知识点:风机的选型以及应用

2021-05-14 09:00:00

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风机设备主要参数

 

风量:风机每分钟输送的空气立方数,SI:m³/h。

全压:气体所具有的全部能量,等于动压+静压,SI:Pa。

动压:将气体从零速度加速至某一速度所需要的压力,SI:Pa 。

静压:流体某点的绝对压力与大气压力的差值,SI:Pa 。

风机转速:风机叶轮每分钟转过的转数,SI:RPM;

轴功率:电动机除去外部损耗因素,传递到风机轴上的实际功率,通常认为是风机实际所需功率,SI:KW 。

噪音:风机在正常运转过程中气动噪音和机械噪音叠加所形成的噪音;大多数厂家公布A记权噪音(dBA),1.5m处。SI:dBA

全压效率:风量X全压/轴功率/1000/3600*100%

电源:380/50/3,220/50/1,220/50/3,690/50/3 等

出口风速:风机出口截面积的风速,控制出口风速可间接控制噪音。SI:m/s

 

02 选型所需提供参数

 

1. 风机形式、种类及用途

2. 安装方式

3. 气体成分(包括特殊的温度、湿度、腐蚀性及杂质)   

4. 出风方向

5. 室内安装还是室外安装

6. 限定的其他条件(如噪音小于60dBA等)     

7. 配件及特殊要求

03 风机性能曲线

 

曲线图上那条向下曲线代表风机工作点,纵轴是风压,横轴是风量。选型应该避开紧挨着最高压力点的工作点和低于最大压力40%的点。

轴流风机建议选型区域在曲线开始平稳下降区域,工作区65~90%:
后倾风机风量轴功率曲线有最高点,不过载特点。工作区40~85%:
前弯风机风量风压曲线比较陡峭,工作区35~80%:

 

一般来说风量越大,风压越小。设计风管时,根据管路阻力计算和风量需求,确定风管系统的总风量和静压损失,风口处最好保留30~50 Pa余压。这样得到的结果就是你选择风机的依据。比如设计一条管路。最不利的一条环路下静压损失300Pa,需要的总风量是5000 m³/h,那么你的风机就要选能够工作曲线能满足5000风量,静压330~350 Pa的那个型号。

 

04 根据样本选型

 

风机制造厂都会印有本厂的风机产品样本和目录。在风机产品样本和目录中,通常是按系列、机号列出各种转速下的选用性能表,表中的性能参数值是风机最高效率点90%范围内的数值,并取6~8个性能点的数值,以供选用。

 


 

  选型方法

1. 选型时,先找到静压;

2. 按照静压所在列向下查找,找到所需风量;

3. 读出轴功率、噪音,转速等参数;

4. 查看性能曲线,功率曲线,外形尺寸等是否满足需求;

5. 按照轴功率X1.1,向上匹配合适的电机;

6. 选型完成。 

 

  双速风机选型方法

已知:高风量/低风量高风压/低风压要选择双速风机,方法及步骤如下:

a. 按照高风量、高风压选型,得到风机型号、高转速、高电机极数、高轴功率、高噪音;

b. 按照低风量、低风压,在同一型号下选型,得出低转速;

c. 根据高/低(注意高比低)风机转速的比例,得到最接近的双速电机的极数;

d. 根据高轴功率和双速电机的极数比例,在双速电机库中选择双速电机;

e. 反向推算确定后的低转速;

f. 根据该低转速计算出相应的参数,完成选型。

 

05 选型风机型号及种类

 

  风机按叶轮形式分类

离心风机,轴流风机、混流风机、贯流风机等;

  风机按安装位置或按照安装形式分类

屋顶风机、边墙风机、管道风机、风机箱等;

  风机按用途分类

排风机、送风机、过滤风机、除尘风机、排烟风机等;

  风机分类组合

屋顶离心排风机,边墙轴流排风机、排烟混流风机等。

 

通过比转数选取风机种类

比转数ns是一个无因次参数,它反映了不同类型通风机的流量、全压和转速之间的综合特性。通常是指单级单吸入时的比转数,取最高效率点的值。

而确定风机所需的比转速,则必须先选定风机的转速。所选风机几何尺寸不要太大,叶轮的圆周速度不要太高,如果初定转速不合格,可以调整从新计算。

例:要求Q=23612 m³/h   P= 5761 Pa



由于电机的转速一般为2900 r/min、1450 r/min、960r/min、730 r/min几种,尽量取大的转速,这样可以减小风机的外形尺寸,另从风机压力上看这是一台高压风机,所以选2900 r/min和1450 r/min两种转速进行选形。

ns1=62.26 (n=2900 r/min)

ns2=31.28 (n=1450 r/min)

