在投标方案的项目中,需综合考虑外接风管的方向、距离及表冷器中心位置与风机轴心位置大概在相同高度上来先择一个最佳的送风方式;在没有任何条件规定送风方式的情况下,优先选用(1)的送风方式。
1、风机在箱体内的布置方式:
对于箱体内风机位置的正确布置与否,关系到风机进风口和出风口的气流是否顺畅,如果受到一定的阻碍或限制,为了补尝由此而产生的静压损失就需要相应提高风机的转速,同时也会相应增加了风机的噪声、轴功率。
在我们常用的机组中,风机是以敞开式进风口方式安装在风机段的箱体内,有时由于安装空间有限,箱体两侧的面板很靠近风机进口,这就会限制进风空气的流动,会使风机性能和送风量有不同程度的降低,为了使风机进口和出口的气流顺畅,最大限度地减少进出口气流的压力损失,风机进风口应当保持一个最小的距离A≥1/2D(D为风机叶轮的直径),如果只有1/3叶轮的直径,将会使用风机的风量降低10%。
※ 常规机组的风机安装正常要求为两侧进风口到边的距离≥0.75D。
2、常用的离心风机的布置规范
(1)情况1:单头风机(图1)(2)情况2:双头风机(图2)(3)情况3:多个单头风机(图3)。
注:L表示风机背部宽度尺寸;D表示风机叶轮直径尺寸。
3、风机出风口的连接方式:
当用直管送风时,建议送风管不要突然间向大截面过渡,而且推荐使用不大于15°的变径管来实现这种过渡,从而减小能耗,这是在管道设计中常用的,目前我们公司采用软件接头,达到减振的功效。
4、改变风机风量的方法:
改变风机风量的方法常用的有如下三种:
(1)利用风机入口导向阀,这种方法降低风机能量消耗较多,初投资较省,且有较宽的调节范围。
(2)改变风机转速,如配变频器或变速电机,这种方法降低风机能量消耗最多,风量调节范围宽,但初投资最高,风机容易进入不稳定区工作。
(3)利用风机出口阀门。这种方法节省风机能量很少,风量调节范围较小,易使风机进入不稳定区工作。
(3)利用风机出口阀门。这种方法节省风机能量很少,风量调节范围较小,易使风机进入不稳定区工作。
5、离心风机使用的注意事项:
a,风机选型时的实际运行转速最好能在其极限转速的80%范围内,不宜超过其根限转速的90%;
b,当2台前倾风机并联运行时,只要系统压力稍有变化,风机运行工况容易跳到不稳定区域运行,如果配变频器调速时,变频器的电流容易超载,所以,如遇到并联风机需配变频器时,优先选用后倾风机。
八.电机的选型及应用
不同品牌的电机,其制作标准和使用条件也有所不同,除非客户要求,尽量确定一种电机为常规标准配置电机,目前我们公司选用的是浙江大速电机。
1、常用Y系列电机的特点
机组常用的Y系列的三相异步电动机,是一种全封闭自扇式鼠笼型三相异步电动机。此系列的电机具有高效、节能、性能好,噪声低、振动小,可靠性高、功率等级和安装尺寸符合I.E.C.标准和使用维护方便等优点,其防护等级为IP44,绝缘等级为B级。
2、电机的使用条件:
(1)不同品牌的电机其使用条件也有不相同,大多数Y系列的三相异步电动机的使用环境温度为:-20℃~40℃,海拔:不超过1000米。
如:浙江大速电机Y系列的使用环境温度:随季节而变化,但不超过40℃;
海拔:不超过1000米。
频率:50Hz;
电压:380V
(2)如果使用在海拔高度超过1000米以上时,由于空气较稀薄,对电机的散热不利,为延长电机的使用寿命,电机需降档使用,但如果电机是在空调箱内,且箱体内有1.2米/s以上的气流通过电机时则不需考虑降档使用的问题。
3、电机的绝缘等级与防护等级
3.1绝缘等级
电机的绝缘等级是指其在耐热的温升范围工作的能力,超过规定的温升范围便会丧失应有的绝缘能力。
国标GB11021-2007《电气绝缘的耐热性评定和分级》
电工产品绝缘的使用期受到多种因素(如温度、电压和机械的应力、振动、有害气体、化学物质、潮湿、灰尘和辐照等)的影响,而温度通常是对绝缘材料和绝缘结构老化起支配作用的因素。因此已有一种实用的、被世界公认的耐热性分级方法,也就是将电气绝缘的耐热性划分为若干耐热等级,各耐热等级及所对应的温度值如下:
