鋒速達通風降溫系統
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屋頂負壓風機廠家_變速風機和變速泵應用實例與分析 風機葉輪制造
通過5個工程實例，探討在供熱空調系統中利用變速風機和變速泵代替調節用風閥水閥實現風和水系統的調節的可能性。分析表明，這樣做可以節省運行能耗，同時改善系統的調節品質，系統的初投資一般也不會增加。
水泵和風機能耗約占供熱空調系統總能耗的40？這些能耗中的1/3左右被各種調節閥門所消耗，但這樣大的代價并沒有換來好的調節效果，反而導致系統中許多問題發生。采用變速風機和變速泵充當調節手段，可節省這部分能耗，并可解決許多調節中的困難。
關鍵詞：變頻調節 水系統 風系統 變速水泵 變速風機
1、引言
在暖通空調工程中，使用大量的風閥水閥對系統中的風量水量進行調整，使其滿足所要求的工況。它們的調節原理是增加系統的阻力，以消耗泵或風機提供的多余的壓頭，達到減少流量的目的。因此這些調節閥的調節作用是以消耗風機或水泵運行能耗為代價的。目前暖通空調工程中愈來愈多地使用自動控制系統。為實現自控，許多風閥水閥還要使用電動執行機構。
目前質量好的電動水閥價格為幾千甚至上萬元。電動風閥亦需要幾千元。電動風閥水閥的費用常常占到自控系統總費用的40％以上。能否改變系統的構成方式，減少使用這些既耗能、又昂貴的閥門，用其它方式實現對流量的調節？風機水泵與風閥水閥是一一對應的兩類調節流量的設備。
風機水泵為流體提供動力，而風閥水閥則消耗流體多余的動力。因此，若用風機水泵代替風閥水閥，不是在能量多余處加裝閥門，而是在能量不足處增裝水泵或風機，通過調節風機水泵的轉速，同樣可以實現對系統的流量調節。
此時由于減少了調節閥，也就減少了閥門所消耗的能量，因此會減小運行能耗。同時，目前可變轉速的風機、水泵價格與相同流量的電動風閥、水閥價格接近，甚至更低，因此初投資也不會提高。從這一思路出發，本文先給出幾個用泵代閥的例子，然后進一步討論這一方案對暖能空調工程的意義及要注意的問題，以期引起大家的討論。
2、實例分析
2.1 簡單系統的流量控制
一個簡單的控制循環流量的系統，泵P提供動力以實現水通過閥V、管道及用戶U間的循環。圖2給出當閥全開、泵的轉速n=n0時系統的工作點。此時，流量為G0，水泵工作效率為η0，即效率最高點。要使流量減小一半，一種方式是將閥門關小，使管網等效阻力特性曲線向左偏移，此時泵的效率降低至η1，壓力升至p1。
由于壓力升高，效率降低，因此盡管流量減少至一半，泵耗僅減少20％～30％，此時除閥門以外的管網部分由于其阻力特性不變，因此僅消耗壓降p0/4,可以裝在屋頂的風機，剩余部分3(p0+(p1-p0))/4均消耗在閥門上，它消耗了此時泵耗的80％，這就是為什么說調節閥消耗了大部分水泵能耗的依據。此外，水泵工作點偏移造成的不穩定、閥關小后大的節流和壓降引起的噪聲，都對系統有不良影響。(見下頁)
若保持不變，但將泵的轉速降至50％，圖2同時給出此時的工作狀況，這時管網的阻力特性曲線不變，泵的工作曲線下移，泵的工作效率仍將為η0，壓力p2為p0/4。這樣，減少流量后泵耗僅為原來的1/8，具有極顯著的節能效果。同時，由于泵的工作點及閥的位置均未變，因此系統工作穩定，且不會有節流噪聲。
此簡單例子說明：
