风机类负载特性与能分析PPT课件
风机培训教材ppt课件
轴流式风机的电机和风叶都在一个圆筒里， 外形就是一个筒形，其叶片的工作原理与飞机 的机翼类似，区别在于飞机是将升力向上作用 于机翼以支撑飞机的重量，而轴流式风机则固 定位置并使空气移动。 轴流式风机的特点是气 流与风机轴线是相平行的。
离心式风机的工作过程
1、传动电动机使风机
叶轮发生转动。通过离 心力，叶轮装置将空气 旋转出来。 2、这样，就在风机入 口内，创造出了一个负 的静压力（Ps）。 3、大气压力（Pa）强 迫空气进入到入口内。 4、离开风机的空气带 有正压力 。
风机基础知识
北仑培训基地初级教材
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风机的作用及种类
风机的基本作用是通过创造一个差压形成气 流的方式，将气流从一个位置移动到另一个位 置。
风机按原理可分为轴流式风机和离心式风 机，按在电厂的用途可划分为一次风机、送风 机和引风机。
一次风机的主要作用是给制粉系统的煤粉 输送提供动力，并形成风粉混合物进行炉膛。
一般圆里面的为轴向数据a，外面的为径向数据b ，在测得的数值中，若b1=b2=b3=b4，则表明两对轮同 心；若a1=a2=a3=a4， 表明两对轮的端面平行。
若同时满足上述两个条件，则说明两轴的中心线重合 ；若所测数据不等，根据计算结果是否在标准范围内 ，超出标准则需对两轴进行找中心。
风机联轴器找中心的任务
找中心的方法及步骤5
分析中心状态
注意： 1、百分表的位置，安装在电机对轮上和安装在泵 体对轮上径向的中心状态正好相反，轴向不变；
2、 左右不要搞错； 3、上下表不要读错。
找中心的方法及步骤6
调整计算
中心调整计算公式： 前支撑：a*L1/D - b*/2 后支撑：a*（L1+L2）/D - b*/2
1负载特性1恒转矩负载特性2离心式通风机型负载特性3直线型负载特性4恒功率负载特性
1负载特性1恒转矩负载特性2离心式通风机型负载特性3直线型负载特性4恒功率负载特性2稳定运行条件：1机械特性曲线与负载特性曲线有交点2干扰使转速上升，干扰消除后Tm-Tl《0，与之相反3限制直流电动机启动电流的方法：1降压启动2在电枢回路内串接外加电阻启动。
4调速特性：1改变电枢电路外串联电阻Rad 2改变电动机电枢供电电压U 3改变电动机主磁通fai5制动特性:1反馈制动2反击制动3能耗制动6电动机启动要求:1足够大的启动转矩,保证生产机械能正常启动2启动电流越小越好3要求启动平滑4启动设备安全可靠,力求结构简单,操作方便.5启动过程中功率损耗越小越好7降压启动方法1电阻或电抗器降压启动2星角降压启动3自耦变压器降压启动8接触器1交流接触器2直流接触器接触器由触头,灭弧装置,铁芯,线圈组成.9继电器分为1电流继电器2电压继电器3中间继电器4热继电器10保护装置有1短路电流的保护装置2长期过载保护装置3零压保护4零励磁保护.11选择电动机三项基本原则:1发热2过载能力3启动能力12三种工作制1连续工作制2短时工作制3重复短时工作制13三相鼠笼点击调速：1变频调速2变极调速14三相鼠笼电机在同电压下空载启动比满载启动转矩：相投15静态技术指标：1静差变2调速范围3调速平滑性16动态技术指标1最大超掉量2过渡过程时间3震动次数3.3 一台他励直流电动机所拖动的负载转矩T L=常数，当电枢电压或电枢附加电阻改变时，能否改变其运行其运行状态下电枢电流的大小？为什么？这个拖动系统中哪些要发生变化？T=K tφI a u=E+I a R a当电枢电压或电枢附加电阻改变时,电枢电流大小不变.转速n与电动机的电动势都发生改变.3.4一台他励直流电动机在稳态下运行时，电枢反电势E=E1，如负载转矩T L=常数，外加电压和电枢电路中的电阻均不变，问减弱励磁使转速上升到新的稳态值后，电枢反电势将如何变化? 是大于，小于还是等于E1？T=I a K tφ, φ减弱,T是常数,I a增大.根据E N=U N-I a R a ,所以E N减小.,小于E1.3.11为什么直流电动机直接启动时启动电流很大？电动机在未启动前n=0,E=0,而R a很小,所以将电动机直接接入电网并施加额定电压时,启动电流将很大.I st=U N/R a3.12他励直流电动机直接启动过程中有哪些要求？如何实现？他励直流电动机直接启动过程中的要求是1 启动电流不要过大,2不要有过大的转矩.可以通过两种方法来实现电动机的启动一是降压启动.二是在电枢回路内串接外加电阻启动.3.13 直流他励电动机启动时，为什么一定要先把励磁电流加上？