AuoCAD对叶轮质量及转动惯量的计算 摘要：介绍了AuoCAD系统对风机转子转动惯量方便而快捷的精确计算方法。 引言 叶轮转动惯量是风机转子的重要物理量，是计算电机启动时间和转子临界转速不可缺少的重要数据。由于叶轮叶片、前盘型线的复杂几何形状（特别是机翼型叶片），以及轴盘形状的特殊性，对叶轮质量及转动惯量的计算带来极大难度，而且难于精确求解。叶轮转动惯量偏大会导致主轴直径甚至轴承直径变大，电机启动时间计算值偏大而使电机功率选择过高，造成不必要的浪费；如果叶轮转动惯量偏小，转子临界转速计算值偏高，容易造成风机工作转速接近主轴临界转速而引起风机振动，甚至主轴断裂的重大事故，电机启动时间计算值比实际值偏大也易造成电机不能正常启动甚至烧毁事故的发生。笔者在用AuoCAD进行风机设计的过程中，用该软件计算叶轮质量及转动惯量，不仅方便而且准确，即可以避免叶轮转动惯量偏大所造成的浪费，又不必承担转动惯量偏小所带来的风险。 2 叶轮质量及转动惯量的计算 2.1 模型的建立 用AuoCAD系统对叶轮质量及转动惯量的求解是在AuoCAD三维环境中实现的，所以首先要建立风机叶轮的三维几何模型。 （1）AuoCAD二维环境中精确绘制叶轮、叶片及轴盘的两个投影图。        （2）利用AuoCAD的三维绘图命令执行“旋转实体&dquo;即可创建轮盖、轮盘及轴盘的三维模型。 （3）用AuoCAD的三维绘图命令执行“拉伸实体&dquo;即可创建单板型叶片的三维模型。 （4）  执行AuoCAD的布尔运  算及三维阵列命令即可完成风机叶轮三维模型的建立。                                                 2.2叶轮质量及转动惯量的求解 利用AuoCAD系统提供的查询功能，选择所创建的叶轮三维模型，即可精确求出风机三维叶轮的体积、质量、转动惯量等数据。如图5所示。   2.3 注意事项 AuoCAD系统默认没有定义质量单位，更没有定义材料密度。所以只要所求解的量值进行了必要的单位换算，即可带入公式进行电机启动时间和转子临界转速的计算。        3 结论     AuoCAD系统是一套完备的计算机辅助设计软件，不仅提供了丰富的二维绘图命令，也在R12版本以后逐渐增加和完善了三维功能，用AuoCAD系统三维功能求解机械系统三维特性，不仅方便，而且准确。叶轮质量及转动惯量的精确求解对电机启动时间的计算以及主轴临界转速的校核都起着极为重要的作用。不仅可以节约成本及能源，避免不必要的浪费，又可以保证安全生产，避免不必要的损失及事故的发生。

离心式鼓风机叶轮裂纹补焊试验及应用                 摘要：介绍了低合金高强度钢焊接叶轮裂纹补焊新方法，并对叶轮补焊后的性能和成分进行了分析，对低合金高强度钢焊接叶轮裂纹补焊提出了建议。 0 引言 在冶金工业中，高炉鼓风机为高炉输送燃烧用空气，其运行情况直接影响高炉产量，是整个高炉的心脏。某钢铁公司高炉用风机D1400由于运转过程中产生振动，造成转子第三级叶轮口圈部位出现约40mm长的穿透性裂纹，从而造成风机停机，使整个高炉停产。由于该转子要求较高，转子转速为5700/min；要求轴径部位跳动小于0.01mm,口圈部位跳动小于0.15mm（见图1）；叶轮轮盖、轴盘和叶片材料为低碳合金钢15MnNiCMoV，组织为淬火马氏体、回火索氏体，轮盖、轴盘和叶片分别经过调质、焊接和焊后消应力处理，然后又进行了加工、平衡和超转试验。为了恢复生产，进行了有关试验，对该叶轮进行了补焊处理。 1 焊接试验 1.1 试验材料 叶轮材料为15MnNiCMoV，要求σb≥920MPa，σs≥850MPa，ψ≥35%，&dela;≥12%，HB270～320，材料成分见表1。                                  表1 材料成分                                 %   C C Si Mn Mo V Ni 15MnNiCMoV 0.14 0.78 0.29 0.9 0.45 0.055 1.5 680S焊条熔敷金属 0.12 30 1.20 1.70 0.30 0.25 9.0 由于叶轮焊接后需要进行550℃高温消应力处理，之后进行半精加工，然后再进行消应力处理。共需要进行两次高温消应力。由于要求转子轴径部位跳动小于0.01mm，叶轮口圈部位跳动小于0.15mm，特别是轴径部位不能出现大的焊接变形，以免引起转动过程中的振动和不平衡。叶轮补焊过程和消应力处理后也不能出现大的变形，结合叶轮焊接工艺过程，并根据消应力处理温度和以往单个叶轮补焊经验及焊后消应力处理对变形影响的数据分析[1-3]，拟对转子补焊后的消应力处理采用低温消应力[2-3]。 叶轮原来焊接和补焊用低碳合金钢焊条，经焊后消应力处理，焊缝金属延伸率和断面收缩率与母材接近。考虑到叶轮口圈部位结构应力和工作应力很大，而且补焊后消应力处理采用低温消应力[2-3]，决定采用不锈钢焊条做补焊试验。通过仔细研究和比较后，决定采用焊缝金属屈服强度大于640MPa，抗拉强度大于770MPa，延伸率为22%～25%的卡斯特林焊条680S（化学成分见表1）进行焊接试验，母材用15MnNiCMoV板材，经调质处理后进行坡口加工和焊接。 