第一節(jié) 產(chǎn)品生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀
鼓風(fēng)機(jī)主要由下列六部分組成：電機(jī)、空氣過濾器、鼓風(fēng)機(jī)本體、空氣室、底座（兼油箱）、滴油嘴。鼓風(fēng)機(jī)靠汽缸內(nèi)偏置的轉(zhuǎn)子偏心運(yùn)轉(zhuǎn)，并使轉(zhuǎn)子槽中的葉片之間的容積變化將空氣吸入、壓縮、吐出。在運(yùn)轉(zhuǎn)中利用鼓風(fēng)機(jī)的壓力差自動(dòng)將潤(rùn)滑送到滴油嘴，滴入汽缸內(nèi)以減少摩擦及噪聲，同時(shí)可保持汽缸內(nèi)氣體不回流，此類鼓風(fēng)機(jī)又稱為滑片式鼓風(fēng)機(jī)。鼓風(fēng)機(jī)輸送介質(zhì)以清潔空氣、清潔煤氣、二氧化硫及其他惰性氣體為主。也可按需生產(chǎn)輸送其他易燃、易爆、易蝕、有毒及特殊氣體。因而能廣泛適用于冶金、化工、化肥、石化、食品、建材、石油、礦井、紡織、煤氣站、氣力輸送、污水處理等各工業(yè)部門。
單級(jí)高速離心鼓風(fēng)機(jī)的控制設(shè)計(jì)
用鼓風(fēng)曝氣處理污水，其鼓風(fēng)機(jī)的容量較大，耗電量幾乎占全廠的60%以上。為了節(jié)省電力，不少污水處理廠已改用帶有可調(diào)導(dǎo)葉片的單級(jí)高速離心鼓風(fēng)機(jī)，優(yōu)點(diǎn)是:
a. 可根據(jù)曝氣池的負(fù)荷來(lái)調(diào)節(jié)風(fēng)量，設(shè)置溶解氧自動(dòng)控制裝置，以減少不必要的能量損耗。
b. 可適應(yīng)全年氣溫有較大的變化，當(dāng)空氣容重改變時(shí)調(diào)節(jié)風(fēng)量，避免電機(jī)超負(fù)荷運(yùn)行。
c. 設(shè)備重量輕，易損部件少，殼體內(nèi)不需要潤(rùn)滑，維修工作量小。
d. 與多級(jí)離心風(fēng)機(jī)相比，在節(jié)能、防喘等方面更為有利。
這種鼓風(fēng)機(jī)的運(yùn)行涉及供油、防喘和進(jìn)風(fēng)量調(diào)節(jié)等系統(tǒng)，以投入運(yùn)行的某污水處理廠的控制程序?yàn)槔?，說(shuō)明其控制設(shè)計(jì)的要點(diǎn)，供參考。
高速風(fēng)機(jī)的供油系統(tǒng)是設(shè)備安全運(yùn)行的關(guān)鍵，在正常狀態(tài)下，靠變速箱的低速軸上所帶動(dòng)的主油泵供給的，油泵由風(fēng)機(jī)自身帶動(dòng)，不另需動(dòng)力。所以，即使突然停電，只要風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，供油系統(tǒng)將繼續(xù)工作，可避免一般風(fēng)機(jī)突然停電后電動(dòng)油泵停止供油，風(fēng)機(jī)因慣性繼續(xù)旋轉(zhuǎn)而燒壞軸瓦之虞。
風(fēng)機(jī)起動(dòng)前，應(yīng)先令供電系統(tǒng)投入運(yùn)行，使油溫油壓達(dá)到一定值。同時(shí)要求將進(jìn)風(fēng)口可調(diào)導(dǎo)葉片全部關(guān)閉，進(jìn)風(fēng)管及出風(fēng)管的所有閥門都開啟，唯與外部風(fēng)管相連的逆止閥除外。風(fēng)機(jī)起動(dòng)時(shí)，放空閥也應(yīng)開啟，起動(dòng)后，放空閥即漸漸關(guān)閉，壓縮空氣將逐漸進(jìn)入出風(fēng)管經(jīng)逆止閥入外部管道。導(dǎo)葉片也隨后慢慢開啟，使風(fēng)量調(diào)節(jié)到需要位置上。風(fēng)機(jī)的起動(dòng)才告完成。