若忘了先合励磁绕阻的电源开关就把电枢电源接通，这是会产生什么现象（试从T L=0 和T L=T N两种情况加以分析）？当电动机运行在额定转速下，若突然将励磁绕阻断开，此时又将出现什么情况？直流他励电动机启动时,一定要先把励磁电流加上使因为主磁极靠外电源产生磁场.如果忘了先合励磁绕阻的电源开关就把电枢电源接通，T L=0时理论上电动机转速将趋近于无限大,引起飞车, T L=T N时将使电动机电流大大增加而严重过载.3.15 一台直流他励电动机，其额定数据如下：P N=2.2KW,U N=U f=110V,n N=1500r/min, ηN=0.8,R a=0.4Ω, R f=82.7Ω。
风机类负载特性与节能分析
风机类负载使用变频器节能效果分析
▪ 但采用电机直接起动方式时，由于转速无法调 节，常用挡风板、阀门来调节风量或流量，这 样不仅造成能源的浪费而且由于过大的起动电 流造成电网冲击和设备的震动及水锤现象。 采用变频器调速时，可以根据实际工艺需要方 便地控制速度。
风机类负载使用变频器节能效果分析
▪ 例如：当电机转速为额定转速的80%时，负载 功率为额定功率的（80%）的三次方，即50%左 右。这样可见，转速下降二成，节能达四成多。 同时，可以方便地实现闭环恒压控制，节能效 率将进一步提高。
节能改造
▪ 目前，许多单位仍然采用落后的调节档风板或 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。
▪ 假设风机工作在A点效率最高，此时风压为H2， 风量为Q1，轴功率N1与Q1、H2的乘积成正比， 在图中可用面积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。
变频节能原理
▪ 从图中看出，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。
风机工作原理PPT精品文档
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ΩR
R
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升力沿着旋转方向分量 阻力沿着水平方向的分
量
= 驱动力 *r = 气动扭矩
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• 功率系数随叶尖速比改变
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叶片实度
实度是叶片面积和扫掠面积的比值
低实度(0.10) = 高转速, 低扭矩
R a
高实度(>0.80) = 低转速, 高扭矩
A Solidity = 3a/A
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1.5为什么采用三叶片
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例2：E-126/6MW Enercon
陆上风机设计 低速, 低电压 永磁直驱发电机 电动变桨系统
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全功率变换风机设计
优点： 非常好的电能质量 齿轮箱和发电机同适于50/60Hz的频率 缺点： 比双馈产品要上更大的变频系统
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30
例1：5MW Multibrid 海上风机设计 中速, 中压 发电机 电动变桨系统
UK 2172 1953 2049 2256 2241 2,568
USA 1466 1667 1669 1677 1731 1,875
Global Average Annual WTG in kW
1,800
Source: BTM Consult - A Part of Navigant Consulting - March 2011
1.2升力系数与阻力系数
升力系数与阻力系数随攻角变化示意
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变桨控制
Since most designs use twisted blades, power quality is never ideal across the entire rotor blade.
