鋒速達通風降溫系統
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屋頂排風機_風機選型計算公式我國自行研發的數控勵磁調速技術日
一、風機選型的基本知識：
1、標準狀態：指風機的進口處空氣的壓力P=101325Pa，溫度t=20℃，相對濕度φ=50%的氣體狀態。
2、指定狀態：指風機特指的進氣狀況。其中包括當地大氣壓力或當地的海拔高度，進口氣體的壓力、進口氣體的溫度以及進口氣體的成份和體積百分比濃度。
3、風機流量及流量系數
3.1、流量：是指單位時間內流過風機進口處的氣體容積。
用Q表示，通常單位：m3/h或m3/min。
3.2、流量系數：φ=Q/（900πD22×U2）
式中：φ：流量系數 Q：流量，m3/h
D2：葉輪直徑，m
U2：葉輪外緣線速度，m/s（u2=πD2n/60）
4、風機全壓及全壓系數：
4.1、風機全壓：風機出口截面上的總壓與進口截面上的總壓之差。用PtF表示，常用單位：Pa
4.2、全壓系數:ψt=KpPtF/ρU22
式中, ψt:全壓系數 Kp:壓縮性修正系數 PtF:風機全壓,Pa ρ:風機進口氣體密度,Kg/m^3 u2：葉輪外緣線速度，m/s
5、風機動壓：風機出口截面上氣體的動能所表征的壓力，用Pd表示。常用單位：Pa
6、風機靜壓：風機的全壓減去風機的動壓，用Pj表示。常用單位：Pa
7、風機全壓、靜壓、動壓間的關系：
風機的全壓（PtF）=風機的靜壓（Pj）+風機的動壓（Pd）
8、風機進口處氣體的密度：氣體的密度是指單位容積氣體的質量，用ρ表示，常用單位：Kg/m3
9、風機進口處氣體的密度計算式： ρ=P/RT
式中：P：進口處絕對壓力，Pa R：氣體常數，J/Kg·K。與氣體的種類及氣體的組成成份有關。
T：進口氣體的開氏溫度，K。與攝氏溫度之間的關系：T=273+t
10、標準狀態與指定狀態主要參數間換算：
10.1、流量：ρQ=ρ0Q0
10.2、全壓：PtF/ρ= PtF0/ρ0
10.3、內功率：Ni/ρ= Ni0/ρ0
注：式中帶底標“0”的為標準狀態下的參數，不帶底標的為指定狀態下的參數。
11、風機比轉速計算式： Ns=5.54 n Q01/2/(KpPtF0)3/4
式中： Ns：風機的比轉速，重要的設計參數，相似風機的比轉速均相同。 n：風機主軸轉速，r/min
Q0：標準狀態下風機進口處的流量，m3/s Kp: 壓縮性修正系數 PtF0: 標準狀態下風機全壓,Pa
12、壓縮性修正系數的計算式：
Kp=k/（k－1）×[（1+p/P）(k－1)/k－1]×(PtF/P)－1
式中:PtF:指定狀態下風機進口處的絕對壓力,Pa k:氣體指數,對于空氣,K=1.4
13、風機葉輪直徑計算式： D2=（27/n）×[KpPtF0/（2ρ0ψt ）]1/2
式中:D2:葉輪外緣直徑,m n:主軸轉速：r/min Kp：壓縮性修正系數 PtF0：標準狀態下風機全壓，單位：Pa
ρ0：標準狀態下風機進口處氣體的密度：Kg/m3 ψt：風機的全壓系數
14、管網：是指與風機聯接在一起的，氣流流經的通風管道以及管道上所有附件的總稱。
15、管網阻力的計算式：Rj=KQ2
式中: Rj:管網靜阻力,Pa
K:管網特性系數與管道長度、附件種類、多少等因素有關，確定其值的方法通常采用：計算法，類比法和實際測定法。
Q：風機的流量，m3/s
16、常見壓力單位間的換算關系：
1毫米水柱（mmH2O）=9.807帕(Pa)
17、大氣壓力與海撥高度間近似關系： P=101325－（9.4～11.2）H