1.2试验过程     将厚度为8mm的15MnNiCMoV板材按要求加工单边45°坡口，钝边2mm,进炉预热200℃，拼装、点焊，拼装间隙2mm，以保证单面焊双面成型。打底焊用Φ3.2焊条，盖面焊用Φ4焊条。 焊条：680SΦ3.2Φ4；Φ3.2焊接电流：60～110A；Φ4焊接电流：90～150A。     直流正接，层间温度≤300℃，焊条烘干温度：350℃&imes;2h。 焊接完成后清理焊缝，立即进炉进行焊后消应力处理。   消应力规范：温升≤100℃/h,进炉进行400℃&imes;2h消应力处理，炉冷。 探伤：着色探伤。 加工：加工拉伸试样。 检验：最后进行检验。 1.3 试验结果 对试样进行化学成分和接头力学性能检验，力学性能见表2。 表2 力学性能   σb/MPa σs/MPa HB 1 1068.2 1048.8 306 2 1083.1 1073.1 308 3 1058.1 1050.6 306 平均值 1069.8 1057.5 306.8 由于焊接接头在拉伸过程中变形存在不均匀性，屈服强度仅供参考，化学成分见表3。                       表3 化学成分                              % C C Si Mn Mo Nb Ni 0.087 27.91 1.315 0.732 0.430 0.066 9.16 试验结果表明：焊接接头力学性能满足叶轮材料强度要求。 2 叶轮裂纹补焊 2.1 叶轮的基本情况 转子共3级叶轮，转速5700/min,叶轮直径Φ1000mm,材料15MnNiCMoV。裂纹部位见图1，裂纹长度40mm，深度20～30mm。 2.2 叶轮补焊工艺过程 ⑴清理：对裂纹部位清理，打磨，开出焊接U型坡口，要求：留1～2mm钝边（保证单面焊双面成型），裂纹端部磨净,见图2。 ⑵着色检验：对缺陷部位进行着色探伤，直至确认裂纹源清理干净为止。 ⑶焊接：①用氧-乙炔将焊部位及两边20mm区域预热到200℃，保持10～20min。 ②焊接：焊条680S Φ3.2 Φ4；直流正接； Φ3.2进行打底焊，焊接电流：60～110A；Φ4焊条进行焊接，焊接电流：90～150A。 ⑷消应力：温升≤100℃/h,进炉进行400℃&imes;4h消应力，炉冷。温度低于150℃时出炉。要求：转子应垫平，不要歪斜。 ⑸清理、探伤：清理焊接部位，打磨，着色探伤。 ⑹加工：补焊部位加工光滑。 ⑺做平衡。   2.3检验结果 消应力处理后进行着色探伤，无任何缺陷（图3）；对转子在车床上进行打表检测，轴径部位跳动0.012mm，第三级叶轮口圈部位跳动0.14mm，满足了图样和使用要求。 3 结论 (1)对低合金高强度钢焊接叶轮裂纹的补焊，焊接规范是保证补焊质量的关键。 (2)低合金高强度钢焊接叶轮产生裂纹后，在转子上直接进行补焊，可将各部位的变形控制在要求的范围内，焊接接头力学性能满足叶轮材料强度要求。 (3)采用不锈钢焊条补焊低合金高强度钢焊接叶轮，焊后采用低温消应力是成功降低拘束应力、控制变形的有效方法。 补焊后的转子从2008年6月开始运转至今，运转正常。

风机的平衡误差分析                                               摘要：介绍了引起风机不平衡的几种原因，并通过实例计算风机平衡误差得出了现场平衡的方法，提出了建议和解决措施。   0 引言 针对风机用户经常提出风机的平衡非常难做，不知是做单面平衡还是双面平衡，有些风机做过平衡后仍有较大振动的问题，笔者就具体的风机平衡误差原因作了分析，得出了结论。    辅助芯轴的平衡问题 由于风机叶轮在平衡时一般采用的都是辅助芯轴，所以必须考虑芯轴是否满足平衡的要求。由于芯轴是一个转子，有其自身的不平衡量。在平衡过程中芯轴已和风机合在一起成为一个转子，所以即使整体放在平衡机上已经平衡了，也仅是一个表面的平衡。对应转子的校正平面芯轴自身的残余不平衡量应小于转子允许剩余不平衡量的10％，通常芯轴的质量约是叶轮质量的1/10，芯轴自身的不平衡量有可能与叶轮平衡的要求相等，因此会直接影响叶轮平衡的最终结果。 另外芯轴上的键和键槽也是平衡时一个容易被忽略的问题。有的用户会认为半个键或整键的质量轻，且所在的半径小得可以忽略，实际上键也是有相当质量的，一般有几十克至几百克，芯轴相对于风机叶轮的校正半径要小几倍，相除后仍可能有几十克的不平衡质量附加到风机上。  芯轴中心和叶轮中心的平行偏移 根据平衡的基本原理   U= M e=u                             （1）   式中U为不平衡量；M为零件的质量；e为回转中心和质量中心的间距；u为不平衡质量；为校正半径。 如果风机支承位置的中心和芯轴的轴线中心有偏心，根据式（1）该偏心就会产生不平衡量，产生的误差就会直接附加到风机上。 为保持偏心距尽量小，在芯轴加工过程中，要使加工芯轴的基准保持完全一致。即保证芯轴上轴颈支承位置和叶轮接触位置保证很高的同轴度，为防止芯轴表面的磨损产生新的误差，芯轴在与转子接触的位置与轴颈位置必须得有硬度。