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風(fēng)機選型步驟、計算方法、注意事項

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明白了風(fēng)機的基礎知識后,下面進(jìn)入選型步驟:

1.風(fēng)機選型流程:

2.選型內容:

(1)風(fēng)量:由系統所需風(fēng)量決定;

(2)全壓:由管路系統和除塵設備阻力決定;

(3)進(jìn)出風(fēng)口角度:由進(jìn)出口方向定;

(4)選裝方向:由管道系統決定;

(5)傳動(dòng)方式:決定傳遞效率,電機直聯(lián)傳動(dòng)、聯(lián)軸器直接傳動(dòng)、皮帶傳動(dòng)的機械效率分別為1、0.98、0.95。

(6)在選用風(fēng)機時(shí),應該考慮到通風(fēng)管道系統不嚴密而漏風(fēng)及阻力計算的誤差,為使風(fēng)機運行可靠,系統的風(fēng)量和風(fēng)壓應留余量。

表6.1 風(fēng)量風(fēng)壓裕量的選取表

(7)電機型號:選用風(fēng)機配用電機時(shí),應考慮電動(dòng)機的安全系數(K),電動(dòng)機功率按下式計算:

式中 PZ-通風(fēng)機軸功率(kW);

K-電動(dòng)機容量安全系數(按下表選用);

η-機械傳動(dòng)效率。

表6.2 風(fēng)量風(fēng)壓裕量的選取表

3.風(fēng)機選型舉例

(1)按無(wú)因次性能參數進(jìn)行選型

按無(wú)因次特性參數選型,首先要確定所屬風(fēng)機的比轉速。而確定風(fēng)機所需的比轉速,則必須先選定風(fēng)機的轉速。所選風(fēng)機幾何尺寸不要太大,葉輪的圓周速度不要太高,如果初定轉速不合格,可以調整從新計算。

選型實(shí)例:要求:Q=23612m3/h P= 5761Pa

選型步驟:

求比轉速(ns),初步確定風(fēng)機的型號

Q—流量(m3/s);P—全壓(Pa)。

由于電機的轉速一般為2900r/min、1450r/min、960r/min、730r/min幾種,盡量取大的轉速,這樣可以減小風(fēng)機的外形尺寸,另從風(fēng)機壓力上看這是一臺高壓風(fēng)機,所以選2900r/min和1450r/min兩種轉速進(jìn)行選形。

ns1=62.26(n=2900r/min)

ns2=31.28(n=1450r/min)

根據計算所得的兩種比轉速可確定

a) 當n=2900 r/min時(shí)可選用4-62型風(fēng)機(前面的數字“4”表示壓力系數,“62”表示風(fēng)量系數,根據(72大風(fēng)量、62中風(fēng)量、26低風(fēng)量、19小風(fēng)量、12 小風(fēng)量);

b) 當n=1450 r/min時(shí)可選用9-26型風(fēng)機

確定風(fēng)機的葉輪外徑(D)根據風(fēng)機的壓力系數公式:

P—全壓 (Pa)、D—葉輪直徑 (m)、n— 葉輪轉速 (r/min)、ρ— 介質(zhì)密度 (kg/m3);

推算:

啟動(dòng)功率 Ne=1.15=54.28kW

(2)按風(fēng)機性能表進(jìn)行選型

風(fēng)機制造廠(chǎng)都會(huì )印有本廠(chǎng)的風(fēng)機產(chǎn)品樣本和目錄。在風(fēng)機產(chǎn)品樣本和目錄中,通常是按系列、機號列出各種轉速下的選用性能表,表中的性能參數值是風(fēng)機最高效率點(diǎn)90%范圍內的數值,并取6-8個(gè)性能點(diǎn)的數值,以供選用。

管道系統設計選型:

風(fēng)壓的確定根據管道水力計算確定。通風(fēng)管道的水力計算是在系統和設備布置、風(fēng)管材料、各送排風(fēng)點(diǎn)的位里和風(fēng)量均已確定的基礎上進(jìn)行的。其主要目的是確定各管段的管徑(或斷面尺寸)和阻力,保證系統內達到要求的風(fēng)量分配。最后確定風(fēng)機的型號和動(dòng)力消耗。

風(fēng)管水力計算方法有假定流速法、壓損平均法和靜壓復得法等幾種。目前常用的是假定流速法。

壓損平均法的特點(diǎn)是將已知總作用壓頭按干管長(cháng)度平均分配給每一管段,再根據每一管段的風(fēng)量確定風(fēng)管斷面尺寸。如果風(fēng)管系統所用的風(fēng)機壓頭已定,或對分支管路進(jìn)行阻力平衡計算。

靜壓復得法的特點(diǎn)是,利用風(fēng)管分支處復得的靜壓來(lái)克服該管段的阻力,根據這一原則確定風(fēng)管的斷面尺寸。此法適用于高速空調系統的水力計算。

假定流速法的特點(diǎn)是,先按技術(shù)經(jīng)濟要求選定風(fēng)管的流速。再根據風(fēng)管的風(fēng)量確定風(fēng)管的斷面尺寸和阻力。多數按此法進(jìn)行風(fēng)壓計算。

假定流速法的計算步驟和方法如下:

(a)繪制通風(fēng)或空調系統軸測圖,對各管段進(jìn)行編號,標注長(cháng)度和風(fēng)量。管段長(cháng)度一般按兩管件間中心線(xiàn)長(cháng)度計算,不扣除管件(如三通、彎頭)本身的長(cháng)度。

(b)確定合理的空氣流速

風(fēng)管內的空氣流速對通風(fēng)、空調系統的經(jīng)濟性有較大的影響。流速高,風(fēng)管斷面小,材料耗用少,建造費用??;但是系統的阻力大,動(dòng)力消耗增大,運行費用增加。對除塵系統會(huì )增加設備和管道的磨損,對空調系統會(huì )增加嗓聲。流速低,阻力小,動(dòng)力消耗少;但是風(fēng)管斷面大,材料和建造費用大,風(fēng)管占用的空間也增大。對除塵系統流速過(guò)低會(huì )使粉塵沉積堵塞管道。因此,必須通過(guò)全面的技術(shù)經(jīng)濟比較選定合理的流速。根據經(jīng)險總結,風(fēng)管內的空氣流速可按下表確定。

表7.3除塵風(fēng)管的最小風(fēng)速

確定風(fēng)管斷面尺寸時(shí),應采用通風(fēng)管道統一規格進(jìn)行管道選型,以利于工業(yè)化加工制作。風(fēng)管斷面尺寸確定后,應按管內實(shí)際流速計算阻力。阻力計算應從最不利環(huán)路(即阻力最大的環(huán)路)開(kāi)始。

(c)當風(fēng)機在非標準狀態(tài)下工作時(shí)應按式、式對風(fēng)機性能進(jìn)行換算,再以此參數從風(fēng)機樣本上選擇風(fēng)機。

管道水利計算舉例:有一通風(fēng)除塵系統,風(fēng)管全部用鋼板制作,管內輸送含有輕礦物粉塵的空氣,氣體溫度為常溫。各排風(fēng)點(diǎn)的排風(fēng)量和各管段的長(cháng)度見(jiàn)圖所示。該系統采用濾筒除塵器進(jìn)行排氣凈化,除塵器壓力損失△P=1200Pa。對該系統進(jìn)行設計計算。

確定風(fēng)管斷面尺寸時(shí),應采用通風(fēng)管道統一規格進(jìn)行管道選型,以利于工業(yè)化加工制作。風(fēng)管斷面尺寸確定后,應按管內實(shí)際流速計算阻力。阻力計算應從最不利環(huán)路(即阻力最大的環(huán)路)開(kāi)始。