风机基础知识PPT幻灯片课件
P4
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（二）比转数的应用
1、用比转数ns对风机进行分类:
——离心式通风机 ns = 11～90
①高压离心风机 ns = 11～30 ②中压离心风机 ns = 30～60 ③低压离心风机 ns = 60～90
——混流式通风机 ns = 90～110 ——轴流式通风机 ns = 110～500
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一、通风机的类型
1、按风机所产生的全压高低分类：
通风机 小于 15 kPa
风 机
鼓风机 处于 15~340 kPa
压气机 大于 340 kPa
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2、按风机的工作原理分类：
风机
叶片式 容积式
离心式 轴流式 混流式
往复式 回转式
叶氏风机 罗茨风机 罗杆风机
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二、通风机的基本结构
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1、集流器：
Q1 —进口管的流量（m3/h） Q2 —出口管的流量（m3/h）
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3、功率N：
原动机输出功率： Ng Ns /t（m kW）
轴功率：传到风机轴 上的功率
Ns Ne /（kW）
有效功率：
Ne pQ （kW） 1000
原动机
传动装置
风机
传动效率： tm
效率：
47
1、有效功率Ne ：
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轴流式通风机和离心式通风机一样有六种传动方式
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轴流式通风机的风口位置，分为进风口和出风口两种， 一般用出（或入）若干角度表示
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三、通风机的型号及命名
离心式通风机的完全称呼包括：名称、型号、机号、传动方 式、旋转方向、出风口位置，六个部分，一般书写顺序如下：
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风机ppt课件
06
CHAPTER
风机的未来发展与趋势
新材料的应用
轻质材料
采用轻质材料如碳纤维复 合材料，降低风机重量， 提高运输和安装效率。
高强度材料
利用高强度钢材和合金材 料，提高风机的结构强度 和稳定性，延长使用寿命 。
耐磨材料
在关键摩擦部位使用耐磨 材料，提高风机的可靠性 和耐久性。
新技术的应用
直驱式技术
04
CHAPTER
风机的选型与设计
根据实际需求选择风机类型
总结词
根据实际应用场景和需求，选择合适 的风机类型，如离心式、轴流式、罗 茨式等。
详细描述
在选择风机类型时，需要考虑风机的 流量、压力、转速、功率等参数，以 及风机的噪音、振动、可靠性等性能 指标，同时还需要考虑风机的维护和 运行成本。
根据工艺参数确定性能参数
燃烧供风是风机在工业炉窑、锅炉等燃烧设备中的应用， 主要用于提供燃烧所需的空气。
要点二
详细描述
在燃烧过程中，风机能够提供足够的空气量，保证燃料充 分燃烧并减少污染物排放。同时，通过调节风机的风量， 还可以控制燃烧温度和火焰形状等参数，提高燃烧效率并 减少能源浪费。
03
CHAPTER
风机的性能参数
压力
总结词
根据实际工艺流程和参数，确定 风机的性能参数，如流量、压力 、功率等。
详细描述
在确定风机性能参数时，需要考 虑工艺流程中的气体成分、温度 、湿度、压力等参数，以及风机 的效率和可靠性等性能指标。
根据运行环境考虑特殊要求
总结词
根据风机的运行环境，考虑特殊要求 ，如防爆、防腐、防尘等。
详细描述
在选择风机时，需要考虑风机的运行 环境，如温度、湿度、压力、气体成 分等，以及风机的安全性和可靠性等 性能指标。
风机泵类负载及变频器参数
风机泵类负载及变频器参数风机，泵类属于平方转矩负载，即负载的转矩与转速的平方成正比。
对于风机类负载，要调节加减速时间，对于水泵类负载，要设置“积分停车”防止水锤现象发生。
这里涉及两个问题：（1）负载类型；（2）变频器参数对负载类型的设置。
首先，我们来看负载类型。
恒转矩调速是指负载转矩保持不变,但对转速有不同的要求;恒功率调速是指负载功率保持不变,但对转速有不同的要求.这与电机的额定输出功率和转矩无关,只是要用负载的转矩和功率来选择电动机和变频器.恒转矩负载的特点是负载转矩与转速无关，任何转速下转矩总保持恒定或基本恒定。
