風(fēng)機(jī)節(jié)能潛力分析及主要對(duì)策

1、風(fēng)機(jī)節(jié)能潛力分析及主要對(duì)策(一)徐常武 彭秀蔓/ 沈陽(yáng)鼓風(fēng)機(jī)（集團(tuán)）有限公司石雪松/ 中國(guó)通用機(jī)械工業(yè)協(xié)會(huì)風(fēng)機(jī)分會(huì)摘要：闡述了風(fēng)機(jī)在節(jié)能中的地位和作用、風(fēng)機(jī)節(jié)能的國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀、風(fēng)機(jī)節(jié)能技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)；重點(diǎn)介紹了風(fēng)機(jī)節(jié)能的途徑與潛力、風(fēng)機(jī)的選型與節(jié)能、節(jié)能風(fēng)機(jī)的研制與應(yīng)用；最后提出了風(fēng)機(jī)節(jié)能的潛力與主要對(duì)策。關(guān)鍵詞：風(fēng)機(jī)；節(jié)能；對(duì)策中圖分類(lèi)號(hào)：TE08 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1006-8155（2008）01-0063-07The Potential Analysis and Main Countermeasures for Energy-saving of Fan Abstract: This

2、 paper consists of three parts. The first part specifies the status and functions of fan on energy-saving, the domestic and overseas current situation of fan on energy-saving and the developing trend of energy-saving technique for fan. The second part introduces the means and potentials for energy-s

3、aving, the selection and energy-saving for fan, the research and application for energy-saving of fan. At last, the paper points out the potentials and main countermeasures for energy-saving of fan. Key words: fan; energy-saving; countermeasure 1 概述 風(fēng)機(jī)產(chǎn)品的品種分為離心式壓縮機(jī)、軸流式壓縮機(jī)、離心式鼓風(fēng)機(jī)、羅茨鼓風(fēng)機(jī)、葉式鼓風(fēng)機(jī)、離心式通風(fēng)機(jī)和軸

4、流式通風(fēng)機(jī)共七大類(lèi)。雖然軸流式壓縮機(jī)和離心式壓縮機(jī)的功率較大，如國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的軸流式壓縮機(jī)的功率最大可達(dá)38265kW，離心式壓縮機(jī)的最大功率可達(dá)16000 kW。但是臺(tái)數(shù)很少，以風(fēng)機(jī)分會(huì)企業(yè)會(huì)員單位2005年度的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)為例，全年生產(chǎn)的離心式壓縮機(jī)為159臺(tái)，軸流式壓縮機(jī)為90臺(tái)。而全年生產(chǎn)的各類(lèi)風(fēng)機(jī)總臺(tái)數(shù)為850770臺(tái)，各占總臺(tái)數(shù)的比例分別為0.186%和0.105%，可見(jiàn)其比例甚微。為此，可得出結(jié)論：風(fēng)機(jī)的主要產(chǎn)品應(yīng)該是量大面廣的通風(fēng)機(jī)。所以，風(fēng)機(jī)產(chǎn)品的節(jié)能潛力分析和對(duì)策，其重點(diǎn)亦放在通風(fēng)機(jī)產(chǎn)品。1.1 風(fēng)機(jī)在節(jié)能中的地位和作用據(jù)1990年不完全統(tǒng)計(jì)，全國(guó)風(fēng)機(jī)的擁有量約400萬(wàn)臺(tái)，正在使用

5、的約285萬(wàn)臺(tái)。這些風(fēng)機(jī)絕大多數(shù)采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)，素有“電老虎”之稱，因而風(fēng)機(jī)的節(jié)能具有十分重要的意義。據(jù)1982年原機(jī)械工業(yè)部調(diào)查，風(fēng)機(jī)用電約占全國(guó)發(fā)電量的10%；另?yè)?jù)1988年原冶金部的規(guī)劃資料，我國(guó)金屬礦山的風(fēng)機(jī)用電量占采礦用電的30%；鋼鐵工業(yè)的風(fēng)機(jī)用電量占其生產(chǎn)用電的20%；煤炭工業(yè)的風(fēng)機(jī)用電量占全國(guó)煤炭工業(yè)用電的17%。冶金工業(yè)以沈陽(yáng)冶煉廠為例，風(fēng)機(jī)用電量占該廠用電的25%。由此可見(jiàn)，風(fēng)機(jī)節(jié)能在國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門(mén)中的地位和作用是舉足輕重的。1.2 風(fēng)機(jī)節(jié)能的國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀 （1）制造廠的因素風(fēng)機(jī)內(nèi)效率低。國(guó)內(nèi)風(fēng)機(jī)行業(yè)生產(chǎn)的各類(lèi)風(fēng)機(jī)，大部分內(nèi)效率較低。風(fēng)機(jī)系列型譜不全。由于風(fēng)機(jī)，特別是通風(fēng)機(jī)的系

