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  共振性消聲器 1)共振性消聲器僅適用于具有明顯低頻噪聲峰值的聲源消聲處理,以及對氣流壓力損失要求很低的條件。 2)設(shè)計共振消聲器時應(yīng)盡量增大k值(見式7.3-22),因為k值增大,消聲量增大,消聲頻帶也可加寬。設(shè)計中使共振腔的體積V大些,傳導率G值高些,都可使值增大,般至少應(yīng)按k≥2. 3)改善共振消聲器消聲頻帶寬度的措施包括:增大共振腔的腔深,即增加共振腔體積;在開孔處襯貼薄而透聲的材料,以增加孔頸的 聲阻:在共振內(nèi)鋪貼吸聲層:將不同共振頻率的吸聲結(jié)構(gòu)設(shè)置在同一消聲器內(nèi)或不同共振頻率的消聲器串聯(lián)應(yīng)用等. 4)對于金屬管式的共振消聲器,常用的設(shè)計孔徑取中3~@1m,開孔率為0.5%~5%,孔板厚度可取1~3mm,空腔深度常取100~200m。 5)設(shè)計共振消聲器的共振腔幾何尺寸于共振頰率波長的三分之一,當共振腔較長時,應(yīng)分隔成幾段,其總消聲量為各段消聲量之和 6)共振消聲器內(nèi)管的開孔段應(yīng)均勻集中在內(nèi)管的中部,但應(yīng)使孔間距等于或大于5倍孔徑大小。  

                                阻性消聲器 1)正確合理選擇阻性消聲器的結(jié)構(gòu)形式。如對大風量大尺寸空調(diào)風管宜選用片式消聲器:對消聲量要求較高,而風壓余量較大的風 管可選用折板式、聲流式及多室式等消聲器，對缺少安裝空間位置的管路系統(tǒng)可選用彎頭消聲器、百葉式消聲器等。 2)正確選擇阻性吸聲材料。選擇阻性消聲器內(nèi)的多孔吸聲材料除了應(yīng)滿足吸聲性能要求之外,還應(yīng)注意防潮、耐溫、耐氣流沖刷及凈化等工藝要求,通常都采用離心玻璃棉作為吸聲材料:如有凈化及防纖維吹出要求,則采用燃聚氨聲學泡沫塑料;對某些地下工程磚砌風道消聲,也可選用膨脹珍珠巖吸聲磚作為阻性吸聲材料。 3)合理確定阻性消聲器內(nèi)吸聲層的厚度及密度。對于一般阻性管式及片式消聲器的吸出片厚度宜為5~10cm,對于低頻噪聲成分較 多的管道消聲,則消聲片厚可取15~20cm,而靠消聲器外殼的吸聲層厚度一般可取消聲片厚度的一半:為減小阻塞比,增加氣流通道面積也可以將片式消聲器的消聲片設(shè)計成一半為厚片,一半為薄片。消聲片內(nèi)的離心玻璃棉板的密度通常應(yīng)選24~48kg/m3,密度大一些對低頻消聲有利,而阻燃聚氨酯聲學泡沫塑料的密度為30~40kg/m3。 4)合理確定阻性消聲器內(nèi)氣流通道的斷面尺寸。阻性消聲器的斷面尺寸對消聲器的消聲性能及空氣動力性能均直接相關(guān),表7.3-16列出了不同形式阻性消聲器的通道斷面尺寸控制值。 5)合理確定阻性消聲器內(nèi)消聲片的護面層材料。消聲片護面層用料及做法應(yīng)滿足不影響消聲性能及與消聲器內(nèi)的氣流速度相適應(yīng)兩個前提條件。最常見的護面層,用料為玻璃纖維布加穿孔金屬板,玻璃纖維布一般為0.1~0.2mm厚的無堿平紋玻璃纖維布,而穿孔金屬板一般要求穿孔率≥20%,而孔徑常取φ4~6mm。工程中對于有防潮防水要求的護面層,則可在穿孔金屬板內(nèi)加設(shè)層聚乙烯薄膜或PVF耐候膜,雖對高頻吸聲有一定影響,但對低頻吸聲則略有改善。表7.3-17為不同護面層結(jié)構(gòu)所適用的消聲器內(nèi)氣流速度表。 6)合理確定消聲器的有效長度。由于消聲器的實際消聲效果受聲源強度、氣流再生噪聲及末端背景噪聲的影響,在一定條件下,消 聲器的長度并不同消聲值成正比,因此必須合理確定消聲器的有效總長度。一般可選擇1~2m,消聲要求較高時,可以3~4m,并以分段設(shè)置為好。 7)控制消聲器內(nèi)的氣流通過速度。 8)改善阻性消聲器低頻性能的措施,由于阻性消聲器低頻性能較中髙頻性能要差,設(shè)計中可采用加大消聲片厚度、提高多孔吸聲材 料密度、在吸聲層后留一定深度的空氣層、使吸聲層厚度連續(xù)變化(如聲流式消聲器)以及采用阻抗復合式消聲器等施。  

阻性消聲器的性能影響因素： 1)首先是結(jié)構(gòu)形式,如管式、片式結(jié)構(gòu)簡單,消廬效果好,阻力也小,但低頻性能相對差一些;阻抗復合式消聲頻帶寬,但結(jié)構(gòu)較復雜;折板式、多室式消聲量大,但阻力也高。 2)阻性吸聲材料類別及其厚度、密度和護面層選擇,如消聲片厚度大些,密度高些可有利改善低頻性能。 3)氣流通道斷面尺寸,如扁形通道有利提高P/S值,改善消聲性能。 4)通道內(nèi)的氣流速度,如流速較低,氣流再生噪聲低,消聲器性能不受氣流噪聲影響,而且壓力損失也較小。 5)有效消聲長度,在氣流再生噪聲及背景噪聲均無影響的條件下,消聲器的消聲量應(yīng)與有效長度成正比。 共振消聲器的性能影響因素： 1)共振吸聲結(jié)構(gòu)的孔徑、開孔率及板厚等因素決定共振消聲峰值頻率的髙低。 2)共振腔的深度影響消聲頻率及頻帶寬度。 3)氣流通道截面積S影響消聲量的大小截面積小,消聲量大。 4)傳導率G、共振腔體積決定消聲量的大小,GV值大,則消聲量相應(yīng)增大。 5)氣流速度。 抗性消聲器的性能形響因素 1)膨脹比m值決定抗性消聲器消聲量的大小 2)打張室的長度及插入管的長度決定抗性消聲器的消聲姁率特性。 3)打張室的長徑比影響抗忸消聲器的消聲頰率特性。長徑比大,低頻性能較好:反之,高頻消聲性能改善。 4)結(jié)構(gòu)形式,如多節(jié)串聯(lián)提高消聲性能,插入管錯位可改善髙頻消聲性能,阻抗復合增加消聲頻寬等。 5)氣流速度。 排氣放空消聲器的性能影響因素： 1）結(jié)構(gòu)選型的合理性； 2)節(jié)流減壓的級數(shù)及各級壓降比值的確定； 3)小孔噴注消聲的小孔孔徑、孔間距及開孔面積； 4)結(jié)構(gòu)強度。

  摘要:介紹了新模型系列風機的快速優(yōu)化設(shè)計計算方法,為簡化設(shè)計計算及方便實踐應(yīng)用,采用了電子表格進行風機機號、性能參數(shù)流量壓力的取值即最高轉(zhuǎn)速確定匹配關(guān)系:與風機轉(zhuǎn)子組主軸強度、臨界轉(zhuǎn)速、軸承壽命的匹配關(guān)系;與風機葉輪軸盤尺寸的匹配關(guān)系:與電機功率安全系數(shù)、電機極數(shù)匹配關(guān)系的應(yīng)用計算。并以CF51新模型系列風機采用電子表格設(shè)計計算方法為例,進行詳細說明。   隨著我國國民經(jīng)濟的快速發(fā)展,以及國家對環(huán)保節(jié)能產(chǎn)品的要求,近年來風機行業(yè)協(xié)會、各大院校研究所、風機專業(yè)制造廠家都在積極研發(fā)新型節(jié)能高效低噪環(huán)保的風機氣動模型,并取得了相當?shù)某煽?。但也存在著重理論氣動模型研發(fā)、對與工廠制造銜接的系列優(yōu)化規(guī)劃與部件結(jié)構(gòu)工藝設(shè)計重視不夠,使研發(fā)的新模型風機特別是在工業(yè)領(lǐng)域風機,無論在研發(fā)進度、研發(fā)質(zhì)量、使用可靠性上都未真正體現(xiàn)新模型風機氣動性能研發(fā)價值。