節(jié)能原理與技術(8)CUMT節(jié)能原理與技術流體輸送機械為流體提供機械能的機械設備統(tǒng)稱為流體輸送機械。分類按工作原理：離心式；往復式；旋轉式；流體作用式。按輸送介質：流體輸送機械液體輸送機械氣體壓送機械泵通風機、鼓風機壓縮機、真空泵8風機水泵的節(jié)能技術8.1簡述(一)、在國民經(jīng)濟建設中的地位1、泵與風機屬通用機械的范疇：它們在國民經(jīng)濟的各個部門中應用十分廣泛。農(nóng)業(yè)方面：排澇、灌溉；采礦工業(yè)：坑道的通風及排水；冶金工業(yè)：各種冶煉爐的鼓風以及氣體和液體的輸送；石油工業(yè)：輸油和注水；化學工業(yè)：高溫、腐蝕性氣體的排送；一般工業(yè)：廠房、車間空調以及原子防護設備的通風等.2、定量分析：據(jù)統(tǒng)計，泵與風機耗電約占全國總用電量的百分比逐步從原30%向40%過渡。(二)在火力發(fā)電廠中的地位1、從應用角度看：在火力發(fā)電廠中，向鍋爐送水的給水泵、向汽輪機凝汽器送冷卻水的循環(huán)水泵、排送凝汽器中凝結水的凝結水泵、排送熱力系統(tǒng)中各處疏水的疏水泵、向熱力網(wǎng)系統(tǒng)補水的補給水泵、向鍋爐輸送燃料的排粉機、向鍋爐輸送空氣的送風機、排除鍋爐煙氣的引風機等都是電廠的重要輔助設備。此外，還有生水泵、工業(yè)水泵以及用來輸送各種潤滑油、藥液、排除鍋爐灰渣的特殊用泵等。1—鍋爐汽包；2—過熱器；3—汽輪機；4—發(fā)電機；5—凝汽器；6—凝結水泵；7—除鹽裝置；8—升壓泵；9—低壓加熱器；10—除氧器；11—鍋爐給水泵；12—高壓加熱器；13—省煤器；14—循環(huán)水泵；15—射水抽氣器；16—射水泵；17—疏水泵；18—補給水泵；19—生水泵；20—生水預熱器；21—化學水處理設備；22—灰渣泵；23—沖灰水泵；24—液壓泵；25—工業(yè)水泵；26—送風機；27—排粉風機；28—引風機；29—煙囪2、從經(jīng)濟角度看：泵與風機是電廠的耗電大戶，特別是給水泵素有“電老虎”之稱。據(jù)統(tǒng)計，各種泵與風機的耗電量約占廠用電的70%～80%（采用汽動給水泵除外）約為機組容量的5%～10%左右；其中泵約占50%，風機約占30%。3、從安全角度看：由于泵與風機故障而引起停機、停爐的事例是很多的，并且由此造成了很大的直接和間接的經(jīng)濟損失，應引起我們的足夠重視。經(jīng)驗表明，增加安全可靠性和提高效率相比，有著同等的甚至更大的經(jīng)濟效益。特別是隨著機組向大容量、高效率、自動化方向的發(fā)展，對泵與風機的安全可靠性也提出了越來越高的要求。(三)風機水泵運行中存在的主要問題設備陳舊、其本身額定效率低于當前世界水平。當初設計選型配套不當，留有過大裕量；或工況改變負荷減少，使運行效率比額定值更低。很多用戶希圖省事，采用擋板或閥門調節(jié)風量或流量，增大了節(jié)流功率損耗。輸送管道質量和裝配不夠合理，管道阻力加大，增大了運行時的能量損耗管理制度不夠完善或操作者不負責任，造成能量浪費(四)節(jié)能降耗措施1．改造或更換低效率設備，推廣高效風機水泵2．設計時注意選型和配套3．調速控制流量，減少節(jié)流損失4．合理設計管網(wǎng)，降低管道阻力5．在管網(wǎng)或葉輪上涂敷復合材料節(jié)能6．選用節(jié)能計量儀表7．減少葉輪直徑，調節(jié)入口導向葉片8.2風機特性參數(shù)圖8.1風機特性曲線離心式風機或離心式水泵如需將流量下降20％