这样生产的芯轴才能满足通常的精度要求。例如：叶轮的不平衡量要求是40g&middo;mm/kg=40μm，芯轴的偏心或称作芯轴中心位置与轴颈位置的同心度在4μm即可。 例如：芯轴偏心距＝6μm 需要平衡要求＝20g&middo;mm/kg；允许的剩余不平衡量＝20－6＝14g&middo;mm/kg；对2个平面的平衡：每个平面的不平衡量＝7g&middo;mm/kg。 再好的芯轴，即使偏心只有1μm，使用一段时间后也会产生5～10μm的偏心。如果要求的平衡精度比该值小，在平衡过程中可根据芯轴的偏心量和角度自行做相应的调整。 在实际中还要考虑到芯轴和风机孔接触配合面都有公差，最大的偏心即为最大配合公差的一半。 例如：偏心距e=10μm；公差s=14μm；最大允许的偏心误差e +s/2=10+14/2=17μm。 叶轮的倾斜 如果叶轮装在实际轴端面上有倾斜或芯轴本身有弯曲，在旋转中可能产生的力偶不平衡量就会附加到叶轮中去（见图1）。叶轮微小倾斜产生的力偶不平衡的公式为 Mu ≈ (Iy－Iz)  φ                                            （2）   Iz＝1/2m (R2+2)                                                （3）   Iy=1/4m (R2+2 ＋1/3b2)                                （4）   Mu ≈1/4m(1/3b2－R2―2 )φ                                  （5）   两侧平面的力偶平衡的公式：Mu ＝ub                                图1   叶轮在旋转中产生的力偶不平衡   叶轮的倾斜对平衡有很大的影响，通常窄的风机只要做单面平衡，如果倾斜到一定程度，就需在风机本轴上做双面平衡。 为说明此情况，列举一个实例，说明产生一对力偶不平衡量添加到叶轮上的情况。 假设叶轮的质量m=700kg，D=1000mm，=75mm，b=300mm,L=1200mm,C=1500mm。        Pi(校正平面端面跳动)=0.24mm,n=1000／min，G=6.3 求：叶轮倾斜产生的力偶不平衡？ φ≈sinφ＝Pi /D=0.24/1000   Mu ≈1/4m (1/3b2－R2―2 )  φ                     （5）   Mu ≈1/4&imes;700kg(1/3&imes; 3002－5002―752) &imes;0.24/1000≈9003kg&middo;mm2 Mu ＝ub U(力偶不平衡量)=9003/300≈30kg&middo;mm 对外伸端叶轮允许的不平衡量公差为   G=eω e =6.3/(n/10)=0.063mm Upe=me=700&imes;0.063=44kg&middo;mm   可允许的静不平衡量 Upe3＝L/(4C)=44&imes;1200/(4&imes;1500)=8.8kg&middo;mm   可允许的力偶不平衡量 Upe1＝Upe2＝Upe (3L/8b)=44&imes;(3&imes;1200/8&imes;300)=66kg&middo;mm＞U(力偶不平衡量)   通过计算说明，该叶轮倾斜造成的力偶不平衡量在平衡公差范围内。但如果倾斜角度、工作转速和零件宽度改变就会超出公差要求。   因为1/3b2－R2―2的值小，Mu 的值就小。所以对盘类零件中相对宽的叶轮倾斜产生的力偶不平衡量相对窄的叶轮就小些。 如果一个相对宽的盘类零件，设计或制造时，要求力偶不平衡量不能忽略，选择做双面平衡。另一方面对窄的盘类零件也可选择不做双面平衡，但要保证零件的端面跳动足够小，况且零件窄在平衡机上也比较难平衡，因为两个平面相对近，校正平面的分离就会差，测出的量值也会很大。 对长期使用的风机，由于时间长，轴和叶轮内孔有磨损，配合很松，无法平衡，建议在轴和叶轮间重新镶套，控制好新联接的径跳和端跳后再做平衡，也可采用现场平衡的方法，用现场平衡仪直接平衡，这也是解决所有误差的好方法。 4 结论 建议风机的生产不仅要有平衡的概念，更需要了解怎样才能做好风机的平衡。随着风机转速的提高，风机制造已不再是粗加工就能解决的，从上例中也可看到风机的垂直度稍微不好，马上就会产生力偶不平衡，造成振动，而且也无法通过平衡的方法解决。 另外，提醒风机用户除正确计算风机的平衡公差外，还要重视其他芯轴、键等影响风机平衡的因素。  

