风量达到某一目标值,就需要对风机或管网进行为人为地控制,亦称调节。通过有效地调节,实现在保证风机能够稳定工作的条件下,既要满足生产对流量或压力的要求,又能最大限度地节能。简言之,调节的目的就是满足性能要求,扩大工况,实现节能,防止喘振。           风机采用不同的调节方式都可达到同一目的,但节能效果各不相同。根据理论分析及时间证明,可得如下4个方面的结论。(1)对于鼓风机和压缩机,出口节流调节方式耗功最多。尽管相对流量Qr减少时,功率亦相应减少。如当Q=0.65Q0时,所对应的功率减少到原来的80%左右,但与其它调节方式相比,耗能仍居首位。(2)如果相对流量变化不大时,几种调节方式耗功差别不大,甚至不仅不节能,反而因调节装置的存在多耗功。(3)一般来说,调节深度越大,节能效果越显著。因此,要慎重选择调节方式,以期获得最大效益。(4)变速调节曲线接近理想曲线。所以,变速调节方式优越,特别是采用变频电动机调速的节能方案为最佳,但需要增设变频装置。对于中小容量的变频调速建议积极试用;由于大容量高电压变频调速装置价格较高,应结合具体情况,综合比较,决定取舍。总之,既要考虑调节性能,也要考虑设备初投资、可靠性及经济性等,全面评价调节方式的优劣。         

        管网的合理配置与导流叶片:管网的合理配置和节能息息相关,管网布置得好坏,会直接影响到风机性能的发挥。现场中,管网配置不合理现象主要表象在以下几个方面①多余的管件和流场的急变。管网是一个与风机用管件直接相接的管路系统,其中往往存在不少多余的管接头、弯头、三通及阀门等管件;在气流流动中也存在不少合理的流通截面,如突然扩大、突然缩小、突然分流、变向或急转弯等。②漏风。在现场,漏风不仅是毫无意义的浪费,同时也是一个噪声污染源。漏风的原因多种多样,有的是工艺本身缺陷所造成的。在通常管网中,泄漏多发生在节流阀门处、管路连接处以及风机站本身。③风机进出口管路布局不合理。由于布局不合理,人为地造成流场畸变,影响风机能力的发挥。        

        进口管路不合理主要表现在一下几个方面:①进口缺少必要地直管段,或通过渐扩变径管与进口相连。②风机进口与急弯管路直接相连。③风机进口与突然收缩管相连,或进气箱结果不合理。        

        风机出口管路布置不合理表现在:①风机出口直接接90°弯管或逆向弯管。②风机出口直接接分支管路。③风机出口直接接突然扩大管。         如果在管网配置工作中主意纠正上述问题,基本上就算是布置合理了。需要指出的是,管网布置与工艺流程先进与否有关。否则,管网布置尽管十分合理,但生产工艺本身是落后的,这种布置的合理性意义就显得微不足道了。        

        有关合理布置的主要措施有以下几个方面:①风机进口处要求流速比较均匀,无涡区。在风机进口前面若不接管道,空间也比较开阔,且邻近无障碍物,就可以认为合理,达到了要求;如果接管道,则要求风机进口前有一段直管段,其长度L0不小于2.5De,而且通常是等直径的或略带收敛的,不宜采用扩压形状。尽量避免在进口前存在急转弯,就是转小弯的弯头也不应离进口太近。如果非用不可,应采用双吸入风机进气箱的结构。通常,风机在出厂时,如果是直接吸入式,都已装有进口集流器,可使损失显著减少。在现场改造风机时,如果自制集流器有困难,加一小段小于15°的收敛管亦行。如果收到条件限制,风机进口直管长度不能满足L0>2.5De,可在管路中加装分流板、均风板或整流网。如果无法甩掉进口弯管,则管的曲率半径宜加大或加装导流叶片。导流叶片与整流网等均能消除或消弱涡流,起到使其进口气流均匀化的功效。②改善风机出口条件的最好办法,亦是接一段直管段,其长度仍为L0≥2.5De。如果不得不接弯管,则在其中加装导流叶片是一个好方法。③在管路上,应尽量少用管件;应选用合适的密封技术,把漏风减少到最低限度。④尽量减少沿程和局部阻力。为此,应力求使管网布置最简单,管线尽量短、管内流速接近经济流速,一减少沿程损失。另一方面,截面不宜突变。若必须扩大截面,则采取渐扩管。        

        导流叶片:为减少弯曲管路中的流动损失,采用导流叶片是一种行之有效的方法。因为弯管内壁与气流分离及涡区产生、发展的关系较外壁密切,所以内壁附近对减少阻力及流场均匀化影响大。因此在导流叶片的布置上,靠内壁附近密一些,外侧则稀一些。利用内密外疏的导流叶片布置方式不仅减少了阻力,还可以收到减少叶片数的效果。由于导流叶片的作用,在弯管中的气流趋向内壁。若戴柳叶片尺寸、数量及安装角选择合理,可以消弱甚至防止气流的分离和涡区的生产。导流的结果使转过弯管的气流流场得到改善,随之减少了压力损失。

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