(1) 當調節閥產生調節作用時，將消耗其所在支路的大部分流體動力。并且由于改變了管網阻力特性，使管網中的動力機械工作點偏移，在多數情況下這將導致效率下降。
(2) 當采用變速方式調節流量時，泵或風機能耗可與流量變化的三次方成正比。并且由于系統阻力特性不變，泵或風機的工作點不變，因此效率不變，泵、風機及系統均可穩定地工作。
(3) 以調整泵或風機的轉速來調整流量應該是流量調節的最好手段。
2.2 供熱水網
若系統設計合理，泵選擇適當，則最遠端用戶處的余壓恰好為它所需要的壓頭，閥V5全開，不多消耗能量。此時，若各用戶流量相等，彼此距離相等，主干管上比摩阻相同且忽略閥門全開時的阻力，對于n個用戶，閥門V1消耗的能量與用戶外管網所消耗的總能量的百分比EV1為：
EV1＝(1/n)×((n-1)/n)
第k個閥門所消耗能量與用戶外管網總能耗的百分比EVk
EV1＝(1/n)×((n-1)/n)
前n-1個閥門共消耗的能量為：
當熱用戶個數足夠多時，（n－1）／(2n)約等于50％，也就是消耗在外網的能耗約有一半被各支路的調節閥所消耗。一般用戶側真正需要的揚程僅為循環泵揚程的20％～30％，即外網消耗70％～80％。因此，總泵耗的35％～40％的能量被調節閥消耗掉。有時為安全起見，循環泵的揚程還要選大些，然后再通過圖3中的閥門V0將多余部分消耗掉。由此使一般供暖用熱水網中調節閥消耗一半以上的泵耗。
若改用圖5方式連接熱水管網，在各用戶處安裝用戶回水加壓泵，代替調節閥，減小主循環泵的揚程，使其只承擔熱源及一部分干管的壓降，用戶的壓降及另一部分干管壓降由各用戶內的回水加壓泵提供，則其水壓圖見圖6。
此時無調節閥，因此也無調節閥損失的泵耗，用戶處各個回水加壓泵的揚程應仔細選擇。若選擇過大，再用閥門降低同樣會消耗能量。但如果安裝變速泵則可以通過調整轉速來實現各個用戶所要求的流量，因此不再靠調節閥消耗泵耗，這樣，盡管多裝了許多泵，但運行電耗將降低50％以上。(見下頁)
在這種情況下，若各用戶要求的流量變化頻繁，整個系統的總流量亦在較大范圍內變化，總循環泵也可用變頻泵，并根據干管中部供回水壓差（見圖5、6中點A）來控制其轉速，使該點壓差維持為零，則系統具有非常好的調節性能與節能效果。分析表明，當采用如圖3常規的管網方式時，若由于某種原因，一半用戶關閉，不需要供水時,水簾降溫生產廠家，未關的用戶水量會增加，最大的流量可增加50％以上，而同樣的管網采用圖5的方式，并且對主循環泵的轉速進行上述方式的控制，則同樣情況下未關閉的用戶的水量增加最大的不超8％，系統的水力穩定性大為改善。
此方面的進一步詳細分析見文獻[1]，這一方案準備在已開始施工的杭州熱電廠冷熱聯供熱網中使用，各用戶為吸收式制冷機、生活熱水用換熱器，冬季則為建筑供暖及生活熱水。分析表明，對于這種負荷大范圍變化的系統，采用這種方式，比常規方式節省泵的電耗62％，并改善了系統的水力穩定性。同時還使整個系統壓力變化范圍減小，從而可降低管網承壓要求，處長管網壽命。在各用戶處安裝調速泵所增加的費用基本上可以從各用戶省掉的電動調節閥及節省的用電增容費中補齊，因此總投資可以不增加甚至有所降低。
2.3 空調水系統