筆者在風機行業(yè)從業(yè)多年,已有多個新模型系列風機產(chǎn)品成功研發(fā)成為公司主導產(chǎn)品?，F(xiàn)對新模型系列風機用電子表格計算(Excel)的快速優(yōu)化設(shè)計方法予以闡述設(shè)計思路 無論是引進消化、校企合作還是自主開發(fā),當新模型風機氣動性能樣機經(jīng)實測達到設(shè)計要求,就需轉(zhuǎn)入系列優(yōu)化規(guī)劃設(shè)計與部件結(jié)構(gòu)工藝設(shè)計等具體開發(fā)內(nèi)容上來。系列規(guī)劃設(shè)計中涉及風機機號、性能參數(shù)流量壓力的取值即最高轉(zhuǎn)速確定匹配關(guān)系:與風機轉(zhuǎn)子組主軸強度、臨界轉(zhuǎn)速、軸承壽命的匹配關(guān)系;與風機葉輪軸盤尺寸的匹配關(guān)系;與電機功率安全系數(shù)、電機極數(shù)匹配關(guān)系等。上述系列規(guī)劃設(shè)計完成以后,就可轉(zhuǎn)入結(jié)構(gòu)工作圖設(shè)計。筆者以CF51新模型風機系列規(guī)劃用電子表格計算為例,進行詳細說明。 風機機號、性能流量壓力的分布取值范圍 CF51風機葉輪采用強后向多圓弧板式葉片,葉輪直徑800m時的樣機最高效率79.5%、全壓系數(shù)為0.512、比轉(zhuǎn)速為27.4。 CF51風機機號葉輪直徑尺寸按GB/T17774《工業(yè)通風機尺寸》標準,取為315、355、400、450、500、560、710、800、900、1000、120、1250、1400、1600、1800、2000等共十六個機號。 CF51性能參數(shù)流量壓力的取值須經(jīng)前期市場調(diào)研,滿足彌補本公司選型的空白點,及對本公司歷史產(chǎn)生的較多非標定制進行統(tǒng)計,初步的確定性能參數(shù)流量壓力的取值。對中小型工業(yè)風機而言,在全壓系數(shù)、比轉(zhuǎn)速、風機機號確定的情況下,確定性能參數(shù)一般即指最高轉(zhuǎn)速確定后的 最高壓力取值CF51機號500風機初定設(shè)計最高轉(zhuǎn)速為4200/min,最高全壓為8125Pa,見表1; 表1~表2中用電子表格計算方式,原始參數(shù)為CF51樣機測試值,改變設(shè)計參數(shù)值中的機號/葉輪直徑D1、風機轉(zhuǎn)速n1、進氣介質(zhì)密度p1即可進行風機性能的變換計算。 3風機轉(zhuǎn)子組主軸強度、臨界轉(zhuǎn)速、軸承壽命 當初步的性能參數(shù)流量壓力的取值、最高轉(zhuǎn)速確定以后,需進行轉(zhuǎn)子組主軸強度、臨界轉(zhuǎn)速軸承壽命等的計算。CF1風機均按C式三角帶傳動進行配置計算,對其中CF51機號500、800250、2000風機的轉(zhuǎn)子組主軸強度、臨界轉(zhuǎn)速、軸承壽命初定設(shè)計配置計算見圖1、表5風機轉(zhuǎn)子組主軸強度、臨界轉(zhuǎn)速、軸承壽命電子表格計算方式見表六,以CF51機號800風機為例。CF51機號800風機初定設(shè)計最高轉(zhuǎn)速為2900/min,計算結(jié)果為主軸強度:RB處最大復合應(yīng)力o&l;[o-1]w主軸(一般碳素鋼)許用彎曲應(yīng)力,20.38MPa40~65MPa,主軸強度滿足安全要求。 主軸臨界轉(zhuǎn)速:主軸計算臨界轉(zhuǎn)速nc=5745/min,800風機初定設(shè)計最高轉(zhuǎn)速n=2900/min,計算的安全系數(shù)nc/n=5745/2900=1.98,nc〉1.3n主軸臨界轉(zhuǎn)速滿足安全要求。以nc&g;1.3n為安全系數(shù)反算,主軸最大可運行轉(zhuǎn)速n4419/min，軸承壽命:CF51機號800風機最高全壓為0447Pa,必須考慮軸向力Fa對軸承壽命的影響, 以RA或RB取較大受力支點計算(非相同型號軸承需都算一下),計算的軸承壽命為107160h≈12.23年,滿足壽命要求注意序號8帶輪直徑D尺寸2對主軸RA或RB的受力及軸承壽命影響,需反復核算。 在軸承壽命計算時,必須計入離心通風機的軸向推力回。單吸入風機在運轉(zhuǎn)過程中產(chǎn)生的軸向推力對軸承壽命影響,如采用深溝球軸承計算壽命通不過時,可采用球面滾子、角接觸球等不同類型軸承反復核算,達到100以上理論壽命為妥,采用不同類型軸承時,需注意軸承極限轉(zhuǎn)速對風機最高允許運行轉(zhuǎn)速的限制。   表6的電子表格計算方式,可通過改變設(shè)計原始參數(shù)值中序號112風機葉輪重量、風機轉(zhuǎn)速、軸承箱主軸、功率、帶輪直徑等設(shè)計參數(shù)值,即可進行風機轉(zhuǎn)子組的變換計算。 4與風機葉輪軸盤尺寸的匹配關(guān)系 CF51風機比轉(zhuǎn)速為27.4,屬中低比轉(zhuǎn)速風機,葉輪葉片出口寬度較窄。一般工廠內(nèi)部都有規(guī)格化的軸盤尺寸系列。按以上方法初定好轉(zhuǎn)子組規(guī)格,其主軸直徑、軸承型號、對應(yīng)軸盤外徑及軸盤內(nèi)孔基本確定。為防止葉輪軸鹽搭子對葉片進口流道堵塞,需進行葉輪輪蓋進口與軸盤搭子的截面積之比校核,見表7。 表7中的A值,文獻[6-7]給出了設(shè)計理論參數(shù),考慮滿足系列規(guī)劃設(shè)計及軸盤“三化&dquo;要求,筆者認為輪蓋/葉片進口圓環(huán)面積比A、葉輪內(nèi)軸盤搭子高度hl/葉輪葉片出口寬度b2比B,滿足或接近模型樣機系數(shù)值,且盡量保證軸盤搭子與進氣氣流流通面為弧形圓滑過渡,是可以滿足相似設(shè)計條件的。   5與電機功率安全系數(shù)、極數(shù)匹配關(guān)系 表8中的允許最大軸功率值,與表一~表四中用電子表格計算,改變設(shè)計參數(shù)值中的機號/葉輪直徑D、風機轉(zhuǎn)速n1l、進氣介質(zhì)密度p1得出的NI內(nèi)功率相匹配校核,在保證電機安全系數(shù)的情況下,得到最大的性能參數(shù)流量壓力值,并最終確定電機規(guī)格。   6結(jié)論 我公司近些年在新模型風機氣動性能研發(fā)、樣機測試完成以后,通過在系列優(yōu)化規(guī)劃與部件結(jié)構(gòu)工藝設(shè)計等具體開發(fā)內(nèi)容上產(chǎn)生的問題,不斷總結(jié),逐步摸索出采用電子表格計算的方法,掌握了一套快速準確完成系列優(yōu)化規(guī)劃轉(zhuǎn)入結(jié)構(gòu)工作圖設(shè)計的實用方法。該方法對離心風機、軸流風機、空調(diào)風機、工業(yè)風機、單進風風機、雙進風風機均適用。并建議為滿足系列化、標準化、通用化的“三化&dquo;要求,建議有實力的風機廠在新模型風機研發(fā)前期準備時,應(yīng)考慮對轉(zhuǎn)子組傳動箱、軸盤等工廠內(nèi)部基礎(chǔ)標準件進行整理完善,來滿足與研發(fā)風機全系列機號的合理匹配,為轉(zhuǎn)入結(jié)構(gòu)工作圖設(shè)計帶來方便。 本文的CF51新模型風機系列優(yōu)化規(guī)劃的快速設(shè)計,所有的表格內(nèi)容數(shù)據(jù)均為計算最終稿,實際需運用電子表格進行風機轉(zhuǎn)速、風機轉(zhuǎn)子組主軸強度、臨界轉(zhuǎn)速、軸承壽命、葉輪軸盤尺寸、電機功率匹配等參數(shù)的聯(lián)動變換計算,并熟悉掌握其變化規(guī)律,提高計算準確度與工作效率。采用上述CF51新模型風機系列優(yōu)化規(guī)劃的快速設(shè)計方法,同樣也適用于結(jié)構(gòu)工作圖設(shè)計,將另文贅述風機行業(yè)的《高效節(jié)能離心通風機系列化基本模型研發(fā)》,根據(jù)計劃進度要求完成系列樣機標定后,向行業(yè)推廣。屆時可參考本文所述的系列優(yōu)化規(guī)劃的快速設(shè)計方法,實踐證明因其簡單、實用、有效,相信一定會達到事半功倍的效果。  