6、列型譜不全，用戶選用風(fēng)機(jī)時(shí)在產(chǎn)品目錄和樣本上找不到適宜的品種和機(jī)號(hào)，因而被迫選用代用型號(hào)的風(fēng)機(jī)，結(jié)果導(dǎo)致了多耗電能。風(fēng)機(jī)裝置效率低。一是風(fēng)機(jī)的變速機(jī)構(gòu)比較落后，如V帶、蝸輪副等還廣泛應(yīng)用于風(fēng)機(jī)的傳動(dòng)上，使風(fēng)機(jī)的傳動(dòng)效率低；二是調(diào)節(jié)方法比較落后，大部分還是采用調(diào)節(jié)門(mén)調(diào)節(jié)。由于上述原因，盡管有的風(fēng)機(jī)內(nèi)效率較高（達(dá)86%），但其裝置效率并不甚高。(2) 非制造廠的因素 風(fēng)機(jī)的實(shí)際工作點(diǎn)偏離最高效率工況點(diǎn)。例如，由于通風(fēng)工程設(shè)計(jì)者對(duì)管網(wǎng)阻力計(jì)算不準(zhǔn)確，選用風(fēng)機(jī)的人員又擔(dān)心計(jì)算壓力和流量不能滿足工況需要，故選用過(guò)大的安全裕量，或者無(wú)適宜性能的風(fēng)機(jī)規(guī)格可選而選用風(fēng)機(jī)的高檔性能或高壓區(qū)。結(jié)果，由于層層加碼，

7、造成所選用風(fēng)機(jī)的額定風(fēng)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)工況實(shí)需風(fēng)量。這時(shí)風(fēng)機(jī)操作者只好采用插板或調(diào)節(jié)門(mén)節(jié)流來(lái)增加阻力，以求減少風(fēng)量，使之符合工況要求。由于人為的阻力增加，致使風(fēng)機(jī)使用效率低，導(dǎo)致浪費(fèi)電能。風(fēng)機(jī)的配套電動(dòng)機(jī)容量選取偏大。由于國(guó)產(chǎn)電動(dòng)機(jī)的規(guī)格難以完全滿足風(fēng)機(jī)的配套，采購(gòu)時(shí)往往選取高檔額定功率的電動(dòng)機(jī)，造成大馬拉小車(chē)，降低了電動(dòng)機(jī)的負(fù)荷率，浪費(fèi)了電能。管路系統(tǒng)設(shè)計(jì)不合理，增加了管網(wǎng)阻力，降低了風(fēng)機(jī)使用效率。風(fēng)機(jī)使用中采用了不適宜的或效率低的調(diào)節(jié)方法，降低了風(fēng)機(jī)的調(diào)節(jié)效率。管理不善。無(wú)嚴(yán)格、科學(xué)地開(kāi)停機(jī)規(guī)定及措施，過(guò)早開(kāi)機(jī)或過(guò)晚停機(jī)都將造成電能的浪費(fèi)。據(jù)某煤炭公司對(duì)148臺(tái)礦井主通風(fēng)機(jī)的調(diào)查，運(yùn)行效率在70

8、%以上的占10%左右；運(yùn)行效率低于55%的竟達(dá)59%。據(jù)某鋼鐵聯(lián)合企業(yè)的調(diào)查，通風(fēng)機(jī)的平均運(yùn)行效率只有40%左右。某發(fā)電廠鍋爐鼓引風(fēng)機(jī)的最高運(yùn)行效率只有67.5%，最低僅為45.2%。 （1）推廣使用高效節(jié)能風(fēng)機(jī)。改造低效的舊式風(fēng)機(jī)，開(kāi)發(fā)高效的系列化的節(jié)能風(fēng)機(jī)，并在國(guó)民經(jīng)濟(jì)各個(gè)領(lǐng)域推廣使用，是風(fēng)機(jī)節(jié)能的根本措施。 （2）更換使用中的舊風(fēng)機(jī)。對(duì)使用效率低又沒(méi)有改造價(jià)值的風(fēng)機(jī)，采取逐步淘汰的措施。 （3）盡可能地采用經(jīng)濟(jì)性好的調(diào)節(jié)方法。 （4）利用引進(jìn)技術(shù)開(kāi)發(fā)高效節(jié)能風(fēng)機(jī)。經(jīng)過(guò)20多年的努力，風(fēng)機(jī)制造企業(yè)對(duì)此已做了大量工作。例如，上海鼓風(fēng)機(jī)廠和沈陽(yáng)鼓風(fēng)機(jī)廠分別引進(jìn)了德國(guó)TLT公司和丹麥諾文科公司的

9、動(dòng)葉可調(diào)軸流通風(fēng)機(jī)技術(shù)；成都電力機(jī)械廠和沈陽(yáng)鼓風(fēng)機(jī)廠引進(jìn)了德國(guó)KKK公司的靜葉可調(diào)軸流通風(fēng)機(jī)技術(shù)；武漢鼓風(fēng)機(jī)廠引進(jìn)了日本三菱重工的動(dòng)葉可調(diào)軸流通風(fēng)機(jī)技術(shù)；廣州風(fēng)機(jī)廠引進(jìn)了丹麥諾文科通風(fēng)設(shè)備有限公司的軸流和離心通風(fēng)機(jī)技術(shù)；石家莊風(fēng)機(jī)廠引進(jìn)了日本荏原濱田送風(fēng)機(jī)株式會(huì)社NEW3S 4個(gè)系列離心通風(fēng)機(jī)產(chǎn)品技術(shù)及加工工藝技術(shù)；沈陽(yáng)鼓風(fēng)機(jī)廠引進(jìn)了意大利新比隆公司MCL、BCL、PCL 3個(gè)系列的離心壓縮機(jī)及日本日立公司DH型離心壓縮機(jī)技術(shù)；陜西鼓風(fēng)機(jī)廠引進(jìn)了瑞士蘇爾壽公司的軸流壓縮機(jī)技術(shù)；長(zhǎng)沙鼓風(fēng)機(jī)廠引進(jìn)了日本大晃機(jī)械工業(yè)株式會(huì)社的羅茨鼓風(fēng)機(jī)技術(shù)。 （1）礦井主通風(fēng)機(jī)節(jié)能。美國(guó)煤礦使用的主風(fēng)機(jī)以軸流式為主