(c)當風(fēng)機在非標準狀態(tài)下工作時(shí)應按式、式對風(fēng)機性能進(jìn)行換算,再以此參數從風(fēng)機樣本上選擇風(fēng)機。

管道水利計算舉例:有一通風(fēng)除塵系統,風(fēng)管全部用鋼板制作,管內輸送含有輕礦物粉塵的空氣,氣體溫度為常溫。各排風(fēng)點(diǎn)的排風(fēng)量和各管段的長(cháng)度見(jiàn)圖所示。該系統采用濾筒除塵器進(jìn)行排氣凈化,除塵器壓力損。失△P=1200Pa。對該系統進(jìn)行設計計算。

1.對各管段進(jìn)行編號,標出管段長(cháng)度和各排風(fēng)點(diǎn)的排風(fēng)量。

2.選定最不利環(huán)路,本系統選擇1-3-5-除塵器-6-風(fēng)機-7為最不利環(huán)路。

3.根據各管段的風(fēng)量及選定的流速,確定最不利環(huán)路上各管段的斷面尺寸和單位長(cháng)度摩擦阻力。

根據表,輸送含有輕礦物粉塵的空氣時(shí),風(fēng)管內最小風(fēng)速為:垂直風(fēng)管12m/s,水平風(fēng)管14m/s。

考慮到除塵器及風(fēng)管漏風(fēng),取5%的漏風(fēng)系數,管段 6及7的計算風(fēng)量為 6300*1.05= 6615m3/h。

管段1

水平風(fēng)管,初定流速為14m/s。根據 Ql=1500m3/h(0.42m3/s)、v1= 14m/s所選管徑按通風(fēng)管道統一規格調整為:D1=200mm;實(shí)際流速v1=13.4m/s;由圖2-3-1查得,Rm1=12.5Pa/m。

同理可查得管段3、5、6、7的管徑及比摩阻,具體結果見(jiàn)表。

4.確定管段2、4的管徑及單位長(cháng)度摩擦力,見(jiàn)表2-3-5。

5.計算各管段局部阻力

例如:

6.計算各管段的沿程阻力和局部阻力(見(jiàn)表2-3-5)

7.對并聯(lián)管路進(jìn)行阻力平衡:

8.計算系統總阻力,獲得管網(wǎng)特性曲線(xiàn)最不利環(huán)路所有串聯(lián)管路

1-3-5-6-7阻力之和。 P=298.5+179.7+54+362+99.2+58.6+87.6+1200=1797.9(Pa)

9.選擇通風(fēng)機

通風(fēng)機風(fēng)量Q=KQfj=1.15×6615=7607(m3/h)

通風(fēng)機風(fēng)壓P=KpPfj=1.16×1798=2086(Pa)

根據通風(fēng)機的風(fēng)量和風(fēng)壓,選用DHF-TH500A通風(fēng)機,通風(fēng)機轉速:

2350r/min;配用Y160M1-2,電機功率N=11kW。

風(fēng)機電機組合命名:

a分類(lèi)

電機級數三相異步電動(dòng)機轉速是分級的,是由電機的“極數”決定的。三相異步電動(dòng)機“極數”是指定子磁場(chǎng)磁極的個(gè)數。定子繞組的連接方式不同,可形成定子磁場(chǎng)的不同極數(2級指的是電機每一相含有的磁極個(gè)數為2(即一個(gè)N極和一個(gè)S極)。選擇電動(dòng)機的極數是由負荷需要的轉速來(lái)確定的,電動(dòng)機的極數直接影響電動(dòng)機的轉速,電動(dòng)機轉速=60×電動(dòng)機頻率/電動(dòng)機極對數。電動(dòng)機的電流只跟電動(dòng)機的電壓、功率有關(guān)系。

極數反映出電動(dòng)機的同步轉速,2極同步轉速是3000r/min,4極同步轉速是1500r/min,6極同步轉速是1000r/min,8極同步轉速是750r/min。