式中:P：大氣壓力Pa H：海撥高度：m
二、 選型實例（僅舉一例）
為2T/h工業鍋爐選擇一臺引風機。已知最大負荷時所需風機性能參數及相應的進氣條件，如下：
流量：Q=6800 m3/h ，進口溫度：t1=200℃
全壓：PtF=2010 Pa ， 進口絕對壓力P=96000 Pa
解：1、每秒鐘流量：Qs=6800/3600= 1.89 m3/s
2、指定條件下空氣密度：ρ=P/RT=96000/（287×（273+200））=0.707 Kg/m3
3、換算為標準狀態下的全壓： PtF0=PtF×ρ0/ρ=2010×1.2/0.707=3412 Pa
4、選定風機主軸轉速：n =2800 r/min
5、計算壓縮性修正系數：
Kp=K/（K－1）[（1+PtF/P）((k－1)/k)－1]×(PtF/P)－1
=1.4/(1.4－1) ×[(1+2010/96000)(1.4－1)/1.4－1] ×(2010/96000)－1
=0.9926
6、計算所需風機的比轉速：
Ns=5.54 n Q01/2/(KpPtF0)3/4
=5.54×2800×1.89^0.5/(0.9926×3412)3/4
=48
7、選用Y5－48型離心引風機，查得該型風機無因次特性曲線最高效率點參數為：
流量系數：φ=0.1225 全壓系數：ψt=0.536 內效率:η=0.835
8、計算葉輪外徑：
D2=（27/n）×[KpPtF0/（2ρ0ψt ）]1/2
=（27/2800）×[0.9926×3412/（2×1.2×0.536 ）]1/2
=0.497m
選用Y5－48－11№5C引風機
9、校核內功率：
Ni=PtFQs/1000η=2010×1.89/(1000×0.835)=4.5 KW
電機容量儲備系數取為1.3,帶傳動機械效率取0.95,所需功率為:6.15KW
選用電機為:7.5KW－2極（型號：Y132S2－2）
近日，我國自主研發并獲得國家專利的數控勵磁調速技術日前在華潤水泥企業日產5000噸新型干法水泥生產線2800KW窯尾高溫風機上調試成功。該節能改造項目負責人告訴中國水泥網，這是國內首例在2500KW以上高壓大功率電機上采用數控勵磁調速節能技術，據測算，僅風機改造一項每年就可以為該企業節約電費220余萬元。
據悉，此次獲得成功應用的數控勵磁調速技術是由北京紫御灣科技有限公司自主研發，并擁有完全知識產權的新一代電機節能技術。相對于傳統的調速節能技術，新一代數控勵磁調速技術更適合6KV以上高壓大功率繞線型電機的節能改造，尤其在水泥行業節能效果顯著。與傳統的電機節能技術相比，該技術對電網不產生高次諧波，并具有高效節能、性能穩定可靠、運行維護方便等特點。從實際應用情況來看，在節能投入、節能效益、對運行環境的要求、設備維護量及維護費用等方面都具有明顯優勢。記者在采訪中還了解到，該技術自2005年起已成功應用在多家水泥企業功率在400KW-2000KW的電機上，兩年來運行平穩，節電率在20%—50%之間。
近年來，我國國民經濟持續快速增長，但單位GDP能耗一直居高不下，因此，節能減排工作越來越受到國家各級政府的重視。在剛剛結束的十七大上，黨中央明確提出要建設和發展生態文明，基本形成節約能源資源和保護生態環境的產業結構、增長方式、消費模式。有關專家在接受記者采訪時表示，我國能源大多是以電能方式消耗的，而在國家總用電量中，有35%-40%是高壓電動機消耗的。該專家進一步指出，在水泥、石油、化工、電力、冶金等高耗能行業，大功率電機設備所占的比例較大，因此做好電機設備，特別是大功率電機設備的節能工作無疑成為這些行業乃至全國“節能減排”工作的“重中之重”。數控勵磁調速技術在高壓大功率電機上的成功運用，標志著我國高耗能企業高耗電的狀況有望得到改變，在為高耗能企業帶來巨大經濟效益的同時，也將產生良好的社會效益！
