轴流式动叶调节风机调速节能技术

轴流式动叶调节风机调速节能技术
轴流风机，就是气体流向与风叶的轴向相同的风机。

动叶调节是指通过调整风机叶片的开度调节气体流量，叶片和叶轮的相对位置不是固定不变的，而是可以根据气流流量的变化调整的，所以称之为动叶。

由于轴流式动叶可调的风机流量可以通过调整风机叶片的角度调节，所以与离心式风机通过设置挡板来调节流量相比，轴流式动叶可调的风机出力随负荷发生变化，是相对节能的风机类型。

虽然轴流式动叶调节风机与离心式风机相比相对节能，但是目前运行的轴流风机普遍存在能量浪费较大的现象。

由于轴流式动叶调节风机本身节能，所以在设计此类风机时大部分风机都留出的裕量比较大。

风机由于不可能在任何工况下都处于高效区间运行，所以在设计时一般将风机运行大多数负荷下的区间调整为高效率区，而不常运行的区间调整为相对效率较低的区域。

对于设计裕量较大的风机来说，风机就可能偏离高效率区间，长时间处于低效率区间运行，直接导致风机的效率较低。

另一方面，由于冬季外界气温较低，空气密度相对于夏季较大、摩尔体积较小，这一现象使得风机的裕量更大、风机效率更低，尤其是在北方冬季比较严寒的地区。

对于裕量较大的风机来说，可以通过优化叶片、调节电机转速等方式来提高效率。

优化叶片主要是将风机的叶片削割，降低裕量，从而可以使得在相同流量的情况下风机叶片开度增大，使得风机处于高效率区间运行，这种改造方式投入少见效快。

但是对于冬季和夏季气温变化大和机组负荷变化大的机组来说，由于要保证机组在夏季和高
负荷下的运行安全，所以这种改造方式在冬季和低负荷时仍然存在较大的能量浪费；调节电机转速是将叶片的动角开度固定在风机效率最大处，利用变频或永磁等方式调节风机电机的转速，依据流量与转速成正比例关系、功率与转速成三次方关系的原理，达到节能的目的。

图1 轴流式动叶可调风机变频调速改造示意图
采用变频调速，变频器控制柜控制风机电机的转速。

未改造前，电机接线通过DCS 控制系统后直接与厂用电6kV 电缆连接，电机处于工频运行。

变频改造后，在原6kV 电缆和电机之间增设变频控制柜，变频控制柜与DCS 控制系统相接，控制人员通过DCS 控制画面调节风机流量。

变频器先将电网的工频交流电整流成直流，
再将此直流转换成特定频率的交流。

控制人员将信号传输给变频器控制柜，变频器控制柜接受信号后，通过控制器的控制，改变U 、V 、W 三相输出信号，可以任意改变交流的频率，实现变频调速。

图2轴流式动叶可调风机永磁调速改造前后示意图
永磁调速器（又称调速型永磁涡流传动装置），由铜转子、永磁转子和控制器三个部分组成。

一般，铜转子（带铜环的钢制转子）与电机轴连接，永磁转子（带永磁材料的铝制转子）与工作机的轴连接。

铜转子和永磁转子之间有空气间隙（称为气隙），而没有传递扭矩的机械连接。

在电机转动时，铜转子的铜环上在切割永磁体的磁力线时产生感应涡电流，而感应涡电流的磁场与永磁体的磁场之间的作用力实现了电机与工作机之间的扭矩传递。

当气隙小时，调速型永磁传动装置的传动能力强；相反，气隙大时传动能力小。

而控制器可通过手动或控制信号调节空气隙的大小。

对于自动控制系统，永磁控制器同样需要接入DCS控制系统，当控制器接到一个控制信号后，控制器对信号进行识别、计算和转换后，给其执行元件发出调节指令，执行元件就会调节铜转子与永磁转子之间的气隙，从而改变工作机的工作点，即调节了工作机的转速和扭矩。