10、，目前已大量采用運(yùn)行中可以改變?nèi)~片角度的液壓式動(dòng)葉可調(diào)軸流式風(fēng)機(jī)，節(jié)能效果好。德國(guó)以TLT（Turbo Lufttechnik）公司為代表，采用液壓式動(dòng)葉調(diào)節(jié)的軸流通風(fēng)機(jī)，其運(yùn)行效率可保持在83%88%。俄羅斯是以使用離心式礦井風(fēng)機(jī)為主的國(guó)家。由于致力于改進(jìn)氣動(dòng)性能，使其最大靜壓效率從72%增加到88%，平均靜壓效率從52%增至75%。 （2）礦用局部通風(fēng)機(jī)（局扇）節(jié)能。以日本三井三池制作所為代表的低噪聲混流式局部通風(fēng)機(jī)，可通過(guò)改變?nèi)~高和葉片安裝角度獲得所需要的性能。該風(fēng)機(jī)的最高效率接近80%。 國(guó)外電廠鍋爐鼓、引風(fēng)機(jī)以軸流式為主，其最低效率為84%，最高為90%。日本荏原公司生產(chǎn)的葉輪直徑為

11、5m的燒結(jié)引風(fēng)機(jī)，其全壓效率可達(dá)90%；俄羅斯生產(chǎn)的燒結(jié)引風(fēng)機(jī)最高效率可達(dá)83%。英國(guó)Sirocco公司生產(chǎn)的高溫風(fēng)機(jī)，采用槳式葉輪（無(wú)蓋盤(pán)徑向直葉片葉輪），其全壓效率可達(dá)75%。德國(guó)的研究結(jié)果表明，為避免積灰，葉片宜采用弧面或斜面，葉片角控制在38°58°之內(nèi)。其全壓效率可達(dá)87%。 瑞士蘇爾壽公司生產(chǎn)的超大型離心式曝氣鼓風(fēng)機(jī)，其調(diào)節(jié)范圍為額定流量的35%107%，多變效率達(dá)82%。日本川崎重工株式會(huì)社生產(chǎn)的GM型齒輪組裝式鼓風(fēng)機(jī)，其調(diào)節(jié)范圍為65%100%，多變效率可達(dá)83%。 國(guó)外高爐鼓風(fēng)機(jī)用的軸流式壓縮機(jī)，多變效率最高達(dá)90%，采用全靜葉可調(diào)機(jī)構(gòu)后使操作范圍擴(kuò)大到額

12、定流量的55%110%。 有代表性的多軸組裝式壓縮機(jī)是美國(guó)英格索蘭公司制造的Centac型壓縮機(jī)，其等溫效率可達(dá)74%。日本日立公司生產(chǎn)的DH型離心壓縮機(jī)的等溫效率已達(dá)82%。 日本神戶制鋼所在引進(jìn)美國(guó)VC型離心壓縮機(jī)的基礎(chǔ)上，經(jīng)過(guò)改進(jìn)制成了大流量半開(kāi)式三元葉輪，葉輪的絕熱效率為94%。1.3 風(fēng)機(jī)節(jié)能技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì) 通過(guò)應(yīng)用葉輪、蝸殼等元件的研究成果，以及進(jìn)一步提高制造精度，力求使各種通風(fēng)機(jī)的效率平均提高5%10%。有的離心通風(fēng)機(jī)已采用了三元葉輪，效率提高10%；大型離心通風(fēng)機(jī)出現(xiàn)了采用較大直徑和較窄寬度葉輪、較高轉(zhuǎn)速的高效結(jié)構(gòu)，其最高效率可達(dá)87%以上；效率較高的軸流式通風(fēng)機(jī)，最高效率已達(dá)

13、92%。從而使產(chǎn)品本身就是節(jié)能產(chǎn)品。 在運(yùn)行中的調(diào)節(jié)節(jié)能方面，除了采用較先進(jìn)的動(dòng)葉可調(diào)、雙速電動(dòng)機(jī)、液力耦合器及交流電動(dòng)機(jī)的各種方法調(diào)速外，對(duì)大型通風(fēng)機(jī)又出現(xiàn)了調(diào)速節(jié)能的新裝置多級(jí)液力變速傳動(dòng)裝置MSVD（Multi Stage Variable Speed Drive）。 未來(lái)將會(huì)大力開(kāi)展節(jié)能型鼓風(fēng)機(jī)的研制工作。如日本對(duì)蝸殼及葉輪等通流部分的形狀做了適當(dāng)改進(jìn)，有效地防止了渦流及流動(dòng)分離的產(chǎn)生，其絕熱效率比原來(lái)的鼓風(fēng)機(jī)提高5%10%；瑞士制造的大流量離心式鼓風(fēng)機(jī)，每級(jí)均設(shè)有進(jìn)口導(dǎo)葉，其多變效率亦達(dá)82%；日本制造的多級(jí)離心式鼓風(fēng)機(jī)，采用進(jìn)口導(dǎo)葉連續(xù)自動(dòng)調(diào)節(jié)后，節(jié)能率達(dá)20%；高速單級(jí)離心式鼓風(fēng)