概述 主要由蓋盤、中盤、葉片構(gòu)成雙吸葉輪,該風機在國內(nèi)為首創(chuàng),亦是發(fā)展方向,既省材料又S9000-12大型離心式燒結(jié)鼓風機葉輪降低成本,縮短工期,本文重點對其蓋盤曲意圖見圖1。其材質(zhì)15MnV,直徑3500型、拼裝工藝進行探討. 考慮實際操作方便及板材的尺寸,工藝定為下4塊料,這樣在實際曲型時便于移動調(diào)整。根據(jù)圖1的錐度和母線的實長用放射線展開法展出側(cè)蓋114板料,實際下料周邊留出余量。 有了扇形展開料,開始曲型,如果沒有合適的工裝設(shè)備就很難壓制出α=10°的側(cè)蓋既要保證質(zhì)量又要符合圖樣要求,就得根據(jù)葉輪的幾何尺寸,考慮下料有余量,實際操作采用冷曲,竄壓方式及壓制過程中的回彈,成型后的拼裝、焊接等重要因素,設(shè)計制造局部分段成型模,見圖4把雙面葉片焊在中盤上后,經(jīng)過大立車加工好的葉片錐度做為檢測壓型量具最為合適。實際上壓型模具是側(cè)蓋很小的一部分,必須竄壓,開始時壓力不宜過大,在模具上竄壓一遍后放在葉片上檢測外邊緣縫隙大,這說明角度不夠,這時我們調(diào)整定位板,向小頭方向移動,再少增加一點壓力,通過幾次反復竄 壓和調(diào)整定位板,直至使其與葉輪葉片錐度相吻合。 再將分段成型的4塊在葉片錐度上拼接、焊接成一個整體的側(cè)蓋,經(jīng)加工后與口圈焊為一體,制成蓋盤。經(jīng)過進爐消除應(yīng)力后,錐度又發(fā)生新的變化,出現(xiàn)間隙大小不一致,其重量已達1噸重,此時只能借助吊車、壓力機及模具反復整型,局部用風鏟打擊,雖然解決了變形錐度問題,但是工人的勞動強度太大,消耗的工時太多,使生產(chǎn)周期加長。 為了解決焊接口圈和進爐消除應(yīng)力的變化,經(jīng)過實踐探討,找到兩種方法:其一制作個卡型樣板,見圖5,在焊接口圈和側(cè)蓋時,要經(jīng)常調(diào)整工件并及時檢測,使焊完后一定符合樣板,由進爐消除應(yīng)力改為振動消除應(yīng)力:其二口圈和側(cè)蓋只拼裝點焊牢固,不進行焊接,等到與葉片拼為一體,在焊接葉片和蓋盤時一起再焊口圈和側(cè)蓋,最后葉輪進行整體消除應(yīng)力。以上兩種方法,去掉了中間整型工序的麻煩,既省時間又減少了勞動強度。 三、葉輪成型 拼裝葉輪蓋是該項工藝的要點,一旦葉輪中盤與上下側(cè)蓋不同心,不僅造成葉輪偏重,影響平衡,而且使其口圈加工不均衡,出現(xiàn)橢圓,厚薄不均,更為嚴重的是葉片出口端蓋盤短缺,直接影響轉(zhuǎn)子性能。 為確保葉輪中盤與蓋盤同心,尺寸精確,研制一個拼裝監(jiān)盤定位模&dquo;由3件焊接而成焊定位板、套筒和底盤,經(jīng)加工制成650與1620同心,定位板上面與底盤直口平行,高度h=430見圖6這時我們把已經(jīng)成型部分放在平臺上,將“監(jiān)盤拼裝模&dquo;放入中盤孔中,再將蓋盤吊放在葉片上,使口圈套在拼裝模定位板上,調(diào)整蓋盤,使其拼接焊縫與葉片交叉擺放,點焊牢固。另一面蓋盤用相同方法進行。 施焊時,同時由2人或4人對面焊接,及時翻轉(zhuǎn),防止變形。最后上大立車加工成圖樣尺寸的葉輪。        

摘要：通過用SIMPLE算法編制的程序?qū)﹄x心引風機在不同工況時流場的數(shù)值模擬，分析了流場與引風機葉片積灰的特性，從而得出了離心引風機負荷對積灰的影響的結(jié)論。 1引言 在電站、石油、冶金、化工及城市供熱鍋爐的運行過程中，引風機葉片由于各種原因不可避免地發(fā)生積灰，因此葉片積灰是一個普遍而又十分值得研究和處理的問題，也是生產(chǎn)現(xiàn)場中的一大難題。引風機葉片上沉積物的存在會造成葉輪的不平衡和振動，致使軸和軸承上的負荷增加，引風機的電流也會增加，嚴重時還會引起風機和電機的地腳螺栓斷裂，造成軸和軸承及葉輪等其它的零部件損毀，更嚴重時會引起引風機飛車事故 [1]。本文從流場角度分析了某熱電廠引風機的運行負荷對其葉片積灰的影響，為生產(chǎn)現(xiàn)場調(diào)整運行方式和改進設(shè)計提供了理論依據(jù)。 物理描述 2.1 現(xiàn)象描述 引風機在額定負荷運行時，氣流進入引風機葉片流道的角度與葉片的進口安裝角相當，這時氣流的沖擊角為零，氣流沒有沖擊平滑地流入葉片通道。當引風機低于額定負荷運行時，由于進口速度方向的改變，氣流沖擊角小于葉片的進氣安裝角而形成了正沖擊角；葉片的非工作面將出現(xiàn)邊界層氣流的分離和氣流的回流，而且在非工作面上形成了漩渦且沿著葉片的徑向方向發(fā)展，最終使葉片在非工作面上產(chǎn)生積灰[1-4]。 2.2 模擬對象 以某熱電廠鍋爐引風機為模擬對象，其結(jié)構(gòu)如表1，在模擬過程中不考慮葉片厚度的影響。 　　　　　　　　　　　　　表1風機的結(jié)構(gòu)參數(shù) 型　號 Y4-73-11№20D 葉輪出口直徑/mm 2000 轉(zhuǎn)速/(/min) 960 葉輪進口直徑/mm 1460 出口壓力/kPa 4.5 進口安裝角/(°) 16 葉片數(shù)/個 12 出口安裝角/（°） 45 流　量/(m3/h) 178010 葉輪寬度/mm 700     3  數(shù)學描述 3.1 控制方程 原則上氣流為氣固兩相流動，但實際上由于顆粒在氣流中的份額很少而對氣流的影響可以忽略，所以采取單相介質(zhì)模型。氣流在葉片流道中流動，在采用相對直角旋轉(zhuǎn)坐標下，坐標系統(tǒng)示意圖如圖１所示，可近似地認為是二維穩(wěn)態(tài)不可壓縮流體的流動，應(yīng)用修正的κ-ε湍流模型，則流體的控制方程的統(tǒng)一形式為        3.2 邊界條件    進口邊界條件——進口速度可根據(jù)流量和速度三角形來共同確定，湍動能按進口0.5%(u2+v2)給定，而耗散率按0.1%的湍動能給定[6]。    出口邊界條件——出口處的壓力為4.5kPa，沿流線的一階偏導數(shù)為零，并且遵循質(zhì)量守恒定律。    壁面邊界條件——按壁面函數(shù)法確定[7]。 