应用的场合比如传送带、搅拌机，挤压机等摩擦类负载以及吊车、提升机等位能负载。
恒功率负载的特点是比如机床主轴和轧机、造纸机、塑料薄膜生产线中的卷取机、开卷机等要求的转矩，大体与转速成反比，这就是所谓的恒功率负载。
负载的恒功率性质应该是就一定的速度变化范围而言的。
当速度很低时，受机械强度的限制，转矩不可能无限增大，在低速下转变为恒转矩性质。
负载的恒功率区和恒转矩区对传动方案的选择有影响，电动机在恒磁通调速时，最大容许输出转矩不变，属于恒转矩调速；而在弱磁调速时，最大容许输出转矩与速度成反比，属于恒功率调速。
如果电动机的恒转矩和恒功率调速的范围与负载的恒转矩和恒功率范围相一致时，即所谓"匹配"的情况下，电动机的容量和变频器的容量均最小。
这一点从直流电机特性来理解更容易。
除了上述两类负载一般还有风机、泵类负载，他的特点是转矩和速度的2次方成正比。
随着转速的减小，转矩按转速的2次方减小。
这种负载所需的功率与速度的3次方成正比。
关于变频器参数设置，以下转自Baidu知道：一加减速时间加速时间就是输出频率从0上升到最大频率所需时间，减速时间是指从最大频率下降到0所需时间。
通常用频率设定信号上升、下降来确定加减速时间。
在电动机加速时须限制频率设定的上升率以防止过电流（升速时过电流当负载的惯性较大，而升速时间又设定得太短时，意味着在升速过程中，变频器的工作效率上升太快，电动机的同步转速迅速上升，而电动机转子的转速因负载惯性较大而跟不上去，结果是升速电流太大。
2-1、2运动方程、负载特性解析
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§2.3.2 拖动系统稳定运行的条件
1.静态稳定性 过渡过程—拖动系统由一个稳定状态到另一个
稳定状态的过程（机、电、热）。
机械过渡过程—即就是转速不能突变。 电气过渡过程—即就是线圈中的电流不能突变 （电容上的电压不能突变）。 只考虑机械过渡过程，不计电气过渡过程。
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第7页
§2.3.1 生产机械的负载转矩特性
二、恒功率负载特性
负载消耗的功率是恒定的，负载转矩与转速成反比。
PL TL TL 2n / 60 kc
TL k / n
是双曲线性质，也是反抗性负 载，在一、三相限。
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§2.3.1 生产机械的负载转矩特性
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§2.2 工作机构转矩、飞轮矩的折算
实际拖动系统是多轴多级传动变速组成，每个轴
上的角速度、转动惯量不相同。
折算方法：把实际系统等效为单轴系统，研究一 根轴的拖动问题。 折算原则:折算到电动机轴上，保持折算前后系统 传递的功率不变。 折算参数：①旋转运动--工作机构的转矩；飞轮矩 或转动惯量。 量。
232拖动系统稳定运行的条件电动机特性与负载特性的配合电动机拖动负载运行两种特性同时存在随着外界的扰动电压波动负载波动电枢电阻变化等电动机作为拖动的主体过渡过程沿着电机的特性变化两个特性的配合能否使系统稳定运行具备稳定运行的能力即条件
第二章 电力拖动系统动力学
本章内容： ①电力拖动系统中联系电动机和 负载的运动方程式； ②生产机械的负载 转矩特性； ③系统稳定运行的条件。 电力拖动系统是由电动机拖动并 通过传动机构带动生产机械 运转的一个动力学整体。
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分类
▪ 风机按使用材质分类可以分好几种，如铁壳风 机（普通风机）、玻璃钢风机、塑料风机、铝 风机、不锈钢风机等等
▪ 风机分类可以按气体流动的方向，分为离心式、 轴流式、斜流式（混流式）和横流式等类型。
▪ 风机根据气流进入叶轮后的流动方向分为：轴 流式风机、离心式风机和斜流(混流)式风机。
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分类
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节能改造
▪ 随着近十几年变频技术的不断完善、发展。变 频调速性能日趋完美，已被广泛应用于不同领 域的交流调速。
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变频节能原理
▪ 风机运行曲线
•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）