耐热等级: | Y级 | A级 | E级 | B级 | F级 | H级 | C级 | 200 | 220 |
温升(℃): | 90 | 105 | 120 | 130 | 155 | 180 | 180以上 | 200 | 220 |
温升超过250℃,则按间隔25℃相应设置耐热等级。
3.2 IP防护等级
IP(International Protection)防护等级系统是由GB4208-2008规定。将灯具电器依其防尘、防止外物侵入、防水、防湿气之特性加以分级。这里所指的外物包含工具、人的手指等均不可接触到灯具内之带电部分,以免触电。
IP防护等级是由两个数字所组成,第一个数字表示灯具电器防尘、防止外物侵入的等级;第二个数字表示灯具电器防湿气、防水侵入的密闭程度。数字越大,表示其防护等级越高,两个标示数字所表示的防护等级如下表7.4.2-1和表7.4.2-2
表3.2-1:第一个标示特性号码(数字)所指的防护程度
第一个标示数字 | 防护等级 | 定义 | 备注 |
0 | 无防护 | 对外界的人或物无特殊之防护 | IP0- |
1 | 防止大于50mm的固体物体侵入 | 防止人体(如手掌)因意外而接触到灯具内部之零件。防止较大尺寸(直径大于50mm)的外物侵入 | IP1- |
2 | 防止大于12mm的固体物体侵入 | 防止人的手指接触到灯具内部之零件。防止中等尺寸(直径大于12mm,长度大于80mm)的外物侵入 | IP2- |
3 | 防止大于2.5mm的固体物体侵入 | 防止直径或厚度大于2.5mm之工具、电线或类似的细小的外物侵入而接触到灯具的内部零件 | IP3- |
4 | 防止大于1.0mm的固体物体侵入 | 防止直径或厚度大于1.0mm之工具、电线或类似的细小的外物侵入而接触到灯具的内部零件 | IP4- |
5 | 防尘 | 完全防止外物侵入。虽不能完全防止灰尘侵入,但侵入的灰尘的量并不会影响灯具的正常操作 | IP5- |
6 | 尘密 | 完全防止外物侵入,且可完全防止灰尘侵入 | IP6- |
表3.2-2:第二个标示特性号码(数字)所指的防护程度
第二个标示数字 | 防护等级 | 定义 | 备注 |
0 | 无防护 | 对外界的人或物无特殊之防护 | IP-0 |
1 | 防止滴水侵入 | 垂直滴下的水滴(如凝结水)对灯具电器不会造成有害影响 | IP-1 |
2 | 倾斜15°时仍可防止滴水侵入 | 当灯具电器由垂直倾斜至15°时,滴水对灯具不会造成有害影响 | IP-2 |
3 | 防止喷洒的水侵入 | 防雨或防止与垂直的夹角小于60°之方向所喷洒的水进入灯具电器造成损坏 | IP-3 |
4 | 防止飞溅的水侵入 | 防止各方向飞溅而来的水进入灯具电器造成损坏 | IP-4 |
5 | 防止喷射的水侵入 | 防止来自各方向由喷嘴喷射出的水进入灯具电器造成损坏 | IP-5 |
6 | 防止大浪的侵入 | 装设于甲板上的灯具电器,防止因大浪的侵袭而浸水造成损坏 | IP-6 |
7 | 防止浸水时的水侵入 | 灯具电器浸在水中一定的时间或水压在一定的标准以下能确保不因进水而造成损坏 | IP-7 |
8 | 防止沉没时的水侵入 | 灯具电器无限期的沉没于指定水压的状况下,能确保不因进水而造成损坏 | IP-8 |
例如:等级的第一标记数字如IP6_表示防尘保护等级 (6表示完全防止灰尘进入,见上表3.2-1)第二标记数字如IP_5表示防水保护等级(5表示防护水的喷射,见上表3.2-2。
常规的Y系列国产电机的绝缘等级为B级,防护等级为IP44。而进口品牌电机的绝缘等级为F级,B级考核,防护等级为IP55。国产电机亦可定做绝缘等级为F级,防护等级为IP55的电机。
3.4电机的安全系数K
(1)确定风机轴功率Nt以后,查下表7.6-1确定电机的安全系数K(国标规定)