繞組的一來(lái)一去才能組成回路,也就是磁極對數,是成對出現的,極就是磁極的意思,這些繞組當通過(guò)電流時(shí)會(huì )產(chǎn)生磁場(chǎng),相應的就會(huì )有磁極。

三相交流電機每組線(xiàn)圈都會(huì )產(chǎn)生N、S磁極,每個(gè)電機每相含有的磁極個(gè)數就是極數。由于磁極是成對出現的,所以電機有2、4、6、8……極之分。

2.若三相交流電的頻率為50Hz,則合成磁場(chǎng)的同步轉速為50r/s,即3000r/min。

如果電動(dòng)機的旋轉磁場(chǎng)不止是一對磁極,進(jìn)一步分析還可以得到同步轉速n與磁場(chǎng)磁極對數p的關(guān)系:n=60f/p。 f為頻率,單位為Hz.n的單位為r/min。

ns與所接交流電的頻率(f)、電機的磁極對數(P)之間有嚴格的關(guān)系 ns=f/P。在中國,電源頻率為50赫,所以二極電機的同步轉速為3000轉/分,四極電機的同步轉速為1500轉/分,以此類(lèi)推。異步電機轉子的轉速總是低于或高于其旋轉磁場(chǎng)的轉速,異步之名由此而來(lái)。異步電機轉子轉速與旋轉磁場(chǎng)轉速之差(稱(chēng)為轉差)通常在10%以?xún)?。由此可知,交流電機(不管是同步還是異步)的轉速都受電源頻率的制約。因此,交流電機的調速比較困難,最好的辦法是改變電源的頻率,而以往要改變電源頻率是比較復雜的。所以70年代以前,在要求調速的場(chǎng)合,多用直流電機。隨著(zhù)電力電子技術(shù)的發(fā)展,交流電動(dòng)機的變頻器調速技術(shù)已開(kāi)始得到實(shí)用。

3.同步電動(dòng)機的轉速=60×頻率/極對數(我國工頻為50Hz)。

異步電動(dòng)機轉速=(60×頻率/極對數)×(1-s)

s:轉差率,用來(lái)表示轉子轉速n與磁場(chǎng)轉速n0相差的程度的物理量。

另外,同等功率的電動(dòng)機,轉速越大,輸出扭矩越小。

b識別方法

1、看轉速比如1430r/min實(shí)際同步轉速就是1500轉,由轉速公式:

轉速=時(shí)間(60秒)×頻率(50HZ)除以磁極對數 一個(gè)磁極對為2個(gè)極,由此就可以算出 3000÷1500=2個(gè)磁極對也就是4極電動(dòng)機。

2、看型號就更直接了:例如 電動(dòng)機型號是Y 132 M- 4 Y →三相異步電動(dòng)

機,其中三相異步電動(dòng)機的產(chǎn)品名稱(chēng)代號還有:YR為繞線(xiàn)式異步電動(dòng)機;

YB為防爆型異步電動(dòng)機;YQ為高起動(dòng)轉距異步電動(dòng)機。132→機座中心

高(mm) M →機座長(cháng)度代號 4 →磁極數

3、異步電機是以YB開(kāi)頭,鼠籠型為YR,增安型為YA,然后是中心高和極數,例如YR400-4 560 6KV,是異步鼠籠型電機中心高為400mm,極數為4極,額定功率560KW,額定電壓6KV;

比如風(fēng)機電機的選擇:極數的選擇應該根據風(fēng)機的額定轉速選取,功率15KW;

2900r/min選2極,1450r/min選4極,970r/min選6極等等;

電機的轉速=頻率×60S÷(電機的極數÷2),電機15KW-2P。

c電機常見(jiàn)安裝形式:

B3安裝,電機實(shí)物圖,35安裝,電機實(shí)物圖,B5安裝,電機實(shí)物圖:


離心風(fēng)機
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