第二節(jié) 產(chǎn)品生產(chǎn)工藝特點(diǎn)或流程
離心式鼓風(fēng)機(jī)的工作原理
離心式鼓風(fēng)機(jī)的工作原理與離心式通風(fēng)機(jī)相似，只是空氣的壓縮過程通常是經(jīng)過幾個(gè)工作葉輪（或稱幾級(jí)）在離心力的作用下進(jìn)行的。鼓風(fēng)機(jī)有一個(gè)高速轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子上的葉片帶動(dòng)空氣高速運(yùn)動(dòng)，離心力使空氣在漸開線形狀的機(jī)殼內(nèi)，沿著漸開線流向風(fēng)機(jī)出口，高速的氣流具有一定的風(fēng)壓。新空氣由機(jī)殼的中心進(jìn)入補(bǔ)充。
單級(jí)高速離心風(fēng)機(jī)的工作原理是：原動(dòng)機(jī)通過軸驅(qū)動(dòng)葉輪高速旋轉(zhuǎn)，氣流由進(jìn)口軸向進(jìn)入高速旋轉(zhuǎn)的葉輪后變成徑向流動(dòng)被加速，然后進(jìn)入擴(kuò)壓腔，改變流動(dòng)方向而減速，這種減速作用將高速旋轉(zhuǎn)的氣流中具有的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為壓能（勢(shì)能），使風(fēng)機(jī)出口保持穩(wěn)定壓力。
從理論上講，離心鼓風(fēng)機(jī)的壓力-流量特性曲線是一條直線，但由于風(fēng)機(jī)內(nèi)部存在摩擦阻力等損失，實(shí)際的壓力與流量特性曲線隨流量的增大而平緩下降，對(duì)應(yīng)的離心風(fēng)機(jī)的功率-流量曲線隨流量的增大而上升。當(dāng)風(fēng)機(jī)以恒速運(yùn)行時(shí)，風(fēng)機(jī)的工況點(diǎn)將沿壓力-流量特性曲線移動(dòng)。風(fēng)機(jī)運(yùn)行時(shí)的工況點(diǎn)，不僅取決于本身的性能，而且取決于系統(tǒng)的特性，當(dāng)管網(wǎng)阻力增大時(shí)，管路性能曲線將變陡。風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)的基本原理就是通過改變風(fēng)機(jī)本身的性能曲線或外部管網(wǎng)特性曲線，以得到所需工況。
變頻調(diào)控原理與特性
隨著科技的不斷發(fā)展，交流電機(jī)調(diào)速技術(shù)被廣泛采用。通過新一代全控型電子元件，用變頻器改變交流電機(jī)的轉(zhuǎn)速方式來(lái)進(jìn)行風(fēng)機(jī)流量的控制，可以大幅度減少以往機(jī)械方式調(diào)控流量造成的能量損耗。變頻調(diào)節(jié)的節(jié)能原理：
當(dāng)風(fēng)量需從Q1減少到Q2時(shí)，如果采用節(jié)流調(diào)節(jié)法，工況點(diǎn)由A到B，風(fēng)壓增加到H2，軸功率P2下降，但減少的不太多。如果采用變頻調(diào)節(jié)方式，風(fēng)機(jī)工況點(diǎn)由A到C，可見在滿足同樣風(fēng)量Q2情況下，風(fēng)壓H3將大幅度下降，功率P3隨著顯著減少。節(jié)省的功率損耗△P=△HQ2與面積BH2H3C成正比。由以上 分析 可知，變頻調(diào)節(jié)是一種高效的調(diào)節(jié)方式。鼓風(fēng)機(jī)采用變頻調(diào)節(jié)，不會(huì)產(chǎn)生附加壓力損失，節(jié)能效果顯著，調(diào)節(jié)風(fēng)量范圍0%～100%，適合調(diào)節(jié)范圍寬，且經(jīng)常處于低負(fù)荷下運(yùn)行的場(chǎng)合。但是，當(dāng)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速下降，風(fēng)量減小時(shí)，風(fēng)壓將發(fā)生很大變化，由風(fēng)機(jī)比例定律：Q1/Q2=(n1/n2），H1/H2=(n1/n2）2，P1/P2=(n1/n2）3
