节能型风机传动系统的设计选型分析

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1、节能型风机传动系统的设计选型分析赵玉良，郭居奇，崔冬（中国重型机械研究院有限公司，陕西省西安710032）摘要：本文对应用于恒流量及变流量风机的传动系统类型进行了介绍，在此基础上对可保证其节能运行的传动系统设计选型进行了分析并提出了相应的建议。关键词：风机；传动系统；节能；设计选型1风机的工作特点及传动系统类型风机是应用极其普遍的通用机械产品，广泛应用于水泥、石化、电力、煤炭、冶金等各个行业。风机的工作特点一般为带载起动，且随着转速的增加，载荷迅速增加，因而使得驱动电机的电流也增长很快。此外对应用于某些设备上的风机，例如水泥厂的回转窑窑尾及球磨机或立磨磨尾的排风

2、机、钢厂的高炉风机及转炉风机、矿井通风机等，还经常需要根据工艺要求对其流量及风压进行调节。随着各行业对风机运行品质的要求不断提高和开展节能减排工作的实际需要，目前仍大量使用的传统传动方式已逐渐暴露出如下所述的一系列缺点：(1)流量调节方式落后，能量浪费严重。目前水泥厂实际应用中仍大量采用旁路放空或管道闸阀节流调节流量，从而导致能源的极大浪费。采用调节导向叶片倾斜角度的方法调节流量，也存在着机构复杂、可靠性差等缺点，易经常出现故障或失效。(2)由于设计选型原因及外部工艺条件变化，且系统又缺乏有效调节手段，致使风机长时间运行于低效区，由此也会造成极大的能源浪费。(3

3、)传动系统采用电机直接起动常导致起动电流高、起动冲击大、容易烧坏系统元器件和损坏传动系统零部件，同时也直接使得起动过程中能耗较大。针对上述情况，根据风机的工作特点及应用要求，结合传动技术的最新进展和开展节能工作的需要，设计选用适用的的各种风机传动装置已变得十分必要和迫切。基于改善传动品质和节能调速等方面的考虑，本文对此进行分析和探讨。由于通常的风机大体上可分为恒流量及变流量两种类型，下面即对这两种类型风机的传动系统设计选型分别进行讨论。2恒流量风机的传动系统当风机的输出流量恒定时，其传动系统一般可分为电机直接驱动型和电机通过齿轮箱驱动型两大类。前一种类型一般用于

4、风机工作转速与电机工作转速一致时，而后一种类型则用于风机工作转速低于或高于电机转速的情况下，因而齿轮箱可为减速箱，亦可为增速箱。但无论对哪一种传动型式，其传动系统设计时要考虑的主要问题均为如何有效降低起动转矩及减小电机起动时的电流。因为随着起动过程中转速的迅速升高，风机叶轮上的阻力矩也迅速增加，如采用电机直接起动的型式，必然使得起动转矩大和起动电流高，这不仅使得选型时因考虑这一因素而加大电机规格，导致系统功率因数低，无功损耗大，而且使得起动过程中整个传动系统都承受过大冲击。较高起动电流也容易烧坏控制系统元器件，降低整个系统工作的可靠性。为有效解决上述问题，可在电

5、机与风机间或电机与齿轮箱间采用钢球联轴器、液力偶合器、液粘软起动装置等，以实现电机空载或轻载起动。应用实践表明，采用上述产品可收到非常明显的效果，不仅可大大减小起动冲击和起动电流，而且亦可有助于更合理选取电机规格及类型，避免出现大马拉小车现象，达到经济节能运行之目的。钢球联轴器是利用起动过程中逐步增加的钢球离心力所产生的摩擦力矩而驱动工作机的，因而在起动瞬间电机无载运行，非常易于电机的升速，并进而逐步驱动负载。加之钢球联轴器的过载保护功能和免维护及效率高等优点，目前在球磨机、混合机及堆取料机等已得到普遍应用，其最大传递功率可达到数千千瓦。根据对一电机功率为470

6、KW的磨机所进行的测试，原先直接起动时，起动电流为400A，峰值时间为9秒，使用钢球联轴器后，起动电流为200A，峰值时间为5秒，启动时声音也变得柔和，噪声也明显降低。峰值时间的大幅缩短也大大降低了启动时的能耗，同时也有利于保护控制系统的相关部件，延长其使用寿命。钢球联轴器的缺点是仅适用于700r/min以上的传动系统，且功率较大时体积较大。液力偶合器用于传动系统中对其传动品质的改善，这已为大家所熟知，不再重复。液粘软起动装置的工作原理及特点将在后面有进一步的说明，一般而言，两者都用于中、大功率或高转矩的驱动系统中。3变流量风机的传动系统变流量风机传动系统的设计

7、不仅要考虑系统的起动问题，而且亦要考虑系统流量及风压的经济及节能调节问题。对采用变流量风机的某些工艺系统，还要考虑与此相关联的一系列其它问题。如对矿渣粉磨系统，在系统调试或磨机工作状态调整的过程中，无论是稳定产量、磨机通风量、磨机工况或是出磨气体温度，系统风量的调节使用频度最高，往往也最直接有效。但若主排风机无法通过自身调节来实现风量的调节，而是通过采取各种类型阀门的组合调节来实现风量调节，将直接导致系统调整操作过程的复杂、低效和系统的高能耗，因而应寻求更经济、高效、便捷的调整方法。传统的流量调节多采用旁路放空、管道闸阀节流调节或者是调节导向叶片倾斜角度等方法。

8、分析表明，叶片式风机的流