国内主要竞争对手 沈阳鼓风机通风设备有限责任公司从事研发、设计、制造科技含量较高的离心压缩机、离心鼓风机和大型通风机等各种规格风机产品； 西安陕鼓通风设备有限公司专业从事各种通风设备及特殊通风设备的研制开发，具有专业化的服务队伍和全套通风系统安装调试； 上海鼓风机厂有限公司专业生产各类风机，包括离心式压缩机，离心式鼓风机，离心式和轴流式通风机，罗茨式鼓风机，罗茨式气体流量计，刚挠性联轴器以及各类消声器等； 四平鼓风机股份有限公司产品主要有炉窑风机、高温风机、离心鼓风机、大型通风机、烧结风机、耐腐蚀风机、煤粉风机、锅炉鼓引风机等。 国外主要竞争对手 英国豪顿集团世界著名的风机、鼓风机、压缩机和回转式空气预热器的制造厂商； 美国英格索兰公司美国知名多元化制造型企业，为全球不同领域的客户服务，拥有世界领先的压缩机技术与庞大的生产规模，相关产品市场占有率很高； 德国TLT公司要产品有离心式、轴流式通风机和与其配套的消声器； 日本荏原集团主要生产压缩机、气轮机、燃气轮机和高速旋转机械； 丹麦HV公司致力于高速涡边轮设备的研制和生产，其生产的单级离心鼓风机应用于全球污水行业，市场占有率相当高。

  离心风机行业属于通用机械工业，是装备制造业之一，在目前发展新型工业化背景下，受到国家诸多政策鼓励，如《装备制造业调整和振兴规划实施细则29-211》、《中国通用机械行业十一五规划》等都对离心风机行业的发展起促进作用，保持了离心风机行业可持续性发展。本公司离心风机产品及风系统解决方案所主要应用行业均具有良好的发展趋势，分别简述如下： 1、火电行业我国作为煤炭资源大国，火力发电一直占我国发电总量的7%左右，随着我国经济的快速发展以及国家对节能环保的重视，在发电装机容量不断提高的同时，逐步加大火力发电行业结构调整的力度。 （1）新增电力机组随着西部大开发的深入和基础工业的快速发展，全国用电量逐年升高，国家对电力行业投资规模空前，2年以火力发电为主的发电装机容量突破9.5亿千瓦，未来电力行业必将有长足的发展，这也为配套离心风机带来良好的机遇。 （2）产业结构调整由于产业结构不合理，能耗高、污染重的小火电机组比重过高，严重制约电力行业持续健康发展。为此，国家鼓励各地区和企业通过兼并、重组或收购小火电机组，集中建设大机组，实施“上大压小&dquo;，新建百万千瓦级超（超）临界大型发电机组替代落后产能，加快推进对运行效率低的机组及辅机的改造步伐。电力行业大规模的产业结构调整，势必给配套离心风机带来新的市场机遇。 （3）循环流化床新型环保发电机组循环流化床锅炉作为一种清洁的燃烧技术，以其炉内流化的优势，使煤矸石、褐煤、生物秸秆等低发热量燃烧物充分燃烧，同时进行炉内同步脱硫脱硝，实现氮氧化物超低排放，大大降低了火力发电对环境的污染。国家重点鼓励3MW以上循环流体床发电机组项目，在强大的政策鼓励下，公司生产的循环流化床发电机组配套用高压流化风机、一次风机、二次风机、引风机、播煤风机等离心风机前景十分广阔。 2、钢铁行业近年来，受国家诸多政策扶持，钢铁行业快速发展，粗钢年产量平均增长21.1%，29年全国粗钢产量突破5.68亿吨，占全球的46%，同时钢铁行业也逐渐成为我国能源消耗和污染排放的重点行业。为此，国家发改委发布《钢铁产业发展政策》，要求钢铁行业通过兼并、重组提高产业集中度，到2年，国内排名前十位的钢铁企业集团钢产量占全国产量的比例达到5%以上，22年达到7%以上。为加快钢铁产业调整和振兴，控制钢铁总量，淘汰落后产能，钢铁行业整合的全面展开，大力推行宝钢湛江港、武钢防城港、鞍钢鲅鱼圈、京唐钢铁等千万吨级钢铁生产基地项目建设，加之国家节能降耗力度的不断加大，以及各钢厂原有已到期生产设备的更新，将带来大量配套离心风机的需求量。预计，未来3-5年钢铁行业对离心风机需求每年将达35亿元。 3、水泥行业改革开放以来，我国工业化和城镇化进程加快，新农村建设稳步实施，水泥行业取得了长足发展，未来2年中国经济仍将保持较快发展，水泥行业也将步入新的发展阶段。目前，水泥行业整体现状仍是高耗能、高污染排放的粗放型生产模式，落后立窑水泥比重仍然比较大，生产企业数量多，产业集中度低，不符合新型工业化发展道路需求。近年来，水泥行业采用新型干法水泥生产工艺，并通过兼并、重组、联合等手段，迅速提高生产集中度，优化资源配置，从而推动行业快速发展，与之配套离心风机的升级改造及配件的更换将为离心风机制造商提供较大的市场。随着国家加大基础投资拉动内需、刺激经济增长的措施，加大铁路、公路、航空建设等基础设施投资，将对水泥市场带来更多的需求，这也为干法水泥生产线配套离心风机带来较大的需求，预计未来5-年水泥行业每年的离心风机需求量都将不少于15亿元。 4、石化行业“十一五&dquo;期间，中国迅速崛起为世界能源大国，一次能源生产总量跃居世界第一，石油、天然气产量稳定在1.8-1.9亿吨之间，国内炼油能力突破5亿吨。在此期间，石化行业通过政策引导、科技创新、资产重组等一系列措施，不断优化产业结构、企业组织结构和产业布局，呈现集群化、规模化、区园化的发展态势，逐步形成了长三角、珠三角、环渤海三大石油化工聚集区，三大聚集区的石化产值约占全国石化工业总产值的5%，并且积极淘汰落后产能，以炼油和乙烯最为明显，目前在福建湄州湾、新疆独山子、山东青岛、广东惠州、广西沿海和四川地区已形成多个千万吨级以上的炼油企业，关停并转共计2,万吨小型低效炼油装置。根据《石化振兴规划》，我国在未来3-5年内将形成上海、宁波、南京三个3,万吨的超大型炼油基地，同时建设茂名、广州、惠州、泉州、天津、曹妃甸等规模超过2,万吨的大型炼油基地，这些都将带来大量离心风机需求。 5、污水处理随着工业的快速发展，工业污水及城镇废水逐年增加，严重污染水源，影响人体健康，为此，国家将水污染治理作为“十一五&dquo;期间环境保护工作的重点，在供水、污水处理、中水回用和排水、水污染防治等方面总投资超过1万亿元，其中用于污水处理的投资超过4,亿元。由于资金的投入，各地纷纷积极建设大型污水处理厂，为污水处理用单级高速鼓风机和多级高压离心鼓风机提供了广阔的市场空间，据风机协会统计，未来3－5年内用于污水处理的离心风机每年市场达3亿元，且国内目前该类风机只有公司及少数企业能够生产，替代进口市场潜力巨大。