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风机类负载使用变频器节能效果分析
▪ 根据流体力学的基本定律可知：风机水泵类负 载是典型的平方转距负载，其主要特点是：转 速n与转矩T以及负载功率P具有如下关系： T∝n2，P∝n3。
▪ 即转矩与转速平方成正比，功率与转速立方成 正比。通常风机水泵类负载多是根据满负荷工 作需用量来选型，实际应用中大部分时间并非 工作于满负荷状态，所以，只要平均转速稍微 下降一点，负载功率就下降得很快，从而达到 节能效果。
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变频节能原理
▪ 假设风机工作在A点效率最高，此时风压为H2， 风量为Q1，轴功率N1与Q1、H2的乘积成正比， 在图中可用面积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。
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实物
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实物
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节能改造
▪ 目前在我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。
风机类负载特性 与变频节能分析
电气自动化
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基本概念
定义
▪ 风机是我国对气体压缩和气体输送机械的习惯 简称，通常所说的风机包括通风机，鼓风机。 气体压缩和气体输送机械是把旋转的机械转换 为气体压力能和动能，并将气体输送出去的机 械。
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3
组成
▪ 风机主要由风叶、百叶窗、开窗机构、电机、 皮带轮、进风罩、内框架、机壳、安全网等部 件组成。开机时由电机驱动风叶旋转，并使开 窗机构打开百叶窗排风。停机时百叶窗自动关 闭
▪ 风机按用途分为压入式局部风机(以下简称压 入式风机)和隔爆电动机置于流道外或在流道 内，隔爆电动机置于防爆密封腔的抽出式局部 风机(以下简称抽出式风机)。
▪ 风机按照加压的形式也可以分单级、双级或者 多级加压风机。
▪ 风机按照用途划分可以分为：轴流风机、混流 风机、屋顶风机、空调风机等。
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分类
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变频节能原理
▪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。
▪ 例如：当电机转速为额定转速的80%时，负载 功率为额定功率的（80%）的三次方，即50%左 右。这样可见，转速下降二成，节能达四成多。 同时，可以方便地实现闭环恒压控制，节能效 率将进一步提高。
▪ 使用变频器避免了起动时对电网的冲击，降低 设备故障率，消除震动和水锤现象，延长设备 使用寿命，同时也降低了对电网的容量要求和 无功损耗。
▪ 风机按压力可分为低压风机、中压风机、高压
风机。
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性能参数
▪ 风机的性能参数主要有流量、压力、功率，效 率和转速。另外，噪声和振动的大小也是主要 的风机设计指标。
▪ 流量也称风量，以单位时间内流经风机的气体 体积表示。
▪ 压力也称风压，是指气体在风机内压力升高值， 有静压、动压和全压之分；功率是指风机的输 入功率，即轴功率。风机有效功率与轴功率之 比称为效率。风机全压效率可达90%。
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节能改造
▪ 目前，许多单位仍然采用落后的调节档风板或 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。
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风机类负载使用变频器节能效果分析
▪ 但采用电机直接起动方式时，由于转速无法调 节，常用挡风板、阀门来调节风量或流量，这 样不仅造成能源的浪费而且由于过大的起动电 流造成电网冲击和设备的震动及水锤现象。 采用变频器调速时，可以根据实际工艺需要方 便地控制速度。
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风机类负载使用变频器节能效果分析