一、概述
中央空調循環水系統一般分為三部分，即循環水系統、冷凍水系統、采暖水系統。循環冷卻水多為開式，冷凍水與采暖水為封閉式；目前，高層建筑或封閉式廠方的冷凍水與采暖水多為同一系統，在夏季走冷凍水，在冬季走采暖水。這三套循環水系統各有特點，但存在同一問題：結垢、腐蝕和生物粘泥，如不進行適當的處理，勢必會引起管道堵塞，腐蝕泄漏、傳熱效率大為降低等一系列問題，影響整個空調系統的正常工作。
多年來，我們對中央空調用水情況作了廣泛的調查，綜合起來看現中央空調水系統的用水分為三類，即未經過任何處理的自來水、軟化水和去離子水。水中對設備主要產生影響的因素分別為堿度、PH值、Cl-、氧含量等。自來水因地區不同而水質變化較大，在水的循環過程中，硬度和堿度是造成結垢的主要因素，而Cl-、低PH值、溶解氧是造成腐蝕的罪魁禍首。
在自來水中這兩種危害同時存在，只是由于水質差異，危害的主副性有所區別；相對腐蝕而言，結垢性離子Ca2+、Mg2+、堿度為保護性離子，軟化水正是由于去除了這些離子，增加了Na+、Cl-等腐蝕性離子，從而加重了設備的腐蝕，所以說軟化水雖然避免了結垢問題，卻加重了腐蝕，這種現象會隨著時間推移而顯露出來。如大港開發區某空調系統一年就出現腐蝕穿孔現象，可見軟化水腐蝕性的強弱。去離子水相對地說即去除了結垢因素，也去除了腐蝕因素，但實際上并非如此，同樣，去離子水中雖然不存在結垢性離子和腐蝕性離子，但卻并未除去水中的溶解氧，初始時，腐蝕速度較慢，有一個逐漸加速過程，最終會導致同前兩種水一樣的紅水現象（封閉式系統）。
空調水處理的必要性主要有以下三點:
一是延長管線和設備的使用壽命。如果在主要管線和設備上發生的泄露時，或在敷設管道上發生了泄露時，更換維修，不但要花費較大的費用，而且，在實施時存在著許多困難�？照{系統水處理的必要性就在于使管線和設備達到設計的使用壽命。下表中數據可說明水處理的重要性；
二是節能。當結垢和腐蝕產生銹垢堆積物，都會導致傳熱效率下降，為達到設定效果，必須加大能量消耗同時還會造成縮短設備的使用壽命。在敞開式循環水系統中，采用水處理技術還會節省大量的補充水；
三是創造穩定舒適的工作和生活環境，保證中央空調系統穩定正常運行;
注：1：預防處理是指為預防危害發生而進行水處理；事后處理是指危害發生后進行水處理；實際使用年限指設備破舊而更換的時間。
2：本數據來自日本“建筑業協會”統計，而中國還未有有關統計數據。
二、中央空調循環冷卻水處理
中央空調循環冷卻水基本使用自來水。多年來，由于水系統結垢和腐蝕造成機組功能下降、使用壽命降低、能耗增加，業主長期處于設備、管線維修的局面。為改變這種狀況，水磁化器被引入中央空調水系統。實踐證明，使用這種設備處理能力有限，不成功的報導很多。上世紀80年代中期在工業的冷凍水系統引入工業循環冷卻水處理技術后非常成功，這就是循環冷卻水化學水處理技術。該技術是向水中投加水質穩定劑——包括分散劑、阻垢劑、緩蝕劑、殺菌劑等。是通過化學方法，使水中結垢型離子穩定在水中，其原理是通過螫合、絡合和吸附分散作用，使Ca2+、Mg2+穩定地溶于水中，并對氧化鐵、二氧化硅等膠體也有良好的分散作用，本法是目前空調水處理使用最為普遍的一種方法，也是在工業循環水處理中應用面最廣、技術最成熟的一種方法，實踐證明是有效而經濟的方法。