风机优化设计： (1)通风机应用在有色治金工业中,是烟气净化回收工程的主要设备之ー。它在提高金属回收率,资源利用扩大用途,改善生产过程作业的劳动卫生条件,预防职业病和减少环竟污染起到主导作用。 (2)通风系統的管网压力损耗计算是必要的程序,通风机的正确选型与加强高效运行管理是最佳的节能措施。通风机应用中切实克服所产生的常见通病,必将达到通风机节能和正常稳定高效运行。 (3)通风机进气载尘实践证明:输气含尘浓度Fd≤30g/Nm3的高载尘流量的增加,会使通风机特性线发生急剧改变,风机载尘耗电量是非载坐的2~56倍。 (4)日本的老厂技术改造低效集尘风机,改装三元流动叶轮进气,半密闭式炉外机被排烟的含尘量小于30gNm有明显节能效果,节约用电20%。所以国内老企业节能技术改造或更换使用中的低效旧风机,与开发研制节能新产品,以及加强风机运行的技术管理是通风机 节能的根本措施。 (5)高温含尘废气处理程序,首先应将高温气体余热利用或冷却;然后把粉尘净化回收,使气固分离设备的合计阻力损失,不应超过系統总压力损失的一半;最后使引风机进气≤300℃，Fd≤200mg/Nm3,这是最经济的净化流程程序,必然使通风机达到节能、经济、稳定高效运行。 (6)大流量高效双吸入离心通风机的研制应扩大应用品种,取代多台并联风机的使用。但是双吸入离心通风机安装设计的风机进、出口连接管必须规范,否则影响风机运行效率。 (7)国内水泥厂已选用四平、重庆、北京风机二厂的高温风机载尘,应结合实际情况,进行实测运行效率后,再考虑改变净化流程程序和载尘风机结构节能技术改造。 (8)建议风机专业行业系列标准中有关标准应修订和补充： ①通风机通用技术条件中,包括通风机、引风机、除尘风机、高温风机、高温循环风机、排尘风机(指Fd&l;30gNm3)等风机的进气工作条件(介质温、湿度,粉尘含量等); ②通风机使用经济运行规程 ③通风机使用运行效率的现场快速测定法; ④通风机废气排放量现场測定法; ⑤通风机使用电能利用率现场测算法。 (9)风机行业欲引进外国新技术应结合国情,并公开透明地组织专题进行消化吸收和技术经济论证,做到确切适用地满足国内市场的需求。在移植和嫁接外国高新技术的同时也要因地制宜地发挥自主创新能力,合理开发适用技术使其国产化。 (10)国际上现代化工艺设备己向大型化发展,同时要求通风机也应向大型化转化,便于集中控制和管理以及降低通风设备经营费用。工程设计不要误解为工业废气处理排放越多越好,而是向大气限制排放量。  

(1)落实控制温室气体排放 除尘系統各分支管风量负荷要对称配置,以利管网阻力平衡;系统水平和垂直管道铺设必须使通风机站配在管网中心处于对称位置,可使系统有效输气半径缩短,以利拟选的通风机额定压力减低;高温气体的余热再利用,使风机进气达到≤300℃,既有效地降低了风机的风量负荷,又能节约电耗。最新国际保护环境指令,推翻以往确定工艺设备排风量越大越好,而是向大气限制排放量。 (2)强化节能与高效利用 除尘管道降低经济流速。简化烟气诤化与除尘过滤工艺流程,只设两级粗诤化和细净化,从而达到使气固分离或气体净化的合计管网压力损失不超过系統总压力损失的一半,达到节能和预防管道堵塞。 引风机进口装在除生器之后,使通风机进气不载Fd≤200mg/Nm3,从而提高风机内效大流量通风机应采用高效双吸入离心通风机,取代使用多台并联小型风机,达到提高风机运行效率;采用高效三元流动叶轮等新技术,可节约用电10%~20%;采用可调的外旋电风机,可节约用电30%. (3)超微细粉尘的气固分离 尘源粉尘粒径小于10um占809%以上的除生,袋滤器可采用杜邦公司生产的超细膨体聚四氟乙烯,商品名Teon,超薄覆膜过滤机理为“表面过滤&dquo;新技术。 2.2制订通风机节能经济运行规程 (1)企业生产过程中,对已有通风工程设计的通风除尘系統不宜随意改变,以防造成系統阻力变化,使管网提高流速和增加管网压力损耗,这将会引起性能改变,使其风机内效率降低。 (2)加强完善通风系统的技术管理和设备定期维修,尽力维护管网的气密性,倘若负压管段漏风率超过209%,将会造成风机性能改变,使风机运行的全压值和内效率均下降,风量和实耗功率增大,导致污染点源处抽风量减小,使通风效果变差。 (3)防止除尘管道堵塞。除尘风机运行要早开晚关,应将风机与工艺设备连锁控制。 常温下的除尘风机应在工艺设备开动前启动风机,而风机停运应在工艺设备停止操作运行后5~10min关闭;当风机运行中出现事故停车或抢修,与此同时应用压缩空气吹管及时清理管道内的降尘,以防多次沉积造成堵塞,影响系統正常运行。 (4)防止输气高温急剧下降,导致风机额定性能下降,应设连续监测气温变化的仪表。为保持负压输气管的气密性,必须经常维护和定期检修。 (5)根据生产工艺产能变化,应随时监视工艺生产的原料和能源消耗异常变化,所引起的除尘系统风机进气状态的改变,要及时采取影响风机性能下降的补救应对措施。 (6)按通风系统管道的使用年限:一般通风系統为20年;一般除尘系统为10年;排腐蚀气体或磨琢性粉尘的系統为5年。所以应加强技术管理和计划维修管理,做到定期局部检修或全部更换。  

