風機是節(jié)能潛力巨大的通用設(shè)備，調(diào)速是其節(jié)能的重要途徑，章丘鼓風機調(diào)速技術(shù)的選擇事關(guān)投資效益，從性能價格比的角度出發(fā)，優(yōu)選機械調(diào)速裝置是較為明智的選擇。

  一、風機調(diào)速的意義

  章丘鼓風機是使用面廣、耗電量大的設(shè)備，風機在運行中普遍地存在的問題：(1)設(shè)備陳舊，結(jié)構(gòu)落后，造成單機運行效率低;(2)風機或其配套電機選型設(shè)計裕量過大，形成系統(tǒng)實際運行效率低。如某鋼鐵公司風機實際運行效率僅為6%;(3)對于生產(chǎn)工藝參數(shù)不斷變化時，多采用落后的管道閘閥節(jié)流進行工況調(diào)節(jié)，白白地造成能源浪費;(4)輸送管道設(shè)置不盡合理，管道阻力大，以及運行管理粗放(如風機放空)造成運行中無效的功率損失等?？梢?，圍繞風機存在著大量的節(jié)能潛力，而對于工藝參數(shù)變化大的大中型(50～500kW)風機，其調(diào)速節(jié)能技術(shù)應(yīng)用具有廣闊前景。

  章丘鼓風機最大特點是負載轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的平方成正比，軸功率與轉(zhuǎn)速的立方成正比，因此如果在電機與風機之間加裝調(diào)速裝置，將電機輸出的固定轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)為根據(jù)流量需求的風機轉(zhuǎn)速，即當生產(chǎn)工藝參數(shù)需要變化時，采用改變風機轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)風機的流量，就可節(jié)約大量的電能。

  采用調(diào)速技術(shù)后，風機運行節(jié)能效果的預(yù)測，如以閥門調(diào)節(jié)作為比較的基準，當流量在0.5～ 1.0的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)變化時，不同調(diào)節(jié)方式時功率消耗與流量的關(guān)系

  可參照下式預(yù)測平均節(jié)約功率 ：

  △ P = Pa - Pb ≈0.4 P0

  式中 P0 ——額定功率

  即在理想情況下，通過調(diào)速使風機的流量由 50%連續(xù)不斷調(diào)節(jié)至100%時，調(diào)速調(diào)節(jié)比閥門調(diào)節(jié)可節(jié)省功率約為額定功率的40%。

  二、風機調(diào)速技術(shù)類別選擇及方案分析

  1.風機調(diào)速技術(shù)類別與比較

  目前，風機調(diào)速有兩種方式：一種是機械調(diào)速，最常用的是在電機和風機間加裝調(diào)速型液力耦合器或液體粘性調(diào)速離合器;另一種是電氣調(diào)速裝置，其方法有串級調(diào)速、變頻調(diào)速、變極調(diào)速等。選擇機械調(diào)速用于風機調(diào)速運行，具有傳動效率高、過載保護性好、控制反應(yīng)快、成本低、體積小、易維護等優(yōu)點且不受電機轉(zhuǎn)速、電壓等級等參數(shù)限制。而我國200kW以上的交流電機基本上全是高電壓電機，如此高等級電壓的調(diào)速，對各類電氣調(diào)速方式均難以達到。故我國目前高電壓中、大功率(200kW以上)的各類交流電機調(diào)速裝置均為液力耦合器或液粘調(diào)速離合器。以下針對液力耦合器和液粘調(diào)速離合器在風機調(diào)速領(lǐng)域中的應(yīng)用特性進行研究。

  2. 液力調(diào)速傳動與液粘調(diào)速傳動特性的比較

  以上針對風機調(diào)速選擇進行了分析，各有利弊，從性能價格比的角度出發(fā)，更傾向于機械調(diào)速裝置的應(yīng)用。調(diào)速型液力耦合器和液粘調(diào)速離合器其原理不同，應(yīng)用上有很多相同點，也有不同點。

  從原理上講，液力耦合器傳動基于歐拉方程，以液體動量矩的變化來傳遞動力;液粘調(diào)速離合器傳動基于牛頓內(nèi)摩擦定律 , 以液體的粘性(或油膜剪切力)來傳遞動力。由于基本概念和工作原理的本質(zhì)不同，其調(diào)速裝置的主機結(jié)構(gòu)設(shè)計顯然不同。但工作介質(zhì)都是液體油，工作過程都有熱量產(chǎn)生，其操作控制系統(tǒng)都需要電控、液體循環(huán)和冷卻。

  調(diào)速型液力耦合器和液粘調(diào)速離合器在應(yīng)用特點上異同比較如下[2-3] ：

  (1)都能使電機空載啟動，縮短啟動電流對電網(wǎng)的沖擊時間;

  (2)都可以實現(xiàn)無級調(diào)速，調(diào)節(jié)方便可靠，且易于實現(xiàn)遠程控制和自動控制;

  (3)液粘調(diào)速離合器可實現(xiàn)同步、調(diào)速和脫離3種工況運行，且主動軸轉(zhuǎn)動方向不影響傳動性能。在同步轉(zhuǎn)動時無功率損失，傳動效率(理論值)為100%; .

  (4)都可以緩和沖擊，衰減扭振，具有過載保護功能，延長設(shè)備使用壽命;

  (5)液力耦合器相對維修復(fù)雜，結(jié)構(gòu)偏大，但調(diào)速技術(shù)較成熟可靠，能長期無檢修運行;液粘調(diào)速離合器結(jié)構(gòu)緊湊合理，在調(diào)速狀態(tài)下效率高于耦合器4%～5%, 節(jié)電率高于8%，但在轉(zhuǎn)速比0.9 以后至 1.0 區(qū)域內(nèi)易出現(xiàn)轉(zhuǎn)速波動，故應(yīng)重視采用合理措施降低不穩(wěn)定區(qū)間或合理操作避開不穩(wěn)定區(qū)工作;

  (6)都適用與不同等級的高低電壓、中大容量電機配用，使電機始終以額定轉(zhuǎn)速運轉(zhuǎn)，電機效率高，功率因數(shù)高，無諧波影響。

  目前，國產(chǎn)調(diào)速型耦合器輸入轉(zhuǎn)速3000r/min ，最大功率可達6500kW ;液粘調(diào)速離合輸入轉(zhuǎn)速 3000r/min ，功率可達3200kW 。