鼓風(fēng)機(jī)
可知，當(dāng)其轉(zhuǎn)速降低到原額定轉(zhuǎn)速的一半時(shí)，對(duì)應(yīng)工況點(diǎn)的流量、壓力、軸功率各下降到原來(lái)的1/2、1/4、1/8，這就是變頻調(diào)節(jié)方式可以大幅度節(jié)電的原因。根據(jù)變頻調(diào)節(jié)這一特性，對(duì)于在污水處理工藝中，曝氣池始終保持5m正常液位，要求鼓風(fēng)機(jī)在出口壓力恒定的條件下，進(jìn)行大范圍的流量調(diào)節(jié)，當(dāng)調(diào)節(jié)深度較大時(shí)，將會(huì)使風(fēng)壓下降過大，不能滿足工藝要求。當(dāng)調(diào)節(jié)深度較小時(shí)，則顯示不出其節(jié)能的優(yōu)勢(shì)，反而使裝置復(fù)雜，一次性投資增高。因此，對(duì)本工程的曝氣池需保持5m液位的工況條件下，采用變頻調(diào)節(jié)方式顯然是不合適的。
進(jìn)口導(dǎo)葉調(diào)節(jié)原理及特性
進(jìn)口導(dǎo)葉調(diào)節(jié)裝置即在鼓風(fēng)機(jī)吸風(fēng)入口附近裝設(shè)一組可調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)角的導(dǎo)葉-進(jìn)口導(dǎo)葉，其作用是使氣流在進(jìn)入葉輪之前發(fā)生旋轉(zhuǎn)，造成扭曲速度。導(dǎo)葉可繞自身軸轉(zhuǎn)動(dòng)，葉片每轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度就意味著變換一個(gè)導(dǎo)葉安裝角，使進(jìn)入風(fēng)機(jī)葉輪的氣流方向相應(yīng)改變。
進(jìn)口導(dǎo)葉調(diào)節(jié)風(fēng)量原理
當(dāng)導(dǎo)葉安裝角θ=0°時(shí)，導(dǎo)葉對(duì)進(jìn)口氣流基本上無(wú)作用，氣流將以徑向流入葉輪葉片。當(dāng)θ>0°時(shí)，進(jìn)口導(dǎo)葉將使氣流進(jìn)口的絕對(duì)速度沿圓周速度方向偏轉(zhuǎn)θ角，同時(shí)對(duì)氣流進(jìn)口的速度有一定的節(jié)流作用，這種預(yù)旋和節(jié)流作用將導(dǎo)致風(fēng)機(jī)性能曲線下降，從而使運(yùn)行工況點(diǎn)變化，實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)流量調(diào)節(jié)。進(jìn)口導(dǎo)葉調(diào)節(jié)的節(jié)能原理。