4 數(shù)值計算 由于流體流動的通道形狀不規(guī)則，為此采用貼體坐標系，利用Vinko[8]將物理平面網(wǎng)格轉(zhuǎn)換為計算平面網(wǎng)格；坐標變換后的通用控制方程為                                   按給定的壓力場求解出的速度場未必能滿足連續(xù)性方程，所以在得出速度場后應(yīng)對壓力場進行修正，壓力修正后可重新求得速度場，最終可導得壓力修正方程和速度修正方程分別為:            采用交錯網(wǎng)格的方法對整個區(qū)域進行40&imes;20網(wǎng)格劃分，采用冪函數(shù)方案作為對流擴散方式，采用SIMPLE方法[9]對流場進行計算，最后可得到流場的數(shù)值解。圖2和圖３為在不同工況時的流場數(shù)值解，D代表引風機運行的額定負荷。  文獻提供的試驗數(shù)據(jù)在額定負荷時的對比，數(shù)據(jù)位置在風機葉片徑向的1/3，2/3處，通過對比發(fā)現(xiàn)程序和模型有較高的準確性。可作為流場的預報有效工具。 5 結(jié)果分析 根據(jù)對計算流場的分析可得知，引風機在滿負荷時，由于流體流動方向幾乎與葉輪通道進口安裝角一致，而相對速度流場分布比較均勻，在非工作面壁面上，由于離心力和哥氏力及介質(zhì)粘性的影響，有氣體分離和在貼壁處薄層存在少量回流，相對總壓分布也十分均勻，這幾乎對葉片的積灰沒有影響；隨著負荷的不斷下降，在風機進口處沒有設(shè)置預旋裝置的情況下，進口速度發(fā)生偏離且和葉輪通道的進口安裝角形成一個差角，從而流動主流區(qū)逐漸向工作面方向偏移，在葉片的非工作面及附近區(qū)域形成負壓區(qū)域而出現(xiàn)較大區(qū)域的分層和氣流漩渦及回流，并且在葉片的非工作面上的范圍在徑向不斷擴大，在與非工作面垂直方向上也逐漸擴展，負壓區(qū)域也在不斷擴大。隨著負荷的不斷下降，這種現(xiàn)象更加明顯并將會布滿整個葉片范圍，這是因為離心力隨半徑的增加而增大的緣故。從圖中可以看出，在引風機負荷為80%以下時，氣流的分離，漩渦及回流比較顯著；隨著負荷的不斷下降，這種現(xiàn)象更加明顯和突出。由于漩渦，回流和氣流分離，加上這些區(qū)域的流速不是很大，低速區(qū)域隨負荷的不斷下降而逐漸擴大，因而使氣流攜帶粉塵的能力下降，且增加了氣流在葉片非工作面及附近區(qū)域的停留時間，再加上離心力和哥氏力的綜合影響，粉塵更容易沉積在葉片的非工作面上并且隨著負荷的降低而不斷擴大，葉片積灰也越嚴重。所以看出引風機負荷是影響葉片積灰的重要因素之一。 6 結(jié)論      通過某熱電廠Y4-73-11№20D引風機的流場的數(shù)值分析，對其不同工況時流場和積灰的分析，在風機負荷將到80%時，葉片非工作面上有明顯的積灰存在；當引風機負荷將到60%時，積灰比較嚴重；無論是在現(xiàn)場的長期運行中還是在進行負荷試驗的過程中都發(fā)現(xiàn)，當引風機負荷將到65%時已出現(xiàn)特別明顯的積灰并且振動，必要時須清灰；上述情況與數(shù)值分析結(jié)果較為一致。由數(shù)值模擬的結(jié)果可知，為了保證引風機不產(chǎn)生積灰和振動而安全穩(wěn)定運行，引風機運行負荷應(yīng)不低于80%為宜。                

                      1引言 煉鐵廠烘干爐窯用的鼓風機由于功率大、轉(zhuǎn)速高，在運行過程中產(chǎn)生強烈的空氣動力噪聲和機械噪聲，造成了嚴重的環(huán)境噪聲污染，也影響人們正常的工作和生活。某煉鐵廠烘干爐窯用的鼓風機型號為JNC261№10D型，流量17200m3/h，全壓5300Pa，如圖1所示，A、B、C、D均在軸線高度上，A點距進口1m，B、C、D距機殼、聯(lián)軸器、電機為1m，根據(jù)GB/T2888-1991《風機和羅茨鼓風機噪聲測量方法》，現(xiàn)場測量風機A點的噪聲頻譜如表1所示，A點總噪聲達94dB(A)，B、C、D點總噪聲各為86dB(A)、85.5dB(A)和86.5dB(A),超過了國家標準《工業(yè)企業(yè)噪聲衛(wèi)生標準》中規(guī)定的不高于85dB(A)的要求，影響了職工的正常工作。必須得對該風機噪聲進行控制，使其達到國家噪聲標準要求，以減少環(huán)境噪聲。          表1 JNC261№10D型鼓風機噪聲 噪 聲 源 A 聲級 倍頻程中心頻率/Hz 63 125 250 500 1k 2k 4k 8k 鼓 風 機 94 93 87 86 90 85 83 74 72   2 鼓風機噪聲分析與控制 2.1 空氣動力性噪聲 風機的空氣動力性噪聲包括進氣口空氣動力性噪聲和出氣口空氣動力性噪聲，它是在氣體流動過程中所產(chǎn)生的。主要是由于氣體的非穩(wěn)定流動，氣體與蝸舌的周期性撞擊、氣體與氣體及氣體與固體相互作用所產(chǎn)生的噪聲。風機空氣動力性噪聲分旋轉(zhuǎn)噪聲和渦流噪聲。 旋轉(zhuǎn)噪聲是由于工作葉輪上均勻分布的葉片，周期性打擊氣體介質(zhì)引起的。另外，當氣流流過葉片時，在葉片表面上形成附面層，特別是吸力邊的附面層容易加厚，并產(chǎn)生許多渦流。在葉片的尾緣處吸力與壓力邊的附面層匯合，形成所謂尾跡區(qū)，在尾跡區(qū)內(nèi)，氣流的壓力與速度都大大低于主氣流區(qū)。因而，當工作輪旋轉(zhuǎn)時，葉片出口區(qū)內(nèi)氣流具有很大的不均勻性。這種不均勻性氣流周期性作用于周圍介質(zhì)，產(chǎn)生壓力脈動，而形成噪聲，旋轉(zhuǎn)噪聲的頻率為 fi=nzi/60    (1)                       式中  n——風機葉輪轉(zhuǎn)速，/min       z——葉片數(shù)     i——諧頻序號，＝1，2，3，… 渦流噪聲又稱漩渦噪聲。它主要是由于氣流流經(jīng)葉片時，產(chǎn)生紊流附面層及漩渦與漩渦分裂脫體，而引起葉片上壓力脈動造成的。它是離心鼓風機的另一主要噪聲，渦流噪聲的頻率為       fwi=sWi/L    (2) 式中S為斯特勞哈爾數(shù)，S＝0.14～0.20，通常取0.185；W為氣體與葉片的相對速度；L為葉片寬度在垂直于W方向上的投影；i為諧波序號，i=1,2,3，…。 由式(2)可知，鼓風機的渦流噪聲頻率，主要與氣流和葉片的相對速度W、葉片寬度在垂直于W方向上的投影有關(guān)，而W和U都是連續(xù)的量，因而離心鼓風機運轉(zhuǎn)時所產(chǎn)生的渦流噪聲是一種寬頻帶的連續(xù)譜。 通過上述分析可知，風機空氣動力性噪聲是上述兩種性質(zhì)不同的噪聲相互疊加的結(jié)果。所以風機空氣動力噪聲的頻譜，往往是寬頻帶連續(xù)譜。     對空氣動力性噪聲的治理需要設(shè)計阻性、抗性或阻抗復合式消聲器，阻性消聲器對旋轉(zhuǎn)噪聲和渦流噪聲都有降低作用，而抗性消聲器只對旋轉(zhuǎn)噪聲有降低作用[1]。 2.2 機械性噪聲 機械性噪聲主要是由于轉(zhuǎn)子不平衡，軸承磨損及風機進、出口壓力脈動引起機殼振動而形成的機械噪聲，降低機械噪聲需消除轉(zhuǎn)子的不平衡，提高機械裝配精度和消除機械振動。 2.3 電動機噪聲 電動機噪聲是風機噪聲的主要組成部分，電動機噪聲是由各種成分組成的，主要包括電磁噪聲、機械噪聲和風扇噪聲3部分。