引风机电机超流过大浅析   中意机电鼓风机制造有限公司 任江强 【摘要】本文结合一例一风机电机超流过大，电机极易跳闸，造成风机不能运行的原因分析及处理，证实了引风机在非工况区运行是其主要原因，可供同行参考借鉴。 关键词：引风机电机  电流超流   电机跳闸  工况区 非工况区 一、概述     温州项目投产一台锅炉引风机，所配风机为F9-28№7.1D离心引风机。风量16290m3/h，静压升6850Pa，转速2900/min，设计温度150℃，所配电机Y280S-2型，采用变频器变频，功率75kw，转速为2970/min，额定电流为140A，江苏大中电机厂生产。客户在调试中，发现30HZ~40HZ运行，核算电流与测试电流差别较大，变频到40HZ以上 就会出现跳闸，导致风机不能运行。 通常，电动机电流过大，电机跳闸有下列原因： 进口调节门装反 电源电压过低或单相断路 风机输送气体密度过大或则温度过低使压力过大 启动时进口调节门未关闭，带负荷状态 管网系统漏风量较多 变频器存在问题（可以通过测试风机转速来判断） 电流变存在问题（可以现场用钳形电流表测三相电流） 二、我方选型方案性能表                         F9-28№7.1D  流量(m3/h):16290 静压(Pa):6931 效率(%):82.2 内功率(kW):45.7 所需功率(kW):60.6            转速 序号 流量 全压 静压 效率 内功率 所需功率 配用电机 /min № m3/h Pa Pa % kW kW kW 2900 1 12293 8504 7728 81.5 35.6 47.3 　 2 13830 8477 7496 82.6 39.4 52.3 　 3 15366 8381 7169 82.6 43.3 57.4 　 4 16903 8230 6764 82.0 47.1 62.5 　 5 18439 8093 6349 81.1 51.1 67.8 　 6 19976 7929 5881 80.0 55.0 72.9 　 7 21513 7723 5348 78.3 58.9 78.2 　 8 23049 7532 4806 76.4 63.1 83.7 　     三、通风机性能进气实验装置：执行国家标准GB/T1236-2002，在温度20℃下，大气压为P=101235Pa，相对湿度50%。   通风机性能进气实验装置概述，在国家标准测试风机性能时，先设定进口直径D，安装管道直径D，然后按上图尺寸装设测试点，启动电机，设定电机转速，先关闭进口阀门，慢慢打开进口阀门，分别测试出阀门不同开度流量、压力、功率，一般测试八个风机运行点，然后绘制此风机性能曲线，根据实测风机功率与理论设计功率比值，求得风机效率。取风机效率最高点作为该型号风机最高效率点，其最高效率点的±10%，最为该风机工作最佳工况范围。 四、下表是客户引风机测试记录表：   温州项目引风机调试记录表 烟气通 过位置 电机 频率 电机 电流 阀门 开度 引风机入口 烟道CEMS 计算 U型管 温度 压力 流量Q 流速V 功率 电流 Hz A % P(静压入)Pa ℃ P(静压出)Pa m3/h m/s Kw A 布袋侧 30 61 50 -4300 19.1 17 4572 3.3 9.3 18.7 布袋侧 30 95 70 -2300 19.1 46 13854 10 15.1 30.3 布袋侧 30 108 90 -1600 19.6 50 16071 11.6 12.2 24.4 布袋侧 30 110 100 -1600 20.7 122 16764 12.1 12.7 25.5 布袋侧 33 118 70 -2500 20.1 76 16902 12.2 20.1 40.2 布袋侧 33 127 90 -1900 20.5 93 18842 13.6 17.0 34.0 布袋侧 33 128 100 -1900 20.5 132 18703 13.5 16.9 33.8 客户计算方案：把风机接入整个系统中去调试 配套电机：2-75kw/380V，变频范围（30~50HZ） 电机变频为30HZ,此时风机转速为：n=2970x30/50=1781/min 测试气体温度为常温20℃，假设理想状态下，其密度为&ho;=1.2kg/m3 测试进口管道直径为：D=700mm=0.7m 客户强调说，此测试装置，测试结果保证： 流量偏差：（+5%~-5%） 压力偏差：（+5%~-5%） 轴功率偏差：（+5%~-5%） 