所以有可能选择4-62型或者9-26型的前弯离心通风机、后弯离心通风机或者混流风机等。(前面的数字“4”表示压力系数, “62”表示风量系数,72大风量、62中风量、26低风量、19小风量、12小风量)

 

 

比转数 ns

风机类型

<10

罗茨风机

15~65

前弯离心通风机

20~90

后倾离心通风机

40~95

混流风机

50~150

带后导叶轴流风机

70~250

轴流风机

100~400

螺桨式风机

 

确定风机的叶轮外径(D)根据风机的压力系数公式:


P—全压 Pa、D—叶轮直径 m、n—叶轮转速 r/min、ρ—介质密度 kg/m³


n=2900 r/min时可选用4-62型机座号为15的风机,当n=1450 r/min时可选用9-26型机座号为10的风机。再根据经济性的考虑,选用9-26-10的风机。

风机轴功率的确定:


启动功率 Ne=1.15N=54.28 kW

 


风机选择最主要原则


1. 选型时,先找到静压

1:某热处理车间,面积4000㎡,厂房高约6m,无空调,夏季车间内最高平均温度可达50℃,为降低车间内温度,使工作人员感觉舒适,采用机械送排风方式引入外界冷风。第一次,采用10台边墙排风机,百叶送风形式,但百叶安装位置较高(4m左右)。使用后,车间地表温度降低5℃,5.5米行车处,温度降低10℃,工作人员对其效果不太满意。后改造,原风机位置及台数均不变,加大送风百叶面积,将百叶高度降低至距地面0.5m处。改造后,车间内送排风总量基本不变,但车间内地表温度降低9℃,工作人员认为效果有明显改善。

原因分析:热处理设备为该车间主要热源,空气加热后向上方屋顶聚集,经过对流循环后,整个车间内温度升高。第一次方案中,采用机械送排风没有错,但是不应将百叶安装过高,这样进入室内的冷空气迅速被热空气混合加热,达不到给人员降温的作用。第二次方案中,降低了百叶的高度,使得冷空气先流过工作人员所在的地表,然后再混合热空气,降低最多的车间内地表温度。达到了设计目的。

 

2:某车间坐北朝南,由于地形原因,常年刮东南风,导致车间内气流多以由南向北为主。由于车间内有比较重的醋酸味,所以业主想增加机械排风,而后在南墙上安装一排排风机。使用后,效果非常不理想。后经改造,将南墙上的排风机安装在北墙上,并在南墙原风机位置加装电动百叶。改造后效果非常明显。

原因分析:原方案机械排风和自然风方向相反,所以排风效果很不理想。改造后,机械排风与自然风形成合力,大幅度提高了排气效果,另外增加的百叶,也加强了自然通风的效果。所以效果会比较明显。

 

类似的场合:

a. 需要排热或排热蒸汽,应尽量优先设置屋顶排风机;

b. 需要取暖、降温或送新风时,应尽量让暖气流或冷气流流经工作人员所在位置,所以多选用管道风机或边墙风机;

c. 消防排烟,应优先采取屋顶风机或吊装的风管,故多选用管道风机;

d. 尽量利用自然风气流(应合理设置风机位置和形式)。

 

2. 控制气流分层/分区域

气流分层不仅可以使用在净化室,也可以使用在其他许多场合。气流分层仅需要考虑和控制某一空间内或某一高度范围内的气流。

例:某水泥分装车间,如果整体换气则需要20次/小时的换气,如果采用气流分层技术,则只需要5次/小时的折合换气量。因此能大量节约设备成本和运行成本。

类似场合:手术室、细菌培养室、面粉厂灌装车间、食堂。焊接车间等。

 

3. 局部送排风

有些情况下,车间内整体清洁,但有个别几处严重污染源(或严重发热),这时就需要用到局部排风。

有些情况下,仅需要照顾到固定岗位的工作人员的气流,则应采取局部送新风。

例:某开放空间,外界气温非常低(-30℃),但工作人员需要取暖。如果用整体采暖,只能是浪费能源。这种情况下,应首先考虑热辐射采暖,或者采用局部暖风机既可。

 

06 选型是否噪音越小越好

 

噪音总是伴随着风机的运转,不可消除。最新研究表明,只要风速超过0.75m/s,就会产生噪音。当然,风速越低,产生的噪音就越小。

噪音是有害的污染。我们在设计中,总是想尽可能的降低风机设备的噪音。随着风机技术的发展,我们所能做到的噪音污染也在越来越小。

但是不是风机选型时,噪音越小越好?

