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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:
可知,當(dāng)其轉(zhuǎn)速降低到原額定轉(zhuǎn)速的一半時(shí),對應(yīng)工況點(diǎn)的流量、壓力、軸功率各下降到原來的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,反而使裝置復(fù)雜,一次性投資增高。因此,對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)葉對進(jìn)口氣流基本上無作用,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)口的絕對速度沿圓周速度方向偏轉(zhuǎn)θ角,同時(shí)對氣流進(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)相對簡單,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。
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