节能改造 编辑 在中国各行各业的各类机械与电气设备中与风机配套的电机约占全国电机装机量的60%，耗用电能约占全国发电总量的三分之一。特别值得一提的是，大多数风机在使用过程中都存在大马拉小车的现象，加之因生产、工艺等方面的变化，需要经常调节气体的流量、压力、温度等；许多单位仍然采用落后的调节挡风板或阀门开启度的方式来调节气体的流量、压力、温度等。这实际上是通过人为增加阻力的方式，并以浪费电能和金钱为代价来满足工艺和工况对气体流量调节的要求。这种落后的调节方式，不仅浪费了宝贵的能源，而且调节精度差，很难满足现代化工业生产及服务等方面的要求，负面效应十分严重。 随着近十几年变频技术的不断完善、发展。变频调速性能日趋**，已被广泛应用于不同领域的交流调速。为企业带来了可观的经济效益，推动了工业生产的自动化进程。 一、变频节能原理： 风机运行曲线 1. 风机运行曲线 可以说明其节电原理： 曲线（1）为风机在恒定转速n1下的风压一风量（H-Q）特性，曲线（2） 为管网风阻特性（风门全开）。曲线（4） 为变频运行特性（风门全开） 假设风机工作在A点效率**，此时风压为H2，风量为Q1，轴功率N1与Q1、H2的乘积成正比，可用面积AH2OQ1表示。如果生产工艺要求，风量需要从Q1减至Q2，这时用调节风门的方法相当于增加管网阻力，使管网阻力特性变到曲线（3），系统由原来的工况点A变到新的工况点B运行。可看出，风压反而增加，轴功率与面积BH1OQ2成正比。显然，轴功率下降不大。如果采用变频器调速控制方式，风机转速由n1降到 n2，根据风机参数的比例定律，画出在转速n2风量（Q-H）特性，如曲线（4）所示。可见在满足同样风量Q2的情况下，风压H3大幅度降低，功率N3随着显著减少，用面积CH3OQ2表示。节省的功率△N=（H1-H3）×Q2，用面积BH1H3C表示。显然，节能的经济效果是十分明显的。 2.风机在不同频率下的节能率 从流体力学原理得知，风机风量与电机转速功率相关：风机的风量与风机（电机）的转速成正比，风机的风压与风机（电机）的转速的平方成正比，风机的轴功率等于风量与风压的乘积，故风机的轴功率与风机（电机）的转速的三次方成正比（即风机的轴功率与供电频率的三次方成正比）：请看风机定律 根据上述原理可知改变风机的转速就可改变风机的功率。 例如：将供电频率由50Hz降为45Hz， 则P45/P50=453/503=0.729， 即P45=0.729P50将供电频率由50 Hz降为40Hz， 则P40/P50=403/503=0.512，即P40=0.512P50 二、锅炉风机的变频节能改造： 锅炉的变频节能改造通常是指对锅炉风机的变频节能改造。 锅炉风机在设计时是按最大工况来考虑的，在实际使用中有很多时间风机都需要根据实际工况进行调节，传统的做法是用开关风门、阀门的方式进行调节，这种调节方式增大了供风系统的节流损失，在启动时还会有启动冲击电流，且对系统本身的调节也是阶段性的，调节速度缓慢，减少损失的能力很有限，也使整个系统工作在波动状态；而通过在锅炉风机上加装变频调速器(装置)则可一劳永逸的解决好这些问题，可使系统工作状态平缓稳定，并可通过变频节能收回投资。锅炉的变频改造方案一例如下： 锅炉风机的装机概况：2×75KW，1×55KW。 所有风机均采用一对一（即 一台变频器配一台电机）的配置 方式，保留原工频系统且与变频系统互为备用，一般情况下的调 节方式均为开环调节。 