14、機(jī)采用高周速、高壓比、半開(kāi)式徑向三元葉輪后，其效率可提高10%；還有的在鼓風(fēng)機(jī)主軸的另一端設(shè)有尾氣透平，回收尾氣排放時(shí)的膨脹功來(lái)達(dá)到節(jié)能目的。 高爐煤氣余壓回收透平發(fā)電裝置（Top Gas Pressure Recovery Turbine，簡(jiǎn)稱TRT裝置），是利用高爐爐頂煤氣壓力能經(jīng)透平膨脹做功，驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)的能量回收裝置。該裝置既節(jié)能，又符合環(huán)保要求。目前，該裝置發(fā)展最快、水平最高的是日本。 離心式壓縮機(jī)將會(huì)越來(lái)越多地采用三元流動(dòng)葉輪，使效率平均提高2%5%。如美國(guó)研制出的管線壓縮機(jī)的3種大流量三元葉輪，葉輪效率可達(dá)94%95%；日本的單軸多級(jí)離心壓縮機(jī)的效率水平也進(jìn)一步提高，其首級(jí)的大流量

15、半開(kāi)式三元葉輪的絕熱效率達(dá)94%。 其調(diào)節(jié)方式將會(huì)更多地采用汽輪機(jī)或燃汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)，以改變轉(zhuǎn)速來(lái)達(dá)到節(jié)能的目的。2 風(fēng)機(jī)節(jié)能的途徑與潛力 風(fēng)機(jī)節(jié)能的途徑與潛力總體上可分為兩大類(lèi)。一類(lèi)是從產(chǎn)品設(shè)計(jì)角度來(lái)提高風(fēng)機(jī)在設(shè)計(jì)點(diǎn)和變工況區(qū)的效率，盡量使風(fēng)機(jī)本身就是節(jié)能產(chǎn)品；另一類(lèi)是從產(chǎn)品現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際運(yùn)行的情況來(lái)盡可能地提高其實(shí)際運(yùn)行效率（有的稱其為裝置效率）。其總目標(biāo)都是減少功耗。 從產(chǎn)品設(shè)計(jì)角度來(lái)挖掘風(fēng)機(jī)節(jié)能潛力，其主要承擔(dān)者是風(fēng)機(jī)制造廠、與風(fēng)機(jī)專業(yè)有關(guān)的大專院校及科研院所。設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)風(fēng)機(jī)新產(chǎn)品時(shí)最注重的性能指標(biāo)就是效率（亦即節(jié)能）。從設(shè)計(jì)方面考慮，提高風(fēng)機(jī)效率的方法有多種，但最主要的措施有如下幾點(diǎn)：（1

16、）采用三元流動(dòng)葉輪，可使在同等流量、壓力條件下的風(fēng)機(jī)效率提高5%10%；（2）新型風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)好之后，為了驗(yàn)證其設(shè)計(jì)效果，需要制造出風(fēng)機(jī)模型進(jìn)行試驗(yàn)，若達(dá)不到預(yù)期效率目標(biāo)，還要做設(shè)計(jì)修正、再試驗(yàn)，直至滿意為止；（3）計(jì)算機(jī)技術(shù)普及之后，出現(xiàn)了模擬試驗(yàn)研究的計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)方法CFD（Computation Fluid Dynamics），只需重新計(jì)算一次即可評(píng)估改進(jìn)設(shè)計(jì)是否有效。雖然也需要一次性能試驗(yàn)，則是為了進(jìn)一步驗(yàn)證所設(shè)計(jì)的產(chǎn)品的性能。 設(shè)計(jì)人員為了提高風(fēng)機(jī)產(chǎn)品效率，哪怕為了提高1%2%，也要絞盡腦汁，想盡各種辦法。但這畢竟是余地很小，真正節(jié)能的巨大潛力還在廣大風(fēng)機(jī)用戶。為此，筆者側(cè)重在用戶使用

17、過(guò)程中的節(jié)能潛力分析和對(duì)策方面。 風(fēng)機(jī)用戶按風(fēng)機(jī)的運(yùn)行特征是恒速機(jī)組或變速機(jī)組分別歸納的節(jié)能措施如下。（1）恒速機(jī)組高效風(fēng)機(jī)替換低效風(fēng)機(jī)；小葉輪換大葉輪；截短葉輪外徑；減少級(jí)數(shù)，拆摘葉片減少其數(shù)目；前（中、后）導(dǎo)葉控制，靜葉可調(diào)；改變動(dòng)葉安裝角，動(dòng)葉可調(diào)；臺(tái)數(shù)組合控制，串-并聯(lián)；ON-OFF開(kāi)關(guān)控制；進(jìn)口或出口節(jié)流；變?nèi)~片寬度；變擴(kuò)壓器安裝角；聯(lián)合調(diào)節(jié)及微機(jī)控制等。 （2）變速機(jī)組變頻調(diào)速、調(diào)壓調(diào)速、電磁調(diào)速、變極對(duì)數(shù)調(diào)速、串級(jí)調(diào)速（或轉(zhuǎn)子串電阻）、無(wú)換向器電動(dòng)機(jī)調(diào)速、蒸汽輪機(jī)或燃汽輪機(jī)等原動(dòng)機(jī)的變速、液力耦合器、液力調(diào)速離合器、機(jī)電一體化裝置（如微機(jī)控制等）、多級(jí)液力變速傳動(dòng)裝置（MSVD）