為減少水泵電耗，便于系統調節，許多系統采用兩級泵方式，如圖7。泵組P1可根據要求的制冷機的運行臺數而啟停，其揚程僅克服蒸發器阻力及冷凍站內部分管路的壓降，泵組P2則克服干管及冷水用戶的壓降。為了節能，P2有時還采用變速泵，根據用戶要求的流量調節泵的轉速，調節規則是維持最遠端用戶處的供回水壓差為額定的資用壓頭。文獻[2]中指出，P2采用變速泵后，其能耗并非如廠商所宣傳的那樣“與流量的三次方成正比”。
假設冷水用戶所要求的最大壓降與干管最大流量下的壓降各占50％，例如均為5m，則泵組P2的轉速就要按照使最末端壓差恒定為5m來控制。假設各用戶要求的流量均為最大流量的50％，則各用戶本身的調節閥都紛紛關小，此時末端壓差仍為5m，干管流量降低一斗，故壓降變為1.25m，泵組P2所要求的壓降從原來的10m降至6.25m，流量雖降至一半，但泵的工作點左偏，效率降低，因此泵耗約為最大流量時的45％左右，而并非按照三次方規律所預測的12.5％。造成這種現象是由于現象是由于各用戶調節閥關小，消耗了多余的這部分能量。
此外，如果干管壓降占P2揚程的一半，則如同上一例所分析，由于各用戶遠近不同，這部分泵耗的一半也被各用戶的調節閥所消耗。并且空調系統為了改善其調節性能，還希望調節閥兩側壓差占所在支路資用壓頭的一半以上。這樣，平均估計，即使采用變速泵，泵組P2的能量中也有60％以上被各個調節閥消耗掉。
再分析這種系統的穩定性。當由于某種原因，一些用戶關閉，一些用戶調小，總流量降低50％時，干管壓降減少，泵的轉速未變化的用戶的流量最大增加幅度約為10％～20％，與泵的性能曲線形狀有關。這時只要將轉速相應地減少，即可維持原流量。采用這種方式，用各個小變頻泵代替一組大變頻泵，由于總功率降低20％～30％，因此價格不會增加。采用新方案后，還省掉各個空調機的電動調節閥，因此初投資將降低
一提到機械制造，人們不由自主地想起現代工業電氣化、自動化的生產及對勞動效率的追求。而生 產的高度集中化，專業化，協作化，使現代工業和工藝區別開來。工藝是將材料或半成品增值加工成產品的過程，而這個過程中產品的不確定性和不唯一性，使產品 具備藝術創造的特點，這種生產與流水線生產比較起來，無疑更像是“做工的藝術”。
任何一種制造都有工藝的成分在其中，融合了人力、物力乃至國外引進的先進工藝。風機葉輪的制造也毫不例外，這種廣泛應用于養豬通風設備的配套部件，雖不引人注目，卻是不可或缺的幕后英雄。
在 設計制造過程中，風機公司主要面對兩個問題，如何使產品節能環保，如何使產品有更廣泛的適用范圍？這是風機葉輪生產中，要求其產品工藝確定性的一個方 面。為達要求，風機公司要引進國外的先進工藝，并且以技術和專業人員做后盾，以高端的工藝水平完成對風機葉輪的設計、制造。
由 于工藝的提高，這種區別于現代工業生產的產品，首先在外觀上擁有精美的品質，像不銹鋼風機葉輪，多翼的風輪，銀灰的外表，模具沖壓的機殼，使產品在外觀、 平穩校正、性能上都有所保證。而其對風道的優化設計，鮮明地將產品的節能效果突顯出來,屋頂負壓風機廠家。工藝的提高也促成風機葉輪的強大適用性，無論是工業機械設備配 套，還是官道排煙風機，都可由不同種類的產品，單吸風機葉輪、電機葉輪或離心風機葉輪等一一滿足。
現代工業社會來臨，同樣不能排除工藝水平的進步，可以說使風機葉輪制造，也成為一種做工的藝術。
本文鏈接: 風機葉輪制造其實是一種工藝
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