风机功率核算：N=Q（流量）*P（全压）/风机效率&ea;/机械传动效率μ*电机储备系数λ 1按照频率30HZ，调节门开度50%时核算，由测试得： 流量：Q1=3.14*（D/2）^2*v1*3600=3.141526*0.35*0.35*3.3*3600=4572m3/h 全压：P1=P（静压出）+P（静压入）+1/2&ho;（*v1）^2（动压）         =17+4300+0.5*1.2*3.3*3.3         =4323.5Pa 该风机为悬臂支撑结构（D式传动），机械传动效率&ea;=0.98 该风机为引风机，工作温度为150℃，电机储备系数λ=1.3 风机效率，客户按照该风机工况点选型设计效率取值，&ea;=0.8 即风机运行功率N=Q（流量）*P（全压）/风机效率&ea;/机械传动效率μ*电机储备系数λ =4572*4323.5/0.8/0.98/3600/1000*1.3 =8.92kw 计算电流为I=2*N=2*8.92=17.84A 而测试结果为I=61A 2按照频率30HZ，调节门开度90%时核算，由测试得： 流量：Q1=3.14*（D/2）^2*v1*3600=3.141526*0.35*0.35*11.6*3600=16071m3/h 全压：P1=P（静压出）+P（静压入）+1/2&ho;（*v1）^2（动压）         =50+1600+0.5*1.2*11.6*11.6         =1730.7Pa 该风机为悬臂支撑结构（D式传动），机械传动效率&ea;=0.98 该风机为引风机，工作温度为150℃，电机储备系数λ=1.3 风机效率，客户按照该风机工况点选型设计效率取值，&ea;=0.8 即风机运行功率N=Q（流量）*P（全压）/风机效率&ea;/机械传动效率μ*电机储备系数λ =16071*1730.7/0.8/0.98/3600/1000*1.3 =12.55kw 计算电流为I=2*N=2*12.55=25.1A 而测试结果为I=110A 由以上两次抽样，两者电流差别较大，说明一部分能量损失严重，并且变频到40HZ，就出现跳闸，风机不能启动，客户认为我方选型设计错误，这其中原因在哪呢？ F9-28№7.1D此风机模型，由风机试验测试转换后，在150℃，转速2900/min时，风机流量在12293~23049m3/h区域内，其静压升在7728~4806Pa，功率在47.3~83.7kw时，风机呈现的效率为82.6~76.4%。而客户测试在温度20℃，转速为1740/min，与风机实际选型设计差别极大，是风机效率迅速下降，由客户试验数据可知，此时风机运行效率在22~35%左右，但是在核算时，客户选择风机效率为80%左右，这就是两者测试电流和计算电流差别大的原因所在。 解决方案：系统运行后，气体温度在150℃，关闭风机调节门，启动风机，速度调到设计转速2900/min，慢慢打开调节门，使风机运行点与系统管网阻力匹配后，风机就能在效率80%左右范围内运行，就不会产生超流（跳闸）现象。 参考文献 ［1］商景泰编通风机手册    北京：机械工业部出版社，1994 ［2］姚有峰编电路与电工技术实验     北京：中国科学技术大学出版社，2008.08 ［3］中国标准出版社第三编辑室编中国机械工业标准汇编（第三版）风机卷（下）    北京：中国标准出版社，2009.03    

1.载尘风机与非载尘风机的识别    凡是生产工艺尘源设备散发的粉尘,为防尘要求,设密闭的负压系統,输送常温或高温气体,风机进气管网载尘配置在除尘器之前吸尘(非压送式)系統的通风机,当Fd&g;30g/Nm3时称载尘风机,又称集尘风机:当Fd＜30g/Nm3时称排尘风机。 凡是通风机进气管网配置在除尘器之后,当Fd≤200mg/Nm3,输送常温或高温气体的除尘系统的引风机称非载尘风机,又称除尘风机。 2.除尘风机的应用问题    除尘风机或引风机的进气介质条件,在风机产品样本和风机手册中,有明确要求气温指定状态(120~250℃)的限制和必须加装除尘器的除尘效率大于85%。在此前提下能达到给定示出的风机内效率,否则无法保证。建议今后不再使用除尘效率大于85%的限制,因收尘效率由99%降到90%,则排放粉尘量将增大10倍,故应改为除尘引风机进气条件宜用于不论输送生产原料、半成品物料、任意燃料的颗粒粉尘均小于200mg/Nm3。但有些风机厂和用户误认为除尘风机作为载尘是当然的,只不过是磨损加剧,影响使用寿命而己,事实证明这是一种误解。   3.解析国外试验集尘风机为何不报载尘量    引风机载尘在实际运行中,由于生产周期性变化的工艺设备,不论冷、热加工过程中产生的烟尘浓度和温度都在变化。因此引起除尘系统压力脉动和流量阵发性波动,从而导致引风机性能极不稳定运行;又因处理各种工艺气体中,粉尘的种类和形态繁多、物性各异、粒度分布广;在输气管内的气体压力场、温度场、速度场及浓度场的多变因素较大;科学试验仍缺乏粉尘同时快速取样与快速分析的方法和手段。所以使日本钢铁厂现场和前苏联试验室都不能连续测得准确载尘量的结果,由于试验测得的数据缺乏再现性,无法准确报道载尘量结果。 4.