18、及其它（如三角帶傳動(dòng)等）。2.1 管道安裝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與節(jié)能風(fēng)機(jī)及其系統(tǒng)的節(jié)能取決于風(fēng)機(jī)必須是高效率的節(jié)能型風(fēng)機(jī)；風(fēng)機(jī)的運(yùn)行工況必須在所預(yù)選的高效率工作區(qū)內(nèi)。因而，必須精確確定系統(tǒng)的阻力-流量關(guān)系，為風(fēng)機(jī)給出正確的壓力和流量值。 在氣流轉(zhuǎn)彎前后，特別是在它的后面內(nèi)側(cè)，出現(xiàn)較大的渦區(qū)。流線彎曲受離心力的作用，破壞了緩變流條件，靜壓沿截面不再為常數(shù)，流速沿截面的分布就不均勻。在轉(zhuǎn)彎處裝設(shè)導(dǎo)葉能迫使氣流沿內(nèi)壁流動(dòng)，從而防止了附面層脫體與渦流的產(chǎn)生。這樣，既可使流速沿截面的分布均勻，又可減少阻力。 風(fēng)機(jī)使用現(xiàn)場(chǎng)常用的調(diào)節(jié)裝置有閘門(mén)、蝶閥等。除全開(kāi)外，在它們之后都將出現(xiàn)渦區(qū)。開(kāi)度越小，渦區(qū)越大，而且在主流區(qū)

19、沿截面上的流速分布也將出現(xiàn)嚴(yán)重地不均勻。 試驗(yàn)表明，在進(jìn)氣箱中用調(diào)節(jié)葉片（百葉窗式）調(diào)節(jié)時(shí)，風(fēng)機(jī)性能曲線都有以下的共同特點(diǎn)： （1）當(dāng)調(diào)節(jié)葉片安裝角在0°30°范圍內(nèi)，低風(fēng)量時(shí)，諸壓力曲線與諸功率曲線都較接近；在中、大風(fēng)量時(shí)，才顯示出差別來(lái)，但在0°20°間差別仍不大； （2）當(dāng)調(diào)節(jié)葉片安裝角自0°向30°變化時(shí)，效率曲線略向左移，最高效率略有下降。 所有這些特點(diǎn)都是由于調(diào)節(jié)后葉輪進(jìn)口處氣流獲得正預(yù)旋引起的。2.2 風(fēng)機(jī)的運(yùn)行調(diào)節(jié)與節(jié)能 根據(jù)流體力學(xué)理論，氣體的流動(dòng)過(guò)程將伴隨著損失。例如，氣體流過(guò)節(jié)流裝置后，氣流的壓力會(huì)相應(yīng)減少，也就

20、是它們損失了風(fēng)機(jī)的有用功。由于這一切都是在風(fēng)機(jī)輸送氣體的過(guò)程中發(fā)生的，也就是浪費(fèi)了風(fēng)機(jī)的能量。 風(fēng)機(jī)工況點(diǎn)是風(fēng)機(jī)在某一轉(zhuǎn)速下的性能曲線與管網(wǎng)阻力特性線的交點(diǎn)。風(fēng)機(jī)實(shí)際運(yùn)行時(shí)，并非永遠(yuǎn)停留在設(shè)計(jì)工況點(diǎn)上。它將隨用戶的需求或外界條件的變化而變化，也就是風(fēng)機(jī)實(shí)際上處于變工況下工作。要想使風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓或風(fēng)量達(dá)到某一目標(biāo)值，就需要對(duì)風(fēng)機(jī)或管網(wǎng)進(jìn)行為人為地控制，亦稱調(diào)節(jié)。通過(guò)有效地調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)在保證風(fēng)機(jī)能夠穩(wěn)定工作的條件下，既要滿足生產(chǎn)對(duì)流量或壓力的要求，又能最大限度地節(jié)能。簡(jiǎn)言之，調(diào)節(jié)的目的就是滿足性能要求，擴(kuò)大（穩(wěn)定）工況，實(shí)現(xiàn)節(jié)能，防止喘振。風(fēng)機(jī)采用不同的調(diào)節(jié)方式都可達(dá)到同一目的，但節(jié)能效果各不相同。根

21、據(jù)理論分析及實(shí)踐證明，可得出如下4個(gè)方面的結(jié)論。 （1）對(duì)于鼓風(fēng)機(jī)和壓縮機(jī)，出口節(jié)流調(diào)節(jié)方式耗功最多。盡管相對(duì)流量Qr（實(shí)際流量Q與設(shè)計(jì)流量Q0之比）減少時(shí)，功率亦相應(yīng)減少。如當(dāng)Q=0.65 Q0時(shí)，所對(duì)應(yīng)的功率減少到原來(lái)的80%左右，但與其它調(diào)節(jié)方式相比，耗能仍居首位。 （2）如果相對(duì)流量變化不大時(shí)（或稱調(diào)節(jié)深度小時(shí)），幾種調(diào)節(jié)方式耗功差別不大。即調(diào)節(jié)方式對(duì)節(jié)能效果影響不大，甚至不僅不節(jié)能，反而因調(diào)節(jié)裝置的存在多耗功（如液力耦合器）。 （3）一般來(lái)說(shuō)，調(diào)節(jié)深度越大，節(jié)能效果越顯著。因此，要慎重選擇調(diào)節(jié)方式，以期獲得最大效益。 （4）變速調(diào)節(jié)曲線接近理想曲線。所以，變速調(diào)節(jié)方式優(yōu)越，特別是采用

