風(fēng)機(jī)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(fēng)機(jī)調(diào)速技術(shù)的選擇事關(guān)投資效益，從性能價(jià)格比的角度出發(fā)，優(yōu)選機(jī)械調(diào)速裝置是較為明智的選擇。

  一、風(fēng)機(jī)調(diào)速的意義

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

  章丘鼓風(fēng)機(jī)最大特點(diǎn)是負(fù)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(jī)與風(fēng)機(jī)之間加裝調(diào)速裝置，將電機(jī)輸出的固定轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)為根據(jù)流量需求的風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，即當(dāng)生產(chǎn)工藝參數(shù)需要變化時(shí)，采用改變風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速來(lái)調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)的流量，就可節(jié)約大量的電能。

  采用調(diào)速技術(shù)后，風(fēng)機(jī)運(yùn)行節(jié)能效果的預(yù)測(cè)，如以閥門調(diào)節(jié)作為比較的基準(zhǔn)，當(dāng)流量在0.5～ 1.0的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)變化時(shí)，不同調(diào)節(jié)方式時(shí)功率消耗與流量的關(guān)系

  可參照下式預(yù)測(cè)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(guò)調(diào)速使風(fēng)機(jī)的流量由 50%連續(xù)不斷調(diào)節(jié)至100%時(shí)，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(fēng)機(jī)調(diào)速技術(shù)類別選擇及方案分析

  1.風(fēng)機(jī)調(diào)速技術(shù)類別與比較

  目前，風(fēng)機(jī)調(diào)速有兩種方式：一種是機(jī)械調(diào)速，最常用的是在電機(jī)和風(fēng)機(jī)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(jí)調(diào)速、變頻調(diào)速、變極調(diào)速等。選擇機(jī)械調(diào)速用于風(fēng)機(jī)調(diào)速運(yùn)行，具有傳動(dòng)效率高、過(guò)載保護(hù)性好、控制反應(yīng)快、成本低、體積小、易維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)且不受電機(jī)轉(zhuǎn)速、電壓等級(jí)等參數(shù)限制。而我國(guó)200kW以上的交流電機(jī)基本上全是高電壓電機(jī)，如此高等級(jí)電壓的調(diào)速，對(duì)各類電氣調(diào)速方式均難以達(dá)到。故我國(guó)目前高電壓中、大功率(200kW以上)的各類交流電機(jī)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(duì)液力耦合器和液粘調(diào)速離合器在風(fēng)機(jī)調(diào)速領(lǐng)域中的應(yīng)用特性進(jìn)行研究。

  2. 液力調(diào)速傳動(dòng)與液粘調(diào)速傳動(dòng)特性的比較

  以上針對(duì)風(fēng)機(jī)調(diào)速選擇進(jìn)行了分析，各有利弊，從性能價(jià)格比的角度出發(fā)，更傾向于機(jī)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(diǎn)，也有不同點(diǎn)。

  從原理上講，液力耦合器傳動(dòng)基于歐拉方程，以液體動(dòng)量矩的變化來(lái)傳遞動(dòng)力;液粘調(diào)速離合器傳動(dòng)基于牛頓內(nèi)摩擦定律 , 以液體的粘性(或油膜剪切力)來(lái)傳遞動(dòng)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(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)顯然不同。但工作介質(zhì)都是液體油，工作過(guò)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(diǎn)上異同比較如下[2-3] ：

  (1)都能使電機(jī)空載啟動(dòng)，縮短啟動(dòng)電流對(duì)電網(wǎng)的沖擊時(shí)間;

  (2)都可以實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速，調(diào)節(jié)方便可靠，且易于實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制和自動(dòng)控制;

  (3)液粘調(diào)速離合器可實(shí)現(xiàn)同步、調(diào)速和脫離3種工況運(yùn)行，且主動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)方向不影響傳動(dòng)性能。在同步轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)無(wú)功率損失，傳動(dòng)效率(理論值)為100%; .

  (4)都可以緩和沖擊，衰減扭振，具有過(guò)載保護(hù)功能，延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命;

  (5)液力耦合器相對(duì)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(zhǎng)期無(wú)檢修運(yùn)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(dòng)，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(kāi)不穩(wěn)定區(qū)工作;

  (6)都適用與不同等級(jí)的高低電壓、中大容量電機(jī)配用，使電機(jī)始終以額定轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)，電機(jī)效率高，功率因數(shù)高，無(wú)諧波影響。

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