當(dāng)進(jìn)口導(dǎo)葉安裝角由θ1=0°增大為θ2或θ3時(shí)，運(yùn)行工況點(diǎn)由M1移至M2或M3；流量由Q1減小至Q2或Q3；軸功率由P′1減少至P′2或P′3。用剖面線表示的面積為進(jìn)口導(dǎo)葉比節(jié)流調(diào)節(jié)節(jié)省的功率。在本工程中，曝氣池深度是固定的，鼓風(fēng)機(jī)在保持出口壓力恒定條件下，進(jìn)行流量調(diào)節(jié)，即H=常量，Q=變量時(shí)，管網(wǎng)的特性曲線近似于水平直線，鼓風(fēng)機(jī)采用進(jìn)口導(dǎo)葉調(diào)節(jié)，不必借助于改變管網(wǎng)特性曲線，可通過改變導(dǎo)葉的開閉角度，使風(fēng)機(jī)的壓力-流量性能曲線改變，流量的變化是通過將工況點(diǎn)移動(dòng)到新的改變了的風(fēng)機(jī)特性曲線上的方法實(shí)現(xiàn)的。
離心風(fēng)機(jī)采用進(jìn)口導(dǎo)葉調(diào)節(jié)方式，在部分負(fù)荷運(yùn)行時(shí)可獲得高效率和較寬的性能范圍，在保持出口壓力恒定條件下，工作流量可在50%～100%額定流量范圍內(nèi)變化。調(diào)節(jié)深度愈大、省功愈多。如流量減少到額定流量的60%時(shí)，進(jìn)口導(dǎo)葉方式比進(jìn)口節(jié)流方式節(jié)省功率達(dá)17%之多。此外，其結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，運(yùn)行可靠，維護(hù)管理方便，初期投資低。因此，本工程中鼓風(fēng)機(jī)采用進(jìn)口導(dǎo)葉調(diào)節(jié)流量，顯然是最佳調(diào)節(jié)方式。
不同調(diào)控方式的比較
盡管變頻調(diào)節(jié)的離心鼓風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)范圍很廣，在節(jié)能上有顯著效果，但用工藝系統(tǒng)中將受到工藝條件限制，調(diào)節(jié)范圍僅為80%～100%，在相對(duì)流量變化不大時(shí)，變頻與導(dǎo)葉兩種調(diào)節(jié)方式消耗功率差別并不大，因此采用變頻調(diào)節(jié)方式，其節(jié)能特長(zhǎng)顯示不出來(lái)，這就失去了選擇它的意義。而選擇導(dǎo)葉調(diào)節(jié)方式的鼓風(fēng)機(jī)，在保持出口壓力恒定條件下可以較大范圍調(diào)節(jié)風(fēng)量（50%～100%），以保證污水中溶解氧含量穩(wěn)定，相對(duì)地節(jié)省了能源。所以應(yīng)選擇導(dǎo)葉調(diào)節(jié)方式的高速離心風(fēng)機(jī)，作為本工程的設(shè)備選型。同時(shí)，為了更好地體現(xiàn)出節(jié)能效果，對(duì)于大功率的離心風(fēng)機(jī)，還應(yīng)注意配套電機(jī)的選擇，如采用10kV高壓電機(jī)，也有助于降低能耗。
鼓風(fēng)機(jī)節(jié)能改造
風(fēng)機(jī)節(jié)能改造
現(xiàn)今在中國(guó)各行各業(yè)的各類機(jī)械與電氣設(shè)備中與風(fēng)機(jī)配套的電機(jī)約占全國(guó)電機(jī)裝機(jī)量的60%，耗用電能約占全國(guó)發(fā)電總量的三分之一。特別值得一提的是，大多數(shù)風(fēng)機(jī)在使用過程中都存在大馬拉小車的現(xiàn)象，加之因生產(chǎn)、工藝等方面的變化，需要經(jīng)常調(diào)節(jié)氣體的流量、壓力、溫度等；現(xiàn)許多單位仍然采用落后的調(diào)節(jié)檔風(fēng)板或閥門開啟度的方式來(lái)調(diào)節(jié)氣體的流量、壓力、溫度等。這實(shí)際上是通過人為增加阻力的方式，并以浪費(fèi)電能和金錢為代價(jià)來(lái)滿足工藝和工況對(duì)氣體流量調(diào)節(jié)的要求。這種落后的調(diào)節(jié)方式，不僅浪費(fèi)了寶貴的能源，而且調(diào)節(jié)精度差，很難滿足現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)及服務(wù)等方面的要求，負(fù)面效應(yīng)十分嚴(yán)重。