22、變頻電動(dòng)機(jī)調(diào)速的節(jié)能方案為最佳，但需要增設(shè)變頻裝置。對(duì)于中小容量的變頻調(diào)速建議積極試用；由于大容量高電壓變頻調(diào)速裝置價(jià)格較高，應(yīng)結(jié)合具體情況，綜合比較，決定取舍?？傊纫紤]調(diào)節(jié)性能，也要考慮設(shè)備初投資、可靠性及經(jīng)濟(jì)性等，全面評(píng)價(jià)調(diào)節(jié)方式的優(yōu)劣。2.3 管網(wǎng)的合理配置與導(dǎo)流葉片 管網(wǎng)配置和節(jié)能息息相關(guān)，管網(wǎng)布置得好壞，會(huì)直接影響到風(fēng)機(jī)性能的發(fā)揮。現(xiàn)場(chǎng)中，管網(wǎng)配置不合理現(xiàn)象主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。 （1）多余的管件和流場(chǎng)的急變。管網(wǎng)是一個(gè)與風(fēng)機(jī)用管件直接相接的管路系統(tǒng)，其中往往存在不少多余的管接頭、彎頭、三通及閥門(mén)等管件；在氣流流動(dòng)中也存在不少不合理的通流截面，如突然擴(kuò)大、突然縮小、突然分流、

23、變向或急轉(zhuǎn)彎等。 （2）漏風(fēng)。在現(xiàn)場(chǎng)，漏風(fēng)不僅是毫無(wú)意義的浪費(fèi)，同時(shí)也是一個(gè)噪聲污染源。漏風(fēng)的原因多種多樣，有的是工藝本身缺陷所造成的。在通常管網(wǎng)中，泄漏多發(fā)生在節(jié)流閥門(mén)（擋板）處、管路連接處以及風(fēng)機(jī)站本身。（3）風(fēng)機(jī)進(jìn)出口管路布局不合理。由于布局不合理，人為地造成流場(chǎng)畸變，影響風(fēng)機(jī)能力的發(fā)揮。例如，某鍋爐風(fēng)機(jī)因進(jìn)出口煙風(fēng)道布置不合理，導(dǎo)致風(fēng)機(jī)效率下降5%；更為嚴(yán)重的造成效率降低到50%。造成的原因可能是由于風(fēng)機(jī)制造廠對(duì)風(fēng)機(jī)進(jìn)出口煙風(fēng)道布置沒(méi)有提出明確的要求；也許是設(shè)計(jì)和安裝人員不大了解進(jìn)氣流場(chǎng)質(zhì)量對(duì)風(fēng)機(jī)性能影響較大；還因?yàn)椴季值暮脡牟幌瘛奥╋L(fēng)”那樣直觀，不容易引起注意。某電廠對(duì)進(jìn)口布置重新做

24、了合理安排，同時(shí)又改進(jìn)了進(jìn)口導(dǎo)流葉片，結(jié)果風(fēng)機(jī)進(jìn)口氣流流場(chǎng)顯著改善，與300MW電站配套的風(fēng)機(jī)效率提高了20%之多，經(jīng)濟(jì)效益非?？捎^。進(jìn)口管路不合理主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。 （1）進(jìn)口缺少必要地直管段，或通過(guò)漸擴(kuò)變徑管與進(jìn)口相連。 （2）風(fēng)機(jī)進(jìn)口與急彎管路直接相連。 （3）風(fēng)機(jī)進(jìn)口與突然收縮管相連，或進(jìn)氣箱結(jié)構(gòu)不合理。 風(fēng)機(jī)出口管路布置不合理表現(xiàn)在： （1）風(fēng)機(jī)出口直接接90°彎管或逆向彎管； （2）風(fēng)機(jī)出口直接接分支管路； （3）風(fēng)機(jī)出口直接接突然擴(kuò)大管。 如果在管網(wǎng)配置工作中注意糾正上述問(wèn)題，基本上就算是布置合理了。需要指出的是，管網(wǎng)布置與工藝流程先進(jìn)與否有關(guān)。否則，管網(wǎng)布置盡管

25、十分合理，但生產(chǎn)工藝本身是落后的，這種布置的合理性意義就顯得微不足道了。例如，金屬礦山通風(fēng)系統(tǒng)，也可以看成是一個(gè)管網(wǎng)。由于過(guò)去采取集中統(tǒng)一通風(fēng)系統(tǒng)，其結(jié)果造成管線長(zhǎng)、漏風(fēng)多及通風(fēng)效果差?，F(xiàn)在采用分區(qū)供風(fēng)、多級(jí)機(jī)站通風(fēng)系統(tǒng)，使得管網(wǎng)布置容易做到合理，經(jīng)濟(jì)效益更加明顯。如某礦現(xiàn)有東、西、北3個(gè)采區(qū)，還計(jì)劃開(kāi)采南采區(qū)，各采區(qū)所需風(fēng)量、風(fēng)壓相差較大。原計(jì)劃采用南、北兩臺(tái)礦井主通風(fēng)機(jī)集中通風(fēng)，電動(dòng)機(jī)功率為630kW×2=1260 kW。新設(shè)計(jì)采用三級(jí)機(jī)站通風(fēng)系統(tǒng)，選用K系列節(jié)能風(fēng)機(jī)21臺(tái)，F(xiàn)Z系列節(jié)能風(fēng)機(jī)15臺(tái)，裝機(jī)總?cè)萘恐恍?30 kW就足夠了，從而可節(jié)省功率730 kW。有關(guān)合理布置的主要