由于電機由專業(yè)廠家生產(chǎn)，不便于進行結(jié)構(gòu)改進，所以通常用隔聲的措施來避免電機噪聲傳播。      從上述風機噪聲測試結(jié)果看，A點主要是空氣動力性噪聲，達94dB(A)，是主要噪聲源，B、C、D點主要是機械噪聲，總噪聲各為88dB(A)、87.5dB(A)、88.5dB(A),是次要的噪聲源，應(yīng)優(yōu)先控制風機空氣動力性噪聲。 3鼓風機空氣動力性噪聲的控制 根據(jù)鼓風機噪聲頻譜特性分析，噪聲峰值為63～1000Hz，可見此類風機不僅聲級高，而且還呈現(xiàn)出低、中頻特性，傳播距離較遠。針對風機出口進入窯爐的實際情況，采取如下措施治理噪聲：（1）風機進口設(shè)計安裝蜂窩狀阻抗復合消聲器，以減少風機進氣口空氣動力性噪聲向外傳播；（2）在鼓風機面向居民區(qū)的一側(cè)，利用現(xiàn)有建筑物的設(shè)計磚墻隔聲屏障，來阻斷鼓風機風機機殼噪聲和電機直達噪聲向居民區(qū)傳播，治理后的風機現(xiàn)場如圖2所示。 表2 JNC261№10D型鼓風機噪聲治理前、后A聲級結(jié)果 位置 A(F) B C D E   治理前 94 86 85.5 86.5 —   治理后 82 83 84.5  84  83   表3 離心式鼓風機和引風機噪聲治理方案 噪聲源 風機進口 風機出口 空氣動力性噪聲   機體、聯(lián)軸 器、電機 鼓風機 來自大氣 進入生 產(chǎn)設(shè)備 通常加進口消聲器置于大氣中     通常做隔聲間 引風機 來自生 產(chǎn)設(shè)備 進入大氣 通常加出口消聲器置于大氣中     通常做隔聲間       4 鼓風機噪聲控制結(jié)果分析     進行上述噪聲治理后測試結(jié)果如表2所示,治理噪聲后的測點F、E如圖2所示,F點仍在葉輪軸線上距消聲器1m，E點在消聲器進口離消聲器端面1m處。治理后噪聲明顯降低，達到了《工業(yè)企業(yè)噪聲衛(wèi)生標準》中規(guī)定的不高于85dB(A)的要求，再加上磚墻隔聲屏障作用，居民區(qū)噪聲明顯降低。    由表2看出，治理后F、E點噪聲各為82 dB(A)和83dB(A),而B、C、D噪聲各為83dB(A)、84.5dB(A)和84dB(A),說明加阻抗復合消聲器后，空氣動力性噪聲已經(jīng)比機械噪聲低，風機機殼、聯(lián)軸器、電機的機械噪聲成為主要噪聲源，若再治理噪聲，應(yīng)優(yōu)先治理這些機械噪聲。 5 機械噪聲和空氣動力性噪聲控制方案及其特點 無論是鼓風機還是引風機，兩者空氣動力性噪聲的機理完全相同，均采用阻性、抗性或阻抗復合消聲器治理；對于鼓風機，因出口與生產(chǎn)設(shè)備相聯(lián)，為避免生產(chǎn)設(shè)備和生產(chǎn)物質(zhì)對消聲器產(chǎn)生不利影響，通常在進口加消聲器；對于引風機，因進口與生產(chǎn)設(shè)備相聯(lián)，為避免生產(chǎn)設(shè)備和生產(chǎn)物質(zhì)對消聲器產(chǎn)生不利影響，通常在出口加消聲器；而機械噪聲采用的隔聲間成本低，降噪效果也比較好，常用的治理方案如表3所示。    

  1 引言 本文從蝸殼的功能入手，研制了無蝸殼箱體風機。與常規(guī)箱體風機相比，無蝸殼箱體風機不僅制作簡單，而且還節(jié)約空間，降低成本。這就給設(shè)計人員提出了一個新課題。 2 理論分析 蝸殼的作用：機殼的任務(wù)是將離開葉輪的氣體導向機殼出口,并將氣體的一部分動能轉(zhuǎn)變?yōu)殪o壓。蝸殼中不同截面處的流量是不同的,在任意截面處,氣體的容積流量與位置角φ成正比。一般氣流在蝸殼進口處是沿圓周均勻分布，因此在不同φ角截面上的流量qvφ可表示為qvφ=qv4（φ/360°）。qv4為蝸殼進口處流量，通常蝸殼中速度變化不大，氣體密度可認為是定值。若蝸殼的型線能保證氣體自由流動，這時蝸殼壁對氣流就不會發(fā)生作用，那么在不考慮粘性情況下，氣體在蝸殼內(nèi)的運動將遵循動量矩不變定律，即 cuR=常數(shù)。 經(jīng)分析得知，氣體最多6次被蝸殼碰撞導至出口，蝸殼很好地收集了氣體。并且氣體在葉輪流向蝸殼時容積變大，一部分動能轉(zhuǎn)變?yōu)殪o壓。 離心通風機的主要功能是完成氣體的輸送，若無機殼就不可能實現(xiàn)這一功能，無蝸殼也不可能很好地實現(xiàn)葉輪的功效。 3 對比試驗 普通風機與無蝸殼箱體風機的對比，標準4-79-13№7A風機及把該葉輪裝入尺寸為1020&imes;1020&imes;880箱體1中的性能對比見表1。 表1 結(jié)構(gòu) 4-79-13№7A 4-79№7A葉輪+箱體1 工況點 流量/(m3/h) 全壓/Pa 全壓效率/% 流量/(m3/h) 全壓/Pa 全壓效率/% 1 12609 1668 80.5 16094 769 49 2 14134 1629 82.0 17346 649 45 3 15592 1609 83.0 18861 532 40 4 17117 1550 84.2 19880 444 36 5 18590 1491 85.5 20334 356 29 6 20071 1452 84.9 21203 245 25 7 22317 1236 83.0 21803 179 17 8 24564 1001 78.5 22402 109 11 同一個葉輪裝了兩種不同的箱體的對比，見表2。 表2 結(jié)構(gòu) 葉輪1+箱體1 葉輪1+箱體2 工況點 流量/(m3/h) 全壓/Pa 全壓效率/% 流量/(m3/h) 全壓/Pa 全壓效率/% 1 15545 694 34.2 15287 961 52 2 16285 590 29 16274 924 51 3 19114 417 22 19192 737 41 4 23112 121 7.1 22392 546 32 同一個箱體配兩種不同葉輪的對比，見表3。 表3 結(jié)構(gòu) 葉輪2+箱體1 4-79№7A葉輪+箱體1 工況點 流量/(m3/h) 全壓/Pa 全壓效率/% 流量/(m3/h) 全壓/Pa 全壓效率/% 1 11316 1374 50.9 16094 769 49 2 14526 1263 55 17346 649 45 3 16952 1085.5 53.5 18861 532 40 4 19179 880 47.7 19880 444 36 5 20829 710.5 42 20334 356 29 6 22150 546 34 21203 245 25 7 23322 434 28 21803 179 17 8 24654 242.4 17 22402 109 11 箱體與葉輪裝配見圖1和圖2。其中箱體均由鋁型材框架和夾心面板制成。六面體只有一面敞開，它強制氣流從一個方向流出，并有消聲作用。它與常規(guī)箱體機相比，其制作簡單，節(jié)約空間，降低了成本。圖中1020&imes;1020&imes;880為箱體1；1060&imes;1027&imes;880為箱體2。   結(jié)論   （1）后向式葉輪直接裝進箱內(nèi)形成的箱體風機，由于箱體內(nèi)無蝸殼導流，從表1～表3中看出整機的全壓效率都很低；同一葉輪在不同風箱時，箱體的大小影響風機的全壓效率，箱體越接近蝸線效率越高；同一箱體的葉輪型線直接影響風機的全壓效率，但在不同葉輪的最高效率點處，流量大致相同。 （2）從結(jié)構(gòu)上看，這種箱體風機的進口處于自由吸氣狀態(tài)，若能在箱體內(nèi)加上類似蝸線導流板，該箱體風機的性能一定近似于常規(guī)離心通風機且效率較高。當然導流板得有消聲功能才有意義，其次進出氣流方向只可互成90°以及不利用雙進氣風機也是風機箱體結(jié)構(gòu)設(shè)計中存在的不足，這就給結(jié)構(gòu)設(shè)計和材料選擇提出了新的要求；另一方面葉輪中心與箱體的相對位置對性能的影響也是下一步的工作重點。箱體風機的效率直接影響客戶的運行成本。在能源緊張的今天,客戶投資考慮的重點也轉(zhuǎn)移到運行成本上，若能采用這種箱體風機,受益者將不僅是投資者。    