风机功率kW | 安全系数K |
<0.5 | 1.5 |
>0.5~1 | 1.4 |
>1~2 | 1.3 |
>2~5 | 1.2 |
>5~20 | 1.15 |
>20 | 1.10 |
(2)电机实际功率N≥Nt*K;
(3)电机散热最少距离(电机尾则与面板距离)
71M~132M | 25mm | 160M~250M | 40mm |
3.5 电机的选型方法
电机的选型与风机的选型是相互关联的,在风机选型软件的性能参数表上都有风机的实际吸收功率,选用电机的额定功率按上表7.6-1选取安全系数K,按风机的运行系数为10%时,在选择了某一型号风机的同时,已确风机的吸收功率,利用安全系数可确定选用电机的额定功率,这与风机选型表上推荐使用的电机额定功率一般都差不多,这里没确定的是选用的电机到底是多少极数的才为合适,这也是我们电机选型的关键。
3.5.1 电机的启动转矩与风机的启动转矩
在确定风机型号的同时也确定了电机的功率后,要确定选用电机的极数时先要了解与电机极数有关的启动转矩。
转矩也称作力的力矩。它是物体围绕一个固定的轴开始旋转所需能量的量度。
当电机启动时它需要一个相对较高的转矩,根据所驱动的机器类型,通常是满负荷转矩的1.5~2.5倍,因为机器启动的频率、温度、润滑油的数量和形式等,以及类似的可变因素都有直接的关系。在启动阶段,转矩先微降到最小,然后增加到最大,再回落到它正常运行时的转矩。
要确定所选的电机是否能提供足够的转矩以驱动风机从静止加速到运行速度而没有超过它的设计极限,首先要计算出风机的启动转矩,确定了风机的启动转矩后,所选择的电机的启动转矩必须等于或大于工作运转时的启动转矩负荷。而电机的工作运转时的启动转矩负荷与风机的惯性力矩、带轮的惯性力矩、角速度、角加速度等都有关系。
3.5.2 启动转矩的计算
1台机组的风机要启动运转,是靠电机及皮带带动电机轮,风机轮等装置转动起来的,所以电机工作时的启动转矩均与风机的惯性力矩、两个带轮的惯性力矩、角速度、角加速度等都有关系,下面是一些力矩的计算公式:
(1)风机的惯性力矩公式:JF=PD2/4=m×(R2 r2)/2 kgm2
(2)带轮的惯性力矩公式:JFP,JMP=m×R2/2 kgm2
(3)总的惯性力矩公式:J=(JF JFP)×(nF/nM)2 JMP JM kgm2
(4)角速度公式:W=2πnM/60 rad/s
(5)角加速度公式:α=W/t rad/s2
(6)启动转矩公式:Ts=J×α/g kgm
上式中:
m=惯性轮的重量,kg
R=惯性轮的外半径,m
r=惯性轮的内半径,m
JFP=风机轮的惯性力矩,kgm2
JMP=电机带轮的惯性力矩,kgm2
JM=电机的惯性力矩,kgm2
nF=风机的转速,rpm
nM=电机的转速,rpm
tS=电机的启动时间,rpm
由于以上的计算比较繁锁,而且很多参数需风机、电机厂家提供,不能在样本上直接找出。一般来说电机的额定启动力矩均比它工作时的启动转矩大很多,按以往的设计经验,我们可以简化计算,将电机与风机的转速比i设定一个定值范围来选择电机的额定转数。 ★一般规定电机、风机的转速比i≤2.0。
3.5.3 电机皮带轮、风机皮带轮以及皮带的选型
当一台机组的风机型号与电机型号确定以后,就可以进行电机皮带轮、风机皮带轮以及皮带的选型配置了,根据机械设计手册中的资料,我们常用的皮带带型有A型V带、B型V带、C型V带、SPA型窄V带、SPB型窄V带、SPC型窄V带、SPZ型窄V带等,在带轮直径和电机的转速相同时,单根皮带带动的额定的功率在前面6种的带型中是由小到大的,前面三种一般适用于电机功率在5.5kW以下的较小功率的机组,后面三种的应用范围较广,一般从3.0kW以上的机组均可使用。
机组使用的带轮型号都是SPA型、SPB型、SPC型这三种,配用的都是窄V带,在风机和电机已选定的情况下,我们可以根据转速比i=n1/n2=D2/D1来进行风机轮、电机轮以及皮带的选型。