近幾年來(lái)，隨著電力電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)的迅速發(fā)展，電氣傳動(dòng)技術(shù)面臨著一場(chǎng)歷史革命，即交流調(diào)速取代直流調(diào)速和計(jì)算機(jī)數(shù)字控制技術(shù)取代模擬控制技術(shù)已成為發(fā)展趨勢(shì)。電機(jī)交流變頻調(diào)速技術(shù)是當(dāng)今節(jié)電、改善工藝流程以提高產(chǎn)品質(zhì)量和改善環(huán)境、推動(dòng)技術(shù)進(jìn)步的一種主要手段。以上海正藝科技對(duì)上海嘉定區(qū)某風(fēng)機(jī)進(jìn)行變頻節(jié)能改造的工程案例為例，計(jì)算變頻節(jié)能的效果。上海正藝科技的變頻調(diào)速以其優(yōu)異的調(diào)速和起動(dòng)、制動(dòng)性能，高效率、高功率因數(shù)和節(jié)電效果，其廣泛的適用范圍及其它許多優(yōu)點(diǎn)而被國(guó)內(nèi)外公認(rèn)為最有發(fā)展前途的調(diào)速方式。
對(duì)于風(fēng)機(jī)變轉(zhuǎn)矩負(fù)載特性實(shí)施變頻調(diào)速控制在原理上屬于減少流體（空氣、液體等）動(dòng)力節(jié)電方法，是一種較好的、被廣泛采用的節(jié)電方法。無(wú)數(shù)實(shí)例業(yè)已證明，它比通常所采用的風(fēng)門或擋板調(diào)節(jié)方式有著顯著的節(jié)電效果。下面通過圖1（流量Q與揚(yáng)程H及軸功率P的關(guān)系曲線圖）來(lái)說(shuō)明風(fēng)機(jī)、水泵變頻調(diào)速節(jié)電原理。對(duì)于風(fēng)機(jī)、泵類負(fù)載，流量與轉(zhuǎn)速成正比：Q 1/Q2→η1/η2，揚(yáng)程與轉(zhuǎn)速的平方成正比：H 1/H2→（η1/η2）2 ，而電機(jī)的軸功率與轉(zhuǎn)速的立方成正比：H 1/H2→（η1/η2）3。因此，采用變頻技術(shù)調(diào)節(jié)不同流量時(shí)消耗的功率為：P變=n3Ped= Q3Ped（公式1）
在采用閥門或擋板控制流量時(shí)，電機(jī)在額定轉(zhuǎn)速下定速運(yùn)轉(zhuǎn)，在不同流量時(shí)電機(jī)消耗的功率為：
P閥=（0.4+0.6Q）Ped（公式2）
其中，Ped為閥門或擋板全開狀態(tài)下，電機(jī)以額定轉(zhuǎn)速運(yùn)行時(shí)消耗的功率，Q為流量的相對(duì)值。從⑴式和⑵式可以看出，當(dāng)流量Q變?yōu)轭~定流量的50%時(shí)，采用變頻調(diào)速時(shí)消耗的功率為：
P變=n3Ped= Q3Ped=0.53 Ped =0.125 Ped（結(jié)論1）
采用閥門或擋板控制流量時(shí)，消耗的功率為：
P閥=（0.4+0.6Q）Ped=（0.4+0.6×0.5）Ped =0.7 Ped（結(jié)論2）
所以，兩種方式的節(jié)電率為：（0.7-0.125）/0.7≈82%（結(jié)論3）