摘要：著重探討了中功率段（220～1500kW）通風機合理選擇其驅(qū)動電機電壓等級的技術(shù)經(jīng)濟意義。提出了中等功率段通風機節(jié)能調(diào)速在目前階段比較適用的“獨立供電變壓器+低壓變頻器+低壓中功率電機&dquo;方案（高-低壓方案），并針對方案應(yīng)用低壓中等功率變頻器需要注意的周邊相關(guān)技術(shù)問題作了簡要說明。   1  引言 中等功率等級的風機（220～1500kW）應(yīng)用面很廣。其中很大一部分的風機需要變工況運行。以往由于電機調(diào)速手段的落后，風機的變工況（流量、壓力）調(diào)節(jié)，主要采用出、進口導葉擋板調(diào)節(jié)、液力耦合器調(diào)速、電磁滑差調(diào)速、串級調(diào)速和轉(zhuǎn)子回路串電阻等作為變工況運行的調(diào)節(jié)措施，這些調(diào)節(jié)方式不是耗能嚴重，就是存在調(diào)節(jié)性能差、運行可靠性低等缺點。近年來，交流變頻調(diào)速技術(shù)已日趨成熟，并已成為大多數(shù)風機裝置設(shè)計、運行人員的首選節(jié)能調(diào)速運行方案。 作為一種高效調(diào)速節(jié)能技術(shù)手段，變頻調(diào)速方案在低功率段（220kW以下）風機裝置中得到了日益廣泛的應(yīng)用，其主要得益于近階段交流低壓變頻技術(shù)的日益成熟和其性價的不斷提高，由此也給廣大用戶帶來的良好的節(jié)能收益回報。相比較而言，中功率段風機由于我國電網(wǎng)配電電壓等級的單一性，加之用電端功率220kW以上電機電壓等級通常只有6kV或10kV可供選擇（3kV已逐步淘汰），這使得該功率段若采用變頻調(diào)速，只能采用對應(yīng)電壓等級的高壓變頻裝置。而目前國內(nèi)市場上中功率段6kV和10kV的高壓變頻器的單位功率價格通常要達到（1500～2500元/kW），高出同等級功率低壓變頻器的單位價格（300～500元/kW）數(shù)倍之多；使中功率段的風機采用變頻調(diào)速的成本甚高，一次投入過高而回報期又相對較長，成為阻礙變頻調(diào)速這一優(yōu)勢技術(shù)推廣應(yīng)用的價格壁壘。從技術(shù)層面來考察，高壓變頻器產(chǎn)品目前存在的技術(shù)程度復雜，技術(shù)成熟度不足，特別是運行可靠性方面還有待成熟完善，再加上用戶對產(chǎn)品技術(shù)認識不足等原因，使高壓變頻器的應(yīng)用也存在著一定的技術(shù)壁壘。這些均成為目前高壓變頻技術(shù)在風機調(diào)速節(jié)能領(lǐng)域推廣應(yīng)用的主要制約因素。 本文的主要目的是探討如何通過合理的選擇中功率段風機驅(qū)動電機系統(tǒng)的電壓等級，從而設(shè)計組合技術(shù)成熟、投資經(jīng)濟性良好的中功率段風機變頻調(diào)速。 2 技術(shù)及經(jīng)濟意義 2.1 技術(shù)意義 交流低壓變頻是現(xiàn)階段成熟的技術(shù)，對于變頻器而言，其工作電壓的高低主要取決于變頻器內(nèi)PWM主回路逆變器件的耐壓水平。目前690V以下低壓變頻器主流型逆變器件一般采用的耐壓水平1200/1700V的IGBT模塊。這個電壓等級的IGBT技術(shù)目前已相當成熟穩(wěn)定，并已被作為低壓逆變的主導器件而廣泛應(yīng)用。由于大多數(shù)低壓變頻器的逆變主回路為同一設(shè)計類型，其輸出功率等級由IGBT耐壓和工作電流等級所決定。目前，國內(nèi)對630kW以下低壓變頻器的制造和供貨不存在任何問題；國外品牌的低壓變頻器普遍已達800～1500kW的功率等級，個別品牌最高可達2800kW。 低壓變頻器屬于技術(shù)比較成熟的產(chǎn)品，國外應(yīng)用低壓變頻器在風機調(diào)速運行的歷史已將近30余年；國內(nèi)在這方面的應(yīng)用也有20年以上。根據(jù)某國外主流品牌低壓變頻器廠商介紹，其目前主導產(chǎn)品的平均無故障工作時間已達50000h以上，產(chǎn)品可靠性相當高。對于國內(nèi)變頻器廠商而言，大部分生產(chǎn)廠商目前已渡過了技術(shù)有欠成熟、產(chǎn)品質(zhì)量不甚穩(wěn)定的初創(chuàng)期，產(chǎn)品質(zhì)量和運行可靠性也達到了一定的水平。在中功率段風機調(diào)速節(jié)能應(yīng)用方面，國內(nèi)外各大品牌的低壓變頻器均有著大量成熟的應(yīng)用案例。 表1所列為目前國內(nèi)市場可提供中功率段低壓變頻器品牌及相關(guān)型號。     表1國內(nèi)市場中功率等級低壓變頻器主要品牌/型號 廠商品牌 型號 主要技術(shù)參數(shù) VACON NXP/NXDRIVE 380～690V，3-PHASE，160～1500kW TIGERPOWER   TP3000 400～690V，3-PHASE，75～800kW ABB ACS800 380～690V，3-PHASE，200～2800kW SIEMENS   G150 380～690V，3-PHASE，75～1200kW SCHNEIDER  ATV38/ATV68 400～500V，3-PHASE，75～630kW 說明：630kW以下功率等級變頻器，國內(nèi)能夠訂制的變頻器生產(chǎn)商較多，本表不予列舉 2.2 經(jīng)濟意義 交流低壓變頻系統(tǒng)應(yīng)用于中功率風機調(diào)速具有良好的經(jīng)濟性。目前國內(nèi)除了一些特殊的電力終端用戶（如煤礦、油田）外，用戶設(shè)備終端電壓等級，不外乎低壓380V和高壓6kV、10kV三種。我國現(xiàn)行的低壓等級通用電機的最大機座號為H355，中功率段風機驅(qū)動通常選用6～10kV電機，對應(yīng)這個機座號的極限電機功率也就是220kW左右。超過這個機座號通常只能選用6kV或10kV電機；而風機設(shè)計和運行單位，一般也試圖通過提供終端用電設(shè)備的電壓等級，降低電機系統(tǒng)運行線路損耗和提高系統(tǒng)效率。這幾方面的原因，使目前H355機座（對應(yīng)功率等級～220kW）以上的風機驅(qū)動電機全采用6kV或10kV的電壓等級。