n1—小轮的转速
n2—大轮的转速
D1—小轮的基准直径
D2—大轮的基准直径
计算出i后,先确定电机轮的大小,而电机轮的大小又与带动该机组的电机额定功率、皮带根数和皮带轮的型号有关系,将这些因素确定以后,便可以进行两轮和皮带的配置了。
如上例示7.7.2-2:有一台机组的风量为31000m3/h,机组的全压为695Pa,用YILIDA的选型软件,选到的风机为SYD560K,风机的选型转速为705rpm,风机的吸收功率为9.75kW,选用的电机额定功率为15kW-6P,两轴间距为1200mm,请选择电机轮、风机轮及皮带的配置。
解答:
(1)设计功率
由电机额顶功率P=15kW,查机械设计手册三第22篇带、链、摩擦和螺旋传动中的表22.1-9查得设计工况系数KA=1.2,则设计功率Pd=KAP=1.2×15=18kW
(2)选定带型
根据功率Pd=18kW和电机机转速n1=970r/min,由机械设计手册三第22篇 带、链、摩擦和螺旋传动中的表22.1-2确定为SPA型
(3)传动比
i= n1/n2=970÷705=1.37
(4)两轮的基准直径,
参考机械设计手册三第22篇 带、链、摩擦和螺旋传动中的表22.1-2和22.1-13i,取小轮的基准直径D1=200mm,则大轮的基准直径为D2=iD1 =1.37×200=274mm,然后从公司常用的皮带轮品牌样本中可查得接近的D2,假设为D2=280mm
(5)风机的实际转速
n2=(1-ε)n1D1/D2=(1-0.01)×970×200÷280=686r/min
(6)带速
υ=πn1D1/60×1000=
3.14×970×200÷6×1000=10.15m/s
(7)确定皮带长度
按要求选取两轴中心距α0=1200mm,则所需皮带的长度Ldo=2α0 π(D1 D2)/ (D2- D1)2/4α0=2×1200 3.14×(200 280)÷2 (280-200)2÷4×1200=3154.9mm,查机械设计手册三第22篇 带、链、摩擦和螺旋传动中的表22.1-6,选取基准长度Ld =3150mm。
(8)校核两轴实际的中心距离
α=α0 (Ld-Ldo)/2=1200 (3150-3154.9)/2=1197.5mm
(9)小带轮的包角(一般要求≥120°)
αmax=180°-(280-200)/α×57.3=180°-(280-200)/1197.5×57.3=176.17°
(10)单根V带的基本功额定功率
根据D1 =200mm和n1=970r/min,由机械设计手册三第22篇带、链、摩擦和螺旋传动中的表22.1-13iSPA型窄V带的额定功率可查得单根皮带拖动的功率P1=5.94kW。
(11)功率增量△P1
考虑传动比的影响,额定功率的增量△P1由机械设计手册三第22篇带、链、摩擦和螺旋传动中的表22.1-13i右侧参数可查得功率增量△P1=0.26
(12)V带的根数
z=Pd/(P1 △P1)KaKL
由机械设计手册三第22 带、链、摩擦和螺旋传动中的表22.1-10和表22.1-11分别查得包角修正系数Ka=0.99和带长修正系数KL=1.04,所以
z=Pd/(P1 △P1)KaKL=18÷(5.94 0.26)×0.99×1.04=2.82根,取3根。
综合上述计算可得出:
电机皮带轮为:SPA-200×3
风机皮带轮为:SPA-280×3
皮带长为:SPA3150×3
其配用的锥套可在相关样本中查得。
※ 为提高V带和风机轴承的寿命,宜选取较大的带轮直径,但风机轮太大时则会增加风机的进风阻力。
※ 带速υ不得低于5m/s,为充分发挥V带的传动能力,应使υ≈20m/s。
4、电机的安装方式
MKZ机组用得较多的电机安装方式有后置式和侧置式,如下图7.7-1所示。
(1)后置式:如上图7.7-1所示的电机安装在风机的后面称为后置式。