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鼓风机的工作原理


  离心式鼓风机的工作原理
  离心式鼓风机的工作原理与离心式通风机相似,只是空气的压缩过程通常是经过几个工作叶轮(或称几级)在离心力的作用下进行的。鼓风机有一个高速转动的转子,转子上的叶片带动空气高速运动,离心力使空气在渐开线形状的机壳内,沿着渐开线流向风机出口,高速的气流具有一定的风压。新空气由机壳的中心进入补充。
  单级高速离心风机的工作原理是:原动机通过轴驱动叶轮高速旋转,气流由进口轴向进入高速旋转的叶轮后变成径向流动被加速,然后进入扩压腔,改变流动方向而减速,这种减速作用将高速旋转的气流中具有的动能转化为压能(势能),使风机出口保持稳定压力。
  从理论上讲,离心鼓风机的压力-流量特性曲线是一条直线,但由于风机内部存在摩擦阻力等损失,实际的压力与流量特性曲线随流量的增大而平缓下降,对应的离心风机的功率-流量曲线随流量的增大而上升。当风机以恒速运行时,风机的工况点将沿压力-流量特性曲线移动。风机运行时的工况点,不仅取决于本身的性能,而且取决于系统的特性,当管网阻力增大时,管路性能曲线将变陡。风机调节的基本原理就是通过改变风机本身的性能曲线或外部管网特性曲线,以得到所需工况。
  变频调控原理与特性
  随着科技的不断发展,交流电机调速技术被广泛采用。通过新一代全控型电子元件,用变频器改变交流电机的转速方式来进行风机流量的控制,可以大幅度减少以往机械方式调控流量造成的能量损耗。变频调节的节能原理:
  可知,当其转速降低到原额定转速的一半时,对应工况点的流量、压力、轴功率各下降到原来的1/2、1/4、1/8,这就是变频调节方式可以大幅度节电的原因。根据变频调节这一特性,对于在污水处理工艺中,曝气池始终保持5m正常液位,要求鼓风机在出口压力恒定的条件下,进行大范围的流量调节,当调节深度较大时,将会使风压下降过大,不能满足工艺要求。当调节深度较小时,则显示不出其节能的优势,反而使装置复杂,一次性投资增高。因此,对本工程的曝气池需保持5m液位的工况条件下,采用变频调节方式显然是不合适的。
  进口导叶调节原理及特性
  进口导叶调节装置即在鼓风机吸风入口附近装设一组可调节转角的导叶-进口导叶,其作用是使气流在进入叶轮之前发生旋转,造成扭曲速度。导叶可绕自身轴转动,叶片每转动一个角度就意味着变换一个导叶安装角,使进入风机叶轮的气流方向相应改变。
  进口导叶调节风量原理
  当导叶安装角θ=0°时,导叶对进口气流基本上无作用,气流将以径向流入叶轮叶片。当θ>0°时,进口导叶将使气流进口的绝对速度沿圆周速度方向偏转θ角,同时对气流进口的速度有一定的节流作用,这种预旋和节流作用将导致风机性能曲线下降,从而使运行工况点变化,实现风机流量调节。进口导叶调节的节能原理。
  当进口导叶安装角由θ1=0°增大为θ2或θ3时,运行工况点由M1移至M2或M3;流量由Q1减小至Q2或Q3;轴功率由P′1减少至P′2或P′3。用剖面线表示的面积为进口导叶比节流调节节省的功率。在本工程中,曝气池深度是固定的,鼓风机在保持出口压力恒定条件下,进行流量调节,即H=常量,Q=变量时,管网的特性曲线近似于水平直线,鼓风机采用进口导叶调节,不必借助于改变管网特性曲线,可通过改变导叶的开闭角度,使风机的压力-流量性能曲线改变,流量的变化是通过将工况点移动到新的改变了的风机特性曲线上的方法实现的。
  离心风机采用进口导叶调节方式,在部分负荷运行时可获得高效率和较宽的性能范围,在保持出口压力恒定条件下,工作流量可在50%~100%额定流量范围内变化。调节深度愈大、省功愈多。如流量减少到额定流量的60%时,进口导叶方式比进口节流方式节省功率达17%之多。此外,其结构相对简单,运行可靠,维护管理方便,初期投资低。因此,本工程中鼓风机采用进口导叶调节流量,显然是最佳调节方式。
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