而對于許多需要變工況調(diào)速運行的風機而言，正是這種不恰當?shù)剡x擇，成為應(yīng)用變頻調(diào)速這一高效節(jié)能調(diào)節(jié)手段的技術(shù)障礙。由于高壓變頻器結(jié)構(gòu)復雜，制造技術(shù)難度高，同一功率等級的高壓變頻器與低壓變頻器價格又相差懸殊。這也意味著如果作為一種節(jié)能投資，采用高壓變頻方案要比采用低壓變頻方案的一次投入大數(shù)倍，投資回報周期相應(yīng)也要長得多。這也使一些有著應(yīng)用低壓變頻節(jié)能經(jīng)驗并產(chǎn)生實際經(jīng)濟收益的用戶，難以確立采用高壓變頻器應(yīng)用于風機節(jié)能調(diào)速的信心。同時技術(shù)程度的相對復雜，部分廠家產(chǎn)品實際運行中所反映性能不甚完善，甚至影響系統(tǒng)安全可靠運行等因素，也成為高壓變頻器推廣應(yīng)用的主要障礙。 因為受到逆變功率器件制造水平限制，高壓交流變頻核心部分的高壓逆變的實現(xiàn)要比低壓變頻逆變困難和復雜得多。目前比較成熟的高壓逆變實現(xiàn)方案不外乎多重化單元串聯(lián)、三電平箝位和功率元件串聯(lián)等幾種。而無論通過哪一種方式實現(xiàn)高壓逆變，其構(gòu)成與低壓逆變相比復雜得多。由此也就不難理解為什么相同功率等級的高壓變頻器與低壓變頻器的市場價格要相差3～5倍甚至更多。同時由于系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的復雜性，從系統(tǒng)工程角度來講，要使高壓變頻器產(chǎn)品達到一定可靠性，實際要比低壓變頻器困難得多。大量運行實踐的總結(jié)也印證了這一點。另外對于類似于不允許計劃外停機的某些高可靠性要求場合，低壓變頻器也可以比高壓變頻器更方便、更容易和更經(jīng)濟地實現(xiàn)系統(tǒng)備用冗余（如工頻應(yīng)急旁路）。 表2是一個500kW風機驅(qū)動電機采用3種常用典型調(diào)速方案的技術(shù)經(jīng)濟性的簡單比較。從中得出，“獨立供電變壓器+低壓變頻器+低壓電機&dquo;方案（所謂“高—低方案&dquo;）是最佳選擇的結(jié)論。如果考慮高壓變頻和液力耦合器調(diào)速方案相比，低壓變頻調(diào)速方案較低的動態(tài)維護費用的支出，低壓變頻器方案的優(yōu)勢將更為突出。 表3所列，是國內(nèi)幾位從事電氣傳動行業(yè)知名專家，比較一致提出的對中功率交流變頻調(diào)速系統(tǒng)推薦采用的電壓等級，從技術(shù)經(jīng)濟性角度考察是相當合理的。 綜上所述，對于220～1500kW的中功率段風機調(diào)速，采用“獨立供電變壓器+低壓變頻器+低壓電機&dquo;（高—低方案）的技術(shù)方案，其在技術(shù)方面是成熟可行的；如果從投入產(chǎn)出等方面綜合考察方案的經(jīng)濟性，也較其他方案具有明顯的成本和經(jīng)濟優(yōu)勢。 3 注意的相關(guān)問題 中功率段風機采用低壓變頻器調(diào)速方案實際應(yīng)用中，必須充分考慮中功率段低壓變頻器的技術(shù)特點及其應(yīng)用現(xiàn)場條件和用戶對諸如電磁兼容性方面的要求，采取適當必要的周邊技術(shù)保障措施，以使方案得到可靠和完美的實施。 3.1 諧波和干擾問題 諧波和干擾是應(yīng)用變頻器必須要關(guān)注的問題。每個變頻器都是工作時的一個諧波源，如果不采取相應(yīng)的技術(shù)措施，變頻器運行時會對電源系統(tǒng)和周邊設(shè)備產(chǎn)生不良影響。由于諧波發(fā)生量和產(chǎn)生的電磁干擾強度與變頻器的功率密切相關(guān),對于功率在220kW以上的中功率段變頻器，抑制其對電網(wǎng)系統(tǒng)的諧波注入和對周邊設(shè)備的電磁干擾顯得尤其重要。否則將很可能使接于變頻器同一供電電源下的其他設(shè)備和周邊的電磁敏感設(shè)備（典型的如弱電控制設(shè)備）的工作異常。以下技術(shù)措施可根據(jù)現(xiàn)場條件和要求獨立或組合使用，對于中功率段低壓變頻器的諧波和干擾抑制相當有效。     表2 典型500kW風機驅(qū)動電機調(diào)速方案經(jīng)濟技術(shù)性能比較   10kV高壓變頻 調(diào)速方案 高-低壓變頻器方案 液力耦合器調(diào)速方案 附 注   系統(tǒng)組成 10kV高壓保護柜 +10kV多重化 高壓變頻器 +10kV高壓電動機   10kV高壓保護柜 +10/0.66kV 干式變壓器 +0.66kV低壓變頻器 +0.66kV低壓電動機 10kV高壓保護柜 +10kV高壓電動機 +液力耦合調(diào)速器   說明： （1)未計入配套土建和連接電纜等相關(guān)費用。 （2）按市場平均價估算。     系統(tǒng)投資 成本估算 高壓保護柜：4.5萬元 高壓變頻器：90萬元 高壓電動機：16.8萬元 系統(tǒng)估算價：107萬 高壓保護柜：4.5萬元 干式變壓器：12.8萬元 低壓電動機：12.5萬元 低壓變頻器：22.4萬元 系統(tǒng)估算價：52.2萬 高壓保護柜：4.5萬元 高壓電動機：16.8萬元 液力耦合器：10萬元 系統(tǒng)估算價：31.3萬元 運行后每年 節(jié)約電費額 約70萬元 約70萬元 約45萬元 估算條件： （1）節(jié)約電費以入 口擋板調(diào)節(jié)方案為 參考估算依據(jù)； （2）風機平均工況 運行按額定風量的 80%估算； （3）年運行時間以 7000h估算； （4）電價以0.60元/kW&middo;h估算。 投資回收期  　約18個月 約10個月 約8個月 在役10年靜態(tài) 節(jié)約電費總額 約700萬元 約700萬元 約450萬元 在役10年靜態(tài) 投入產(chǎn)出比 　 　約１：6.5   約1：13.4   約1：10 在役10年 靜態(tài)計算收益       約600萬元        約650萬元       約400萬元 系統(tǒng)可靠性     稍差         好 差           — 可維護性 不良 最好         差 系統(tǒng)冗余成本      高         低       不能實現(xiàn)  說明：不計入各方案的在役動態(tài)維護性支出費用。                  表3 中、大功率段風機驅(qū)動交流變頻調(diào)速系統(tǒng)推薦的工作電壓等級      推薦調(diào)速系統(tǒng)電壓等級（kV）            備 注      220～500           0.4   優(yōu)先推薦電壓等級:  0.4、0.69、6.0、10.0(kV)      500～800          0.66/0.69      800～1600          0.66/1.14      1600～2500          3.0/6.0      2500以上          6.0/10.0    (1)單獨設(shè)置變壓器,使變頻器電源與用戶其他設(shè)備的低壓電源隔離。