，如果采用調速的辦法，風機的軸功率將降低多少？則風機軸功率將降到原值的51.2％。8.3管網(wǎng)風阻特性一、風阻特性曲線8.4風機與泵的合理選型(一)風機與泵選型中存在的問題風壓與揚程選擇過大與過小風機與泵調節(jié)裝置不完善管網(wǎng)系統(tǒng)布局不合理(二)風機與泵選型的原則(1)所選用的泵或風機設計參數(shù)應盡可能地靠近它的正常運行工況點，從而使泵或風機能長期地在高效率區(qū)運行，以提高設備長期運行的經(jīng)濟性。(2)力求選擇結構簡單、體積小，質量輕的泵或風機。為此，應在可能的情況下，盡量選擇高轉速。(3)力求運行時安全可靠，對水泵來說，首先應考慮設備的抗汽蝕性能。另外盡量選泵或風機的不具有駝峰形狀的性能曲線。即使非選具有駝峰性能時，則其運行的工況應處于駝峰的右邊區(qū)．而且壓頭應低于零流量下的壓頭，以利于投入同類設備的并聯(lián)工作。對于并聯(lián)運行的水泵最好一開始就選下降的Q-H性能曲線。8.5調速節(jié)能原理8.6風機的調速控制繞線式異步電動機轉子串電阻調速；鼠籠式電動機定子調壓調速控制；液力耦合器控制；電磁調速電機控制；繞線式異步電機串級調速控制；脈寬調制(PWM)變頻控制；調壓變頻(VVVF)控制；無換向器電機控制；改變電機極對數(shù)控制。液力耦合器控制1.泵輪殼2-渦輪3-泵輪4-輸入軸5-輸出軸6、7-尾部切去一片的葉片液力耦合器的結構：液力耦合器的主要零件式兩個直徑相同的葉輪，稱工作輪，由發(fā)動機曲軸通過輸入軸4驅動的葉輪3為泵輪，與輸出軸5裝在一起得為渦輪2。葉輪內部裝有許多半圓形的徑向葉片，在各葉片之間充滿工作液體。兩輪裝合后相對端面之間約有2-5mm間隙。它們的內腔共同構成圓形或橢圓形的環(huán)狀空腔（稱為循環(huán)圓）；當泵輪在原動機帶動下旋轉時，處于其中的液體受葉片推動而旋轉，在離心力作用下沿著泵輪外環(huán)進入渦輪時，就在同一轉向上給渦輪葉片以推力，使其帶動工作機械運轉。液力耦合器的動力傳輸能力與殼內相對充液量的大小是一致的。在工作過程中，改變充液率就可改變耦合的渦輪轉速作到無級調速。液力耦合器的工作原理：液力耦合器的勺管調節(jié)原理：

1.背殼2.渦輪3.泵輪4.旋轉外殼5.電動執(zhí)行器6.勺管

7.油泵8.壓力表9.溫度表10.鉑熱電阻11.壓力變送器12.油冷卻器13.綜合參數(shù)測試儀（現(xiàn)場用）14.綜合參數(shù)測試儀（控制室用）15.轉速傳感器16.轉速儀17.伺服放大器18.電動操作器19.液位傳感器20.液位報警器21.電加熱器22.電加熱自動控制器電磁調速電機控制電磁調速電動機由鼠籠型電動機、電磁滑差離合器和直流勵磁電源(控制器)三部分組成。直流勵磁電源功率較小,通常由單相半波或全波晶閘管整流器組成，改變晶閘管的導通角．可以改變勵磁電流的大小。電磁調速電動機適應范圍如下：1、少灰塵和相對溫度小于85％的無劇烈震動環(huán)境中使用2、負荷轉矩不應小于10％額定轉矩3、本調速裝置最適合負荷轉矩隨轉速下降而迅速減少的風機水泵負荷，或者象造紙、皮帶運輸機等恒轉矩負荷。變頻技術1、為什么對電動機工作頻率的改變，電動機的轉速會隨之變化？從理論上我們可知，電機的轉速N與供電頻率f有以下關系：其中：q——電機極數(shù)S——轉差率由上式可知，轉速n與頻率f成正比，如果不改變電動機的極數(shù)，只要改變頻率f即可改變電動機的轉速，當頻率f在0～50Hz的范圍內變化時，電動機轉速調節(jié)范圍非常寬。變頻器就是通過改變電動機電源頻率實現(xiàn)速度調節(jié)的，是一種理想的高效率、高性能的調速手段。2、什么是變頻器？變頻器是利用電力半導體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置。把電壓和頻率固定不變的交流電變換為電壓或頻率可變的交流電的裝置稱作“變頻器”。工作原理：是把工頻電源(50Hz或60Hz)變換成各種頻率的交流電源，以實現(xiàn)電機的變速運行的設備，其中控制電路完成對主電路的控制，整流電路將交流電變換成直流電，直流中間電路對整流電路的輸出進行平滑濾波，逆變電路將直流電再逆成交流電。它的主電路都采用交—直—交電路。20世紀60年代以后，電力電子器件經(jīng)歷了SCR(晶閘管)GTO(門極可關斷晶閘管)BJT(雙極型功率晶體管)MOSFET(金屬氧化物場效應管)SIT(靜電感應晶體管)SITH(靜電感應晶閘管)MGT(MOS控制晶體管)MCT(MOS控制晶閘管)IGBT(絕緣柵雙極型晶體管)HVIGBT(耐高壓絕緣柵雙極型晶閘管)電力半導體器件3、變頻器的分類1、按照主電路工作方式分類，可以分為電壓型變頻器和電流型變頻器。（電壓型是將電壓源的直流變換為交流的變頻器，直流回路的濾波是電容;電流型是將電流源的直流變換為交流的變頻器，其直流回路濾波是電感）2、按照開關方式分類，可以分為PAM（PAM是英文PulseAmplitudeModulation(脈沖幅度調制)縮寫，是按一定規(guī)律改變脈沖列的脈沖幅度，以調節(jié)輸出量值和波形的一種調制方式。可獲得按一個方波寬窄可變電壓波形輸出值調制方式）控制變頻器、PWM控制變頻器和高載頻PWM控制變頻器。（PulseWidthModulation(脈沖寬度調制)縮寫，按一定規(guī)律改變脈沖列的脈沖寬度，以調節(jié)輸出量和波形的一種調值方式。可獲得按正弦包絡電壓波形輸出值調制方式）3、按照工作原理分類，可以分為V/f（恒定壓頻比）控制變頻器、VVVF（變壓：VariableVoltage，簡稱VV、變頻：VariableFrequency，簡稱VF）控制器、轉差頻率控制變頻器和矢量控制變頻器等；4、按照用途分類