26、措施有以下幾個(gè)方面。（1）風(fēng)機(jī)進(jìn)口處要求流速比較均勻，無(wú)渦區(qū)。在風(fēng)機(jī)進(jìn)口前面若不接管道，空間也比較開(kāi)闊，且鄰近無(wú)障礙物，就可以認(rèn)為合理，達(dá)到了要求；如果接管道，則要求風(fēng)機(jī)進(jìn)口前有一段直管段，其長(zhǎng)度L0不小于2.5De（De為進(jìn)口當(dāng)量直徑），而且通常是等直徑的或略帶收斂的，不宜采用擴(kuò)壓形狀。盡量避免在進(jìn)口前存在急轉(zhuǎn)彎，就是轉(zhuǎn)小彎的彎頭也不應(yīng)離進(jìn)口太近。如果非用不可，應(yīng)采用雙吸入風(fēng)機(jī)進(jìn)氣箱的結(jié)構(gòu)。 通常，風(fēng)機(jī)在出廠時(shí)，如果是直接吸入式，都已裝有進(jìn)口集流器，可使損失顯著減少。在現(xiàn)場(chǎng)改造風(fēng)機(jī)時(shí)，如果自制集流器有困難，加一小段小于15°的收斂管亦行。如果受到條件限制，風(fēng)機(jī)進(jìn)口直管長(zhǎng)度不能滿足L

27、02.5De，可在管路中加裝分流板、均風(fēng)板或整流網(wǎng)（柵）。如果無(wú)法甩掉進(jìn)口彎管，則管的曲率半徑宜加大或加裝導(dǎo)流葉片。導(dǎo)流葉片與整流柵等均能消除或削弱渦流，起到使其進(jìn)口氣流均勻化的功效。 （2）改善風(fēng)機(jī)出口條件的最好辦法，亦是接一段直管段，其長(zhǎng)度仍為L(zhǎng)02.5De。如果不得不接彎管，則在其中加裝導(dǎo)流葉片是一個(gè)好方法。 （3）在管路上，應(yīng)盡量少用管件；應(yīng)選用合適的密封技術(shù)，把漏風(fēng)減少到最低限度。 （4）盡量減少沿程和局部阻力。為此，應(yīng)力求使管網(wǎng)布置最簡(jiǎn)單，管線盡量短、管內(nèi)流速接近經(jīng)濟(jì)流速，以減少沿程損失。另一方面，截面不宜突變。若必須擴(kuò)大截面，則采取漸擴(kuò)管。 為減少?gòu)澢苈分械牧鲃?dòng)損失，采用導(dǎo)流葉

28、片是一種行之有效的方法。 因?yàn)閺澒軆?nèi)壁與氣流分離及渦區(qū)產(chǎn)生、發(fā)展的關(guān)系較外壁密切，所以內(nèi)壁附近對(duì)減少阻力及流場(chǎng)均勻化影響大。因此，在導(dǎo)流葉片的布置上，靠?jī)?nèi)壁附近密一些，外側(cè)則稀一些。利用內(nèi)密外疏的導(dǎo)流葉片布置方式不僅減少了阻力，還可以收到減少葉片數(shù)的效果。 由于導(dǎo)流葉片的作用，在彎管中的氣流趨向內(nèi)壁。若導(dǎo)流葉片尺寸、數(shù)量及安裝角選擇合理，可以削弱甚至防止氣流的分離和渦區(qū)的生產(chǎn)。導(dǎo)流的結(jié)果使轉(zhuǎn)過(guò)彎管的氣流流場(chǎng)得到改善，隨之減少了壓力損失。3 風(fēng)機(jī)的選型與節(jié)能3.1 風(fēng)機(jī)的選型 選型即用戶根據(jù)使用要求在已有的風(fēng)機(jī)系列產(chǎn)品中選擇一種適用的風(fēng)機(jī)。 風(fēng)機(jī)一旦選定，它將在生產(chǎn)和生活中運(yùn)行若干年。選型合理會(huì)

29、帶來(lái)方便和效益；選型不當(dāng)則會(huì)造成浪費(fèi)和煩惱。所以，風(fēng)機(jī)選型是一項(xiàng)非常重要的慎重的工作。 (1) 要滿足系統(tǒng)的使用風(fēng)壓和風(fēng)量。系統(tǒng)使用的風(fēng)壓和風(fēng)量，必須經(jīng)過(guò)比較準(zhǔn)確的分析和計(jì)算。如有可能，最好以實(shí)測(cè)值為基礎(chǔ)。如屬新建，可借鑒同類(lèi)或相近系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行數(shù)值。最好使計(jì)算數(shù)據(jù)與實(shí)際運(yùn)行值相差不超過(guò)10%。在此范圍內(nèi)，風(fēng)機(jī)可以在高效區(qū)工作。除此之外，還需掌握系統(tǒng)可能使用的最大值與最小值，以便調(diào)節(jié)。 （2）根據(jù)負(fù)荷類(lèi)型確定調(diào)節(jié)方案。因?yàn)樨?fù)荷類(lèi)型對(duì)風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)的經(jīng)濟(jì)性影響很大，所以首先需要明確所選風(fēng)機(jī)的負(fù)荷屬于哪一種類(lèi)型。 根據(jù)公式求出容量系數(shù)。式中N為工作負(fù)荷率（%）；T為運(yùn)行時(shí)間比（%）。若90%就劃入高流量