1.緩蝕阻垢處理
過去使用以聚磷酸鹽為主體的緩蝕劑，但是，如果冷卻水系統在水高濃縮倍數下進行，由于磷酸鹽會大量的附著在金屬的表面上，反而引起結垢的危害，并且，聚磷酸鹽會水解生成正磷酸鹽，生成磷酸鹽垢。后有磷酸鹽和聚合物類阻垢劑的復合藥劑，即使冷卻水被高度濃縮，仍能充分發揮緩蝕和阻垢效果。最近幾年來新的合成藥劑不斷出現，效果越來越好，具體的使用與水質條件有關，濃度一般為100ppm左右。
加藥劑處理后的有關國標：
污垢熱阻<4.0×10-4mk/s
碳鋼緩蝕率<0.125mm/y
銅緩蝕率<0.005mm/y
2.粘泥的處理
粘泥是水中藻類和細菌類增殖后，與從大氣中洗滌出的灰塵等雜質構成的具有粘著性的軟泥質的物質，這些粘泥物在管壁會影響水的流速、流量，附著在換熱器管壁就要影響熱交換能力，另外還會造成微生物對金屬器壁的腐蝕，所以必須進行殺菌,整體廠房降溫通風，粘泥抑制劑一般使用殺生劑。通常，殺生劑為氧化型與非氧化型殺生劑輪流交替使用，以防菌藻產生抗體。由于空調水系統多處于鬧市區人員集中，殺生劑使用要求較高，首先無味并對人體無毒且殺菌效果好，如氯氣就不能在空調系統中使用。
3.水質管理
3.1 濃縮倍數管理
對空調循環冷卻水系統來說，貯水量相對循環量的數值太小，因為空調冷卻水設備的運行負荷往往變動較大，外界環境變化也大（如晝夜溫差、濕度等），即使進行一定的強制排污，冷卻水的濃縮倍數仍在變化，甚至變化較大。所以現場控制難度較大，因此，在水處理時，為了使冷卻水的水質維持一定的范圍內，需要建立自動濃縮和加藥管理系統。
由于水濃縮時，水中的各種離子隨之濃縮，而電導正是反應水中離子濃度多少的數值，濃縮倍數與電導的增長基本上成正比，當水濃縮一倍時，電導濃縮0.93—0.98倍，所以一般采用濃縮倍數為3時水的對應電導率作為控制值，電導儀與電磁閥相聯，同時與自動計量泵相聯，當水濃縮倍數過高時，則電磁閥啟動進行排污，同時加藥泵啟動，補入相應的被排污水帶走的藥量，這一套自動系統根據條件不同而需費用為2—5萬元不等，所以很快被用戶迅速接受。
自動化的采用，使空調冷卻水循環系統管理大為簡化，實現了現場無人操作，只需每月進行一次或兩次取樣分析，適當調整控制條件，使現場操作準確無誤，為進行化學水處理提供了很好的條件。
3.2 藥劑濃度的管理：
平時，水處理藥劑若不維持在一定濃度上，則不能充分發揮效應。而過量加藥造成經濟上的浪費，因此，加藥要及時適量。目前，空調水系統加藥一般分為兩類，一是采用自動加藥裝置；二是根據計算量而采用連續滴加方式，這種方式也可保證水中藥量濃度在有效范圍內。
在小型風力發電設備中，蓄電池是重要的輔助設備之一。蓄電池在直流發供電系統中起著貯存電能和穩定電壓的重要作用。
一、蓄電池容量的確定
蓄電池容量配置的是否合理，直接影響風力發電的各項技術經濟指標。容量選的小了，多風時發出的富余電量得不到充分儲存。容量選的太大，一則增加投資；二則蓄電池可能會長期處于充電不滿狀態，將會影響蓄電池的效率和使用壽命。表一為蓄電池在風力發電設備中所占投資情況。
一般常規充電是“兩階段恒電流充電”，此法既不浪費電力，充電時間短，對延長蓄電池使用壽命有利，同時計算蓄電池容量也容易得多。風力發電的情況，則不同于常規充電。
由于風速經常變化，電機輸出的電流時大時小，時有時無，這樣蓄電池充電電流和所需充電時間就很難確定。針對這種實際情況，我們采用如下兩種計算方法來確定配置蓄電池容量。
1.電量平衡計算法。
計算步驟如下：
a.根據當地氣象部門提供的風速資料，以十天為一時度，逐旬分別統計風機起始工作風速至停機風由范圍內的不同風速發生小時數。