三、投资与节能： 变频节能系统（装置）在各类调速系统中使用时其节能效果对于单台设备可做到20-55%，在风机这类设备的一般应用的节能效果平均也可做到20-50%，在未受到其它因素的影响的情况下一般可取平均值，这些节能效果平均值是由实际应用中得到**性数据可由市场上公开出售的资料（书）查到；通过这些数据再进行一些简单的投资回收率的计算可知：变频节能系统（装置）的投资回收期一般为6-15个月（这是经验值也是**数据）。 故障分类 常见故障： 水泥行业风机工作介质中常含有一定量大小不等、形状各异的同体颗粒，如除尘系统的引风机、气力输送的鼓风机。由于这些风机是在含尘气流中工作的，气流中的粉尘颗粒既要对风机产生磨损，又要在风机叶片上附着积灰，且这种磨损和积灰都是不均匀的。因而使风机转子的平衡遭到破坏，引起风机振动，缩短风机寿命，严重时可使风机不能正常工作。尤其是风机叶片的磨损**严重，它不仅破坏风机内的流动特性，且容易引发叶片断裂及飞车等重大事故。 传动部位磨损也是风机普遍存在的问题，其中包括各种轴类、辊类、减速机、电机、泵类等轴承位、轴承座、键槽及螺纹等部位，传统的补焊机加工方法易造成材质损伤，导致部件变形或断裂，具有较大的局限性；刷镀和喷涂再机加工的方法往往需要外协，不仅修复周期长、费用高，而且因修补的材料还是金属材料，不能从根本上解决造成磨损的原因（金属抗冲击能力及退让性较差）；更有许多部件只能采取报废更换，大大增加了生产成本和库存备件，使企业良好的资源优势遭到闲置和浪费。 振动故障： 风机与电动机之间由联轴器链接，传递运动和转矩。不对中是风机**的故障，风机的故障60%与不对中相关。风机的不对中故障是指风机、电动机两转子的轴心线与轴承中心线的倾斜或偏移程度。风机转子的不对中可以分为联轴器不对中和轴承不对中。风机转子系统产生不对中故障后，在旋转过程中会产生一系列对设备运行不利的动态效应，引起联轴器的偏转、轴承的磨损、油膜稳态和轴的挠曲变形等，不仅使转子的轴颈与轴承的相互位置和轴承的工作状态发生了变化，也同时降低了轴系的固有频率，使转子受力及轴承所受的附加力导致风机的异常振动和轴承的早期损坏，危害极大。对于风机的不对中故障，可以用激光对中仪来解决，方便快捷。 原因分析 总结风机故障现象及原因，有其规律可循，风机故障按其原因及分类，有以下几种： 设计原因： 设计不当，动态特性不良，运行时发生强迫振动或自激振动 结构不合理，应力集中 设计工作转速接近或落入临界转速区 热膨胀量计算不准，导致热态对中不良 制造原因： 零部件加工制造不良，精度不够 零件材质不良，强度不够，制造缺陷 转子动平衡不符合技术要求 安装原因： 机械安装不当，零部件错位，预负荷大 轴系对中不良 机器几何参数(如配合间隙、过盈量及相对位置)调整不当 管道应力大，机器在工作状态下改变了动态特性和安装精度 转子长期放置不当，改变了动平衡精度 未按规程检修，破坏了机器原有的配合性质和精度 操作运行不当： 工艺参数(如介质的温度、压力、流量、负荷等)偏离设计值，机器运行工况不正常 机器在超转速、超负荷下运行，改变了机器的工作特性 运行点接近或落入临界转速区 润滑或者冷却不良 转子局部损坏或结垢 启停机或升降速过程操作不当，暖机不够，热膨胀不均匀或在临界区停留时间过久 设备劣化： 长期运行，转子挠度增大或动平衡劣化 转子局部损坏、脱落或产生裂纹 零部件磨损、点蚀或腐蚀等 配合面受力劣化，产生过盈不足或松动等，破坏了配合性质和精度 机器基础沉降不均匀，机器壳体变形。