30、型。這種類(lèi)型不必采用變頻調(diào)速裝置，因?yàn)檎{(diào)速裝置本身效率也不過(guò)90%左右，況且還要付出一筆可觀的初投資；倘若接近100%，采用了不但不節(jié)能，而且多耗功。對(duì)于這種類(lèi)型，首先要選好風(fēng)機(jī)，使其工況點(diǎn)落在最高效率點(diǎn)附近；其次可采用進(jìn)口節(jié)流或串級(jí)調(diào)速等作為輔助調(diào)節(jié)。 選擇風(fēng)機(jī)的同時(shí)，還應(yīng)考慮調(diào)節(jié)。 （3）按高效、節(jié)能及低噪的主次選型。通常，高效風(fēng)機(jī)都稱為節(jié)能風(fēng)機(jī)，然而選用了高效風(fēng)機(jī)并不等于就是節(jié)能。因?yàn)檫€要看實(shí)際運(yùn)行的工況是否處在風(fēng)機(jī)性能曲線的最高效率點(diǎn)附近，如果運(yùn)行中工況是變化的，還要看實(shí)際工況是否全部或大部分落入風(fēng)機(jī)性能曲線的高效區(qū)域中；就是同一臺(tái)高效風(fēng)機(jī)，若采用兩種不同的調(diào)節(jié)方式實(shí)現(xiàn)相同的目標(biāo)，實(shí)際

31、節(jié)能效果也可能差異很大?；蛘哒f(shuō)，即使在同一高效風(fēng)機(jī)系列中，為達(dá)到同一目標(biāo)，可以存在兩個(gè)或兩個(gè)以上型號(hào)的風(fēng)機(jī)，但在實(shí)際運(yùn)行中節(jié)能效果亦大不相同，其中效率高者不一定就是節(jié)能最多的。因此，選風(fēng)機(jī)時(shí)首先要確定主次。通常，對(duì)于功率大的風(fēng)機(jī)要特別重視節(jié)能和高效，高效讓位于節(jié)能；對(duì)于功率雖不大，但數(shù)量多的風(fēng)機(jī)，選型時(shí)應(yīng)注意高效風(fēng)機(jī)；對(duì)于功率很小卻要求環(huán)境寧?kù)o的，應(yīng)優(yōu)先考慮低噪聲。在特殊場(chǎng)合，如醫(yī)院、影劇院及家庭中，低噪聲為主要指標(biāo)，雖然也希望高效，但屬于次要地位。 （4）按環(huán)境、輸送介質(zhì)及特殊要求選型。例如，礦井風(fēng)機(jī)中的主扇要求滿足“反風(fēng)”的特殊要求；燒結(jié)鼓風(fēng)機(jī)要求耐磨；輸送具有腐蝕性及潮濕氣體的風(fēng)機(jī)需要防

32、腐；鍋爐引風(fēng)機(jī)需要較大的調(diào)節(jié)深度；在易燃易爆環(huán)境中運(yùn)行的風(fēng)機(jī)要選防爆型等。此外，還要注意地域條件。如在高原地區(qū)使用，需要對(duì)風(fēng)機(jī)性能參數(shù)進(jìn)行換算，以確認(rèn)是否滿足要求等。 自70年代以來(lái)，國(guó)內(nèi)已推出一批新型高效節(jié)能風(fēng)機(jī)，但面臨全社會(huì)多樣化的要求，遠(yuǎn)未滿足和適應(yīng)。另一方面，從我國(guó)國(guó)情出發(fā)，在短時(shí)間內(nèi)要想使所有風(fēng)機(jī)都用高效節(jié)能風(fēng)機(jī)所取代，無(wú)論從人力、物力、財(cái)力及技術(shù)上都是不可能的。因此，結(jié)合實(shí)際情況，恰當(dāng)?shù)剡M(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)風(fēng)機(jī)的技術(shù)改造是必然的，而且是合理的。事實(shí)上，使用單位早已進(jìn)行了大量嘗試，取得了不少寶貴經(jīng)驗(yàn)和經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益。實(shí)踐證明，現(xiàn)場(chǎng)風(fēng)機(jī)技術(shù)改造是風(fēng)機(jī)節(jié)能工作行之有效的方法之一。 （1）新輪換舊輪：

33、葉輪是風(fēng)機(jī)的核心部件，直接影響風(fēng)機(jī)性能的優(yōu)劣。只要機(jī)殼等部件完好，以新型高效葉輪取代氣動(dòng)性能差的舊式葉輪，會(huì)有良好的效果。例如，用4-72系列風(fēng)機(jī)葉輪取代舊式9-57系列風(fēng)機(jī)葉輪，會(huì)產(chǎn)生表1所示的節(jié)能效果。表1 新輪換舊輪效果風(fēng)機(jī)型號(hào) 效率/% 輸入功率/kW 轉(zhuǎn)速/(r/min)9-57 59 117 5764-72 89 73 797 （2）大輪換小輪：由于選型不當(dāng)或其它原因造成風(fēng)機(jī)實(shí)際流量比所需流量大得多，而風(fēng)機(jī)又是新型的，若采用調(diào)節(jié)的辦法又存在設(shè)備投資和經(jīng)濟(jì)性等問(wèn)題，此時(shí)就可考慮采取小輪換大輪的方法。例如，鞍山鋼鐵公司曾將除塵風(fēng)機(jī)G4-7320風(fēng)機(jī)葉輪換成18葉輪，既滿足了生產(chǎn)的要求，又獲得每年每臺(tái)風(fēng)機(jī)節(jié)電50萬(wàn)kW·h的可觀效益。 截短或加長(zhǎng)葉片是對(duì)風(fēng)機(jī)的局部改造，嚴(yán)格來(lái)講，是不能用相似原理來(lái)計(jì)算改造后的參數(shù)的，但現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐證明，當(dāng)尺寸變化小于原葉輪直徑的15%時(shí)，葉片的出口角和效率變化