b.根據選用的風力發電機的P＝f(V)特性曲線和風速資料，計算—臺機逐旬所能發出的電量，并繪出其全年發電量過程曲線。圖—是根據內蒙察右后旗的風速資料計算繪制的商都牧機廠ED1.5～100型風機的年發電量過程線。計算得出該機在當地的風況下，年發電量為276度。從過程線看出各旬的發電量變化很大，最多的四月下旬為19度，最少的二月下旬僅0.95度、相差近20倍，說明配置蓄電池進行儲能調節是必要的。
C根據用電信況，計算出逐旬的用電量，并給出全年用電量過程線。附圖中虛線所示。
d.比較發電量和用電量過程線，以發電少于用電差值最大的時段(圖中斜線部分)的電量來確定所需蓄電池容量。圖中差值最大的電量為2。3度。需配置2300伏安時電池，實際選用12伏48安時蓄電池4塊�？側萘�2304伏安時。
2.經驗計算法
根據我們試點的經驗，在察右后旗、商都地區的風況下，也可采用以下公式簡便估算所需電池容量。即
式中：Q——所需配置蓄電池容量(安時)；
p——負載功率(瓦)；
t——日用電小時數；
U——標準蓄電池電壓(一般為12伏)；
n——電池儲備周期系數；(根據風況而確定，一般取3～8天)
K——放電控制系數、(取0.75～0.8)
上式考慮了：①用電設備的額定功率，②當地氣象情況，即無風期平均時間，⑧為了防止蓄電池過放電，放電應控制在一定程度。
仍以察右后旗為例，安裝一臺100瓦機，供3戶用電，每戶裝設12伏15瓦的燈泡2只平均每天照明5小時，計算所需配置的蓄電池容量。(儲備系數取6，放電控制系數取0.8)代入公式得：
選用6塊l 2伏48安時蓄電池，總容量288安時。
確定標準電池時，必須注意：蓄電油組的容量應能安全接受風力發電機輸出的最大電流強度Imax。
二、蓄電池的運行方式
1.全充全放制。即風機集中安裝，集中充電，電瓶分散到戶，每戶兩塊電瓶輪換使用。
風力發電是受風制約的，尤其是對小型風機更為明顯。在村內風小，風機必須集中安裝在村外，架線又有困難的農村、浩特，適合采取這種方式。風機可以架設在風能較佳的場地上，得以充分利用風能。電瓶輪換使用能保證滿充滿放。缺點是：
�、偎桦娖枯^多，增大投資和電度成本。②電瓶使用效率較低(約40%左右)。③電池的充放電輪換頻繁，使用壽命較短。 �、芙洺砘匕徇\電瓶給用戶造成麻煩，且容易碰壞電瓶；搬運不慎，電解液容易外漏，會造成電瓶缺液或燒壞衣服。
2.半浮充電運行方式。就是風機(直流發電)和電瓶并聯供電的工作方式。不用電時(白天)，由風機發電向蓄電瓶充電；無風時，由蓄電池向負載供電；有風時，由風機發電浮充蓄電瓶并供電。這種方式多用于單機1～3戶使用，配置的莓電瓶容量較少，投資也相應減少。采用半浮充制蓄電池的壽命一般此全充全放制長些，蓄電池的使用效率約50%左右。
3.全浮充制。把電瓶集中安裝在充電間，將電池組和風力發電機并接在負載回路上，使電池常期處于小電流充電中。風機在向負載供電時，風速波動引起的電壓波動，通過蓄電池組起到了穩定作用，保證了正常供電。這種運行方式電池使用壽命比以上兩種方式都長，而且所需的蓄電池容量大為減少，電能效率提高，簡化了電池維護，整個供電設備效率可達到60—70%。察右后旗韓勿拉風力發電站就是采用這種方式進行工作的。
三、蓄電池的類型選擇