日本改造低效集尘风机的节能效果     德永健二载文指出:在日本钢铁、水泥、造紙、电炉厂的集尘引风机,使用中已有用高效叶轮改装百余台低效(54%~68%)风机的实例。20世纪80年代前后将集尘风机改装为三元流动的全部焊接制造的叶轮,叶轮以20个叶片,&bea;2A=90°为标准型。当需要小升压能力时,则&bea;2A=75°等改进措施。生产现场施工日期以3~4天为期限,经技术改造运行检测结果有明显的节能效果。笔者验证流量改造前后由200~450(m3/h)/kW提高到250~720(m3/h)/kW,耗电量由5~2.3kW/(km3/h)降到4~0.83kW(km3/h)。在某钢铁厂以每台100kW到8500W近20台。叶轮改装后从而共节电5800kW・h,提高风机效率20%~39%,节约用电20%。例如烧结机的双吸主引风机改装后的效率由68%提高到85%,引风机2300kW台的节电500kW,3300kW/台的节电850kW,8500kW台的节电640kW,5800kW/台的节电730kW;当转炉引风机的效率由64%提高到83.5%,3400kW&imes;3台的节电640kW&imes;3台;当锅炉用引风机的效率由60%提高到85%时,650kW&imes;2台的节电185kW&imes;2台;当电炉引风机的效率由54%提高到81%时,370kW/台的节电100kW.    总之日本节能技术改造对象是功率过大,风机效率很低的载尘风机。但是并没有说明风机进气含尘量,水泥厂回转密改装三元流动叶轮节能效果也没有列举。笔者从日本1976年11月井伊谷钢一主编的《滤袋除尘手册》中查到钢铁厂各车间炉外机被排烟粉尘含量Fd&l;20g/Nm3(0.5~15g/Nm3),其中烧结机尾含尘量为Fd=10~13g/Nm3,但是水泥厂的密内排尘量为Fd=20~80g/Nm3。    20世纪80年代西欧盛行持续多年的这种高温风机载尘,自称高效节能世界领先,笔者认为言过其实,至今也未见到试验报告资料和节能效果显示。建议对这种不节能产品应清理。虽然引进国外的风机制造新技术,是发展和提高风机节能产品的一条重要途径,但是对引进新技术,应首先公开透明,组织专题进行消化吸收和技术经济论证,避免盲目或重复引进不节能技术。在移植和嫁接外国高新技术的同时,也要结合国情因地制宜地发挥自主创新能力,合理开发采用适用技术使其国产化。    

引进英国技术生产高温风机的节能验证 (1)四平鼓风机厂于1984年从英国豪登公司引进BB24、BB50型两个系列的单吸和双吸高温离心通风机制造技术,叶轮为后向单板形,差动导叶和耐磨损,该厂生产的单吸高温(载尘)风机产品性能节能验证比较见表1。 (2)重庆通用机器厂从英国豪登公司引进 W6-29、W6-39型两个系列的单吸和双吸高温风机制造技术,叶轮为后向叶片,差动导叶调节、高强度及耐磨损回,该厂生产的高温载尘风机产品性能节能验证比较见表1:该厂20世纪80年代生产的FW9-2&imes;35型前向叶片双吸入离心通风机,用于水泥密尾收尘的节能验证。 3)北京风机二厂生产的用于水泥密尾高温风机单、双吸4个系列,其中WDHZ型系列单吸高温(载尘)风机,其性能节能验证比较见表1。 2对引进技术生产集尘风机的讨论 (1)首先明确通风机产品试验的空气动力性能,给出绘制特性线或性能曲线的通风机输气介质是在标准状态的清洁空气;引风机和除尘风机为气温指定状态的微量含尘的烟 (2)引进英国高温风机载尘的技术说明中:“BB50系列=20℃时,空气效率&ea;≥75%~81%;BB24系列=20℃时,空气效率&ea;≥80%~849%,该产品是提供水泥炉窑的高效节能风机在含尘量较大,磨损较严重的条件下使用。其综合性能在世界同类产品中处领先地位,具有80年代世界先进水平。 高温风机载生Fd=30~35g/Nm3时,性能表中没有说明全压内效率为多少,笔者验证qh/P=220~470时,风机载尘耗电量是非载尘的2~5.6倍,而载尘处理风量是非载尘风量的02~0.5倍。因此不能用空气效率代替载尘风机效率。另外,重庆厂引进技术的产品中,其低含尘量的载尘风机电耗仍然很高,当Fd=0.15,0.2,0.9g/Nm3时,耗电量P/qn=2.45,165,3.86kw(km3/h),分析其耗电大的原因可能由于叶轮忽视应用高强度村料,为了“形态强化&dquo;与“热弱化&dquo;而过多补焊加强件,引起叶轮质量和转动惯量剧增及气流增加阻力所造成的结果。   (3)我国工业硅和铁合金矿热电炉的超微細硅粉收尘,吉林临江硅铝合金厂于2001从挪威铁合金ELKEMASA公司引进除尘工程回收微硅粉副产品所用设备的增密装置和大型组合正压袋滤室。它是除尘过滤回收工程的核心技术,其新型滤袋为特氟纶玻纤组合的超覆膜过滤材料。它是现代过滤技术中超做细粉尘烟气净化的新颖技术。其特点滤袋采用“表面过滤&dquo;技术,不同于常规使用“深层过滤&dquo;技术。因两种过滤机理与清灰方式不同,应认真总结“表面过滤&dquo;应用中秘密专门技术。但是工程设计效仿ELKEMASA公司正压滤袋引风机载尘,采用国产并联4台6-49型高温风机载尘很不可取,值得研究。