目的之一是提供足夠的輸入阻抗，與變頻器電纜寄生電容組成LC濾波器，將電網(wǎng)側(cè)諧波限制在一定范圍內(nèi)；目的之二是可以抑制諧波與干擾通過同一低壓回路直接向其它低壓用戶端傳導。 (2)變壓器多相運行。通常變頻器的整流部分是6脈波整流器，所以產(chǎn)生的諧波較大。應(yīng)用變壓器的多相運行，可降低變頻器輸入的電流諧波分量。根據(jù)實測采用12脈波輸入變頻器后，變頻器輸入端總諧波分量將達到THD≤8%，基本達到電網(wǎng)對電能質(zhì)量標準的要求。 (3)增設(shè)交流輸入電抗器或直流電抗器。在變頻器輸入端加入交流電抗器或在其直流回路加入直流電抗器，可顯著改善變頻器輸入端諧波含量，穩(wěn)流削波，改善變頻器輸入端功率因素。 (4)變頻器的輸出端增設(shè)輸出電抗器或?qū)Ｓ脼V波器。輸出端設(shè)置電抗器或?qū)Ｓ脼V波器，可有效降低變頻器輸出電流中的高頻分量引起的高頻輻射干擾，降低電壓突波對電機絕緣的影響，降低電機的電磁運行噪聲。 (5)變頻器輸出電纜采用專用屏蔽電纜。經(jīng)驗證明，采用專用動力屏蔽電纜是抑制變頻器輸出端高頻輻射的有效途徑。 3.2 軸電流抑制 對于采用變頻器供電的電動機，由于電壓波形中存在著相當多的高頻分量，這些高頻分量除了通過變頻器與電機繞組構(gòu)成回路外，還會通過繞組與定子鐵心間以及轉(zhuǎn)軸、端蓋、機座和接地線等之間形成寄生電容而構(gòu)成高頻通路。由于這些電容容量有限，在工頻市電供電時其充放電過程形成的容性電流很小，可以忽略不計。當采用變頻器供電且電機容量較大（110kW以上）時，由高頻分量形成的軸電流密度可達數(shù)10A/mm2，軸電流將會引起電機軸承的嚴重電蝕。由于軸承的滾珠與滾道上有可能存在凸出點，旋轉(zhuǎn)時通過該處的軸承電流斷開，從而引起電弧，灼傷金屬表面，這種微觀損害的持續(xù)積累將會引起軸承的損壞。 實際應(yīng)用中，對于中等功率等級以上的電機應(yīng)通過保持軸承良好潤滑而維持內(nèi)外圈間潤滑膜較高的絕緣電阻、軸承外圈與機座接觸面噴涂絕緣漆、變頻器輸出端加入濾波器等抑制軸電流產(chǎn)生的措施，保障電機的可靠運行。 3.3 工頻運行冗余問題 變頻器應(yīng)用的許多場合，通常不允許設(shè)備發(fā)生非計劃停機。這種情況的經(jīng)典設(shè)計是提供一套獨立的工頻應(yīng)急旁路。對于采用獨立供電變壓器的低壓變頻方案，由于變壓器負載的單一性，無需考慮電機在工頻電源下啟動時，由于啟動電流沖擊而造成低壓母線跌落的影響。如果經(jīng)驗算，變壓器高壓側(cè)母線在工頻旁路直接啟動時的電壓在允許范圍內(nèi)，就可以采用直接啟動。此時獨立供電變壓器類似于一個啟動電抗，可以起到降低電機啟動電流沖擊的良好效果。對于雙低壓繞組的12脈波供電變壓器方案，電機實行工頻旁路運行時，將原兩組分別向變頻器兩組串聯(lián)整流器供電的低壓繞組切換成曲折聯(lián)接后，直接作為電機工頻旁路運行的供電電源。 對于用戶希望盡量減小啟動電流沖擊和機械沖擊的場合，工頻旁路電機啟動時仍可采用軟啟動器、降壓啟動等傳統(tǒng)成熟的啟動方式，這可以在方案設(shè)計時一并予以總體考慮細化。 3.4 配套電機問題 如前所述，目前國內(nèi)低壓電機定型規(guī)格的最大機座號為H355，并由于大功率風機配套電機的極數(shù)通常均在6～10極，對應(yīng)的最大電機功率也就在220kW以下。除了少數(shù)廠家有H355以上機座低壓電機生產(chǎn)外，一般均需特別訂制，生產(chǎn)批量小、供貨價格高及交貨周期長是普遍存在的問題。這也一定程度上影響了變頻調(diào)速在中功率段的大量應(yīng)用。 建議作為風機行業(yè)大用戶的中大功率風機的主導生產(chǎn)企業(yè)，與電機制造行業(yè)內(nèi)具有生產(chǎn)基礎(chǔ)的單位合作，對H355機座以上的低壓電機進行定型設(shè)計，以期降低生產(chǎn)成本和縮短交貨周期，并有利于技術(shù)成熟且經(jīng)濟性良好的中功率低壓變頻系統(tǒng)在風機及相關(guān)行業(yè)的推廣應(yīng)用。這在技術(shù)上應(yīng)不存在任何問題。對于老系統(tǒng)改造而言，用戶可以采用將風機驅(qū)動的高壓電機，通過繞組重繞或是更簡便的串/并聯(lián)改接等方法改造為低壓電機，而使中功率低壓變頻系統(tǒng)應(yīng)用在老風機系統(tǒng)節(jié)能改造時，可以用比較經(jīng)濟的方法得以實現(xiàn)。對此，國內(nèi)已有很多成功應(yīng)用的案例可供借鑒參考。    變頻供電的電動機，由于其供電電壓波形為非完全正弦波，同時電壓波形的毛刺突波比較大，因此對其絕緣有抗電暈處理和適當增加絕緣設(shè)計裕度的要求，這在低壓電動機設(shè)計選型時應(yīng)予以一并考慮。 4 結(jié)論     大中型風機在國民經(jīng)濟各部門中是數(shù)量眾多，分布面極廣，耗電量巨大的設(shè)備。據(jù)權(quán)威資料顯示，目前在用風機系統(tǒng)的能源利用效率比國際先進水平相差20%；差距是巨大的。這其中除存在風機本體設(shè)計效率低之原因外，很大的因素是高效能的調(diào)速設(shè)備應(yīng)用不足，風機系統(tǒng)長期運行于低效區(qū)所致。因為中功率段風機存在著巨大的社會在役保有量，并且隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展，其應(yīng)用量將不斷增加，因而，在這個功率段推廣應(yīng)用經(jīng)濟技術(shù)性能良好的交流變頻調(diào)速系統(tǒng)，其現(xiàn)實的節(jié)能意義無疑是相當巨大的。從目前階段的技術(shù)水平和各類變頻方案的經(jīng)濟性考察，采用“獨立供電變壓器+低壓變頻器+低壓電機&dquo;技術(shù)方案（所謂“高-低方案&dquo;），并輔以必要的周邊技術(shù)措施，是目前可應(yīng)用在（220～1500kW）中功率段風機節(jié)能調(diào)速中首選的技術(shù)方案。

   粉塵導電有兩種方式,其一是電流通過粉塵內(nèi)部(體積導電),這與粉塵的化學成分有關(guān),其電阻值與溫度成反比。另一種導電是沿粒子表面(表面導電),它與煙氣成分及表面存在的水分有關(guān),塵粒表面水分,隨溫度變化有較大變化,特別是在200℃以內(nèi)。表面電阻與煙氣溫度成正比。因此可以將粉塵比電阻看作為體積與表面并聯(lián)的電阻,其阻值隨溫度的變化狀況如圖8-81。    氣體密度與煙氣溫度成反比,而氣體密度又影響著電除塵器內(nèi)的電離狀況。氣體密度小,分子間間距加大,電子可以獲得較高的速度與動能,電離效應(yīng)加強,煙氣會在較低的電壓下?lián)舸?因而降低了電除塵器的操作電壓。相反溫度降低,氣體密度增加,擊穿電壓可以提高,除塵效率也可以相應(yīng)提高。由于煙氣壓力與氣體密度成正比,因此當氣壓降低,伏安特性曲線亦會有更陡的斜率。有關(guān)溫度與壓力對電除塵器伏安特性和火花放電電壓的影響。