蓄電池有多種類型，目前，風力發電普通采用于荷鉛酸蓄電池。這種電池灌液后，經過30分鐘，待液溫為l 5℃時即可使用，不需要進行初充電,玻璃鋼屋頂風機。對剛剛安裝風力機，又不具備初充電條件的偏遠地方，立即可以用電，是很優越的。這種電池的缺點是體積和重量較大，搬運不方便。市場銷售的鋁酸蓄電池多是機動車啟動用電池，其極板結構和制造特點，使用在風力發電的充放運行條件下，是不適合的，使用命短，一般只有2～3年左右。在容量較大的風力發電站中，最好采用固定型防酸隔爆式鉛蓄電池，這種電池具有容量大，電液比重較低(15℃時約在1.21左右)，減少對極板和隔板的腐蝕，可延長蒸發時間，還有防滲漏措施，減少了對地的放電。
堿性蓄電池體積小。重量輕，使用壽命可達15年左右，在我區也有少量使用。堿性電池壽命雖然比酸性電池長5—7倍，但其價格卻高出酸性電池10幾倍。從經濟上考慮，我們認為在小型風力發電中還是使用于荷鉛酸蓄電池較有利,鋼結構屋頂風機。
四、影響蓄電池使用壽命的原因
1.在充電過程中，隨著充電時間的增加，電池電動勢E也相應地在增大。到充電終期，若端電壓V充不變，電池電動勢E達到與V充相等時，即電池內阻Y池也降到很小，則I充也應很小。這是電池本身所需要的正確充電方法。
而風力發電在充電中，沒有穩定的較長時間的連續充電電流，不能按照一定的充電率進行充電，而是由風的大小來主宰著充電電壓的高低，甚至在充電終期會出現電流過大，不僅要多損耗發電機發出的電能，而且由于電液強烈沸騰，冒氣過甚，電液溫度太高，會使電池極板活性物質受到沖擊而加速脫落，從而減少蓄電池的使用壽命。
2.由于用戶缺乏有關知識，對電池的正確使用與維護較差，充放電程度掌握不好，常發生過充過放現象，且添補蒸餾水不及時，造成部分極板硫化。或在加液時不注意液溫(灌注新電瓶時)，使電池液溫升很高，產生過大的冒泡沸騰，運動速度加快，動能增加，將封口膠沖裂，導致極板活性物質過早的脫落，這些是影響壽命的主要原因。
3.電瓶制造質量差，其結構和電氣性能不適合風力發電使用條件的要求，也要降低使用壽命。
五、蓄電池的正確使用維護
在小型風力發電個，蓄電池造價占總造價的24～46%，年折舊費占成本總額的50%以上，這是由于蓄電池價格高，使用壽命短所致。因此加強對蓄電池的使用維護，延長其壽命，是十分重要的問題。計算分析說明，電池壽命延長一年，每度電的成本就可以降低0.13元以上。
為了提高蓄電池的使用效率和延長其壽命，在使用中必須做到以下各點：
1.要了解鉛酸電池的特點，嚴格按產品說明書的規定進行使用和維護
2.電液必須用化學純硫酸與合格的蒸餾水配制，在寒冷的地方，液溫在15℃時比重應為1.285。
3.電池液面應高出極板10—15毫米。使用時，發現液面過低就要及時添加蒸餾水。
4.接線前，嚴格檢查電池正負極標志是否正確及單格電池有無反極現象。
5.電池首次注液后使用前，最好進行3～4小時充電，對其使用性能將更有利。非干荷電池必須進行初充電后方可使用。
6.電液溫度應保持在20℃左右，即使在充電過程中電液溫度也不得超過35℃。特別在冬季要注意防凍。據資料介紹，當電液溫在10一35℃的變化范圍內，每升高或降低1℃時，蓄電池的容量約相應增大或減小額定容量的0.8%。
7.灌液后，在12小時內未使用，或在使用后又長時間閑置，須按規定充電后再恢復使用。
8.經常旋上注液口膠塞，但要使通氣孔暢通，使汽體能夠逸出。要保持電瓶干燥清潔，避免電池外自放電。
9.電液比重下降到1。175時，應立即停止使用并進行充電。
10.應使用與電池極注相同材質的電線卡子，若采用銅質材料卡子時，應涂以薄層凡士林或黃油，防止腐蝕。
11.電池上嚴禁放置金屬物件和工具，防止極間短路。
12.充電間不許有明火和裝設能產生電火花的電器設備，防止發生火災。
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