在實(shí)際情況下，使用變頻調(diào)速技術(shù)后節(jié)約能耗多少的精確、精準(zhǔn)性的前期計(jì)算具有一定的難度，它不僅與負(fù)荷的變化波動(dòng)分布規(guī)律等密切相關(guān)（與時(shí)間相關(guān)的函數(shù)），而且，還與電機(jī)、水泵等在不同工作點(diǎn)的效率特性、管網(wǎng)特性等相關(guān)。然而，我們可以通過以上方式對(duì)改造項(xiàng)目進(jìn)行能耗節(jié)約估算，以獲取投資收益前期估算。
三晶變頻器的出現(xiàn)為交流調(diào)速方式帶來(lái)了一場(chǎng)革命。隨著近十幾年變頻技術(shù)的不斷完善、發(fā)展。變頻調(diào)速性能日趨完美，已被廣泛應(yīng)用于不同領(lǐng)域的交流調(diào)速。為企業(yè)帶來(lái)了可觀的經(jīng)濟(jì)效益，推動(dòng)了工業(yè)生產(chǎn)的自動(dòng)化進(jìn)程。
第三節(jié) 國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì) 分析
隨著鼓風(fēng)機(jī)的技術(shù)發(fā)展，以下產(chǎn)品和技術(shù)將有更大的市場(chǎng)潛力。
1 ）隨著火電、核電、石油、化工、冶金、天然氣長(zhǎng)輸管線、煤礦等工業(yè)裝置的大型化，各類大型風(fēng)機(jī)的容量將繼續(xù)增大。
2 ）高壓小流量離心壓縮機(jī)。
3 ）各類風(fēng)機(jī)采用三元流動(dòng)葉輪后，在效率提高的同時(shí)，縮小風(fēng)機(jī)體積、減輕產(chǎn)品重量，使風(fēng)機(jī)產(chǎn)品高速小型化。
4 ） 推廣新型節(jié)能高效離心通風(fēng)機(jī)和軸流通風(fēng)機(jī)勢(shì)在必行。
5 ）低噪聲化。
6 ）計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)在風(fēng)機(jī)中得到廣泛的應(yīng)用。計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，帶動(dòng)了工業(yè)自動(dòng)控制水平的不斷提高。隨著各種產(chǎn)業(yè)裝置規(guī)模的不斷擴(kuò)大，對(duì)生產(chǎn)過程控制的要求，已從過去的單一工況參數(shù)控制發(fā)展到多工況參數(shù)控制，從原有對(duì)具體設(shè)備的控制轉(zhuǎn)變?yōu)閷?duì)整個(gè)裝置的綜合控制，以便更好地滿足生產(chǎn)工藝流程的要求。
另外，國(guó)家在 5 ～ 10 年內(nèi) 各個(gè)領(lǐng)域的新增項(xiàng)目需要大量?jī)?yōu)質(zhì)高效的各類風(fēng)機(jī)，如：火電用的送引風(fēng)機(jī)、一次風(fēng)機(jī)、煤粉風(fēng)機(jī)、脫硫風(fēng)機(jī)；核電的廠房通風(fēng)機(jī)；陸海油田的注氣壓縮機(jī)；煤礦的大型礦井主扇和局扇通風(fēng)機(jī)；煉油和煤制燃料的加氫循環(huán)壓縮機(jī)、空分壓縮機(jī)；以及重大技術(shù)裝備和重點(diǎn)工程的節(jié)能技術(shù)改造等等，也將給風(fēng)機(jī)生產(chǎn)企業(yè)帶來(lái)很好的發(fā)展機(jī)遇。
免責(zé)申明：本文僅為中經(jīng)縱橫 市場(chǎng) 研究 觀點(diǎn)，不代表其他任何投資依據(jù)或執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)等相關(guān)行為。如有其他問題，敬請(qǐng)來(lái)電垂詢：4008099707。特此說(shuō)明。