噪音小当然好,但必须兼顾其经济性。要求的噪音越低,整台设备的成本就越高。大约每降低10个分贝,风机成本上涨1倍(经验值,非线性)。大多数风机噪音最小不可能低于35dBA。

 

所以选择风机时,噪音 “ 够用就好 ”,不必要一定追求低噪音

例如风机设备所在区域为无人区,那只要考虑噪音不超过“红线”即可。

风机设备所在区域存在更高噪音的设备时,可将风机设备的噪音设定为“最高设备的噪音-6dBA”,合成后噪音最多高出1分贝,而成本最为经济。如果“最高设备噪音-10dBA”,合成后噪音仍为最高设备的噪音,而低的噪音已被“湮没”。

风机所在设备如果有隔音或吸音效果,只要考虑噪音透射产生的影响即可。

 

07 噪音控制

 

风机噪声来源分为空气动力噪声与机械噪声,空气动力噪声中有涡流噪声、旋转噪声、辐射噪声,机械噪声有轴承噪声、震动噪声。根据不同的噪声来源选择合适的噪声控制方法。通常有以下几种做法控制噪声:

1. 选用合适的风机及管道形式同样风量风压的情况下,轴流风机噪音高于后倾叶轮,后倾叶轮高于前弯叶轮,圆形管道的辐射噪音低于矩形管道。

2. 控制管道风速(动压)

噪音限值 dBA

管道风速 m/s

最大风速 m/s

≤60

8

10

≤80

12

15


3. 远离衰减法将风机放置在距离目标较远的位置,通过声音的自然衰减,减小影响。

噪音衰减表

距离(米)

衰减值(dBA)

1

8.0  

1.5

11.5  

2

14.0  

2.5

16.0  

3

17.5  

4

20.0  

5

22.0  

6

23.5  

7

25.0  

8

26.0  

9

27.0  

10

28.0  

15

31.5  

20

34.0  

25

36.0  

30

37.5  


4. 增加隔音装置将风机设备与目标区域隔离,通过隔离屏障的反射与吸收作用来达到降低噪音的效果。比如设置设备间/设备层、隔音箱、隔音玻璃罩等。

5. 增加消音装置利用消音材料消除噪音。利用疏松多孔,表面凹凸的材料,使声音钻入孔内不断反射衰减,波峰波谷叠加衰减,从而起到减小噪音的效果。比如设置消音器、消音箱、消音罩、吸音棉等。还可以增加消声导风筒改变气流噪音传递方向。

 

来源:机电人脉

 


作者: 广州昊诚电机有限公司
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企业简介 /  About us

 

       广州昊诚电机有限公司一直致力于直流无刷电机的设计研发、生产及销售。 公司目前已成功开发出QFN、QFW等系列电机。产品可广泛应用于以下领域:(1)家用电器,(2)各类通风、散热系统,(3)小家电、精品家电,(4)安防监控设备,(5)电动工具,(6)汽车零部件,(7)商业设备,(8)工业设备。

公司拥有一流的技术团队、完善的质量管理体系、专业的生产检测设备,同时具备电机及驱动系统的独立设计研发能力,掌握核心技术。可根据客户需求定制开发更优化配套的直流无刷电机及驱动方案。公司始终秉承“成就客户,共创多赢”的经营理念,不断研发与创新,致力成为一流的直流无刷电机企业。

 

     Guangzhou Haocheng Motor Company Limited is dedicated to design, research &development, manufacture and sales of brushless DC motors. It has successfully accomplished the development of QFN、QFW and other series of motors so far. These products are being widely used in following fields: (1) household appliances, (2) various ventilating and cooling systems, (3) small and boutique home electrical appliances, (4) security and monitoring systems, (5) electric tools, (6) Auto parts and components, (7) commercial equipments, (8) industrial equipments.

     Haocheng Motor Company has intricate specialized technical team, perfect methods of detailed quality containment and professional manufacture-testing equipments. It is capable to independently design and develop motor and drive systems through core technologies monitored. Furthermore, the company is able to customize and optimize brushless DC motor and drive program according to customers’ requirements.Haocheng Motor Company takes the concept "fine quality servicing customers, realizing win-win situation" as its survival moral, and keeps perpetually researching and innovating to edge into the first-class brushless DC motor enterprises.

 

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