引风机设计说明

1、 .摘 要 目前，国很多电厂的机组经常处于低负荷运行。而电厂的锅炉引风机系统采用工频恒速运行方式，通过入口挡板节流调节流量来达到自动控制的目的，这样既会造成大量能源浪费，又会降低电机的寿命。另一方面国许多电厂风机设备仍采用的传统控制方法即通过继电器控制，存在着启动电流大，运行安全可靠性差、抗干扰能力弱的问题。本文容即是针对国某电厂300 MW机组的锅炉引风机系统采用PLC控制器与变频器相结合的控制系统进行设计。 人们对环境保护的意识越来越高，改变供暖的燃料品种，燃烧清洁燃料，是降低空气污染的有效措施。近几年来，我国城市燃气结构发生很大变化，陕北天然气已经进入京津，渤海天然气已经上岸，尤其西气东

2、输工程的实施，更为燃气锅炉的应用起到了推动作用。现在，一般燃气锅炉的设计效率均能达到90%左右，但在实际运行中，由于外界环境温度不断变化，需要的供热量也因而变化，如果不调整燃气量，往往会造成供热量不足或过量，造成能源浪费。在这样一种背景下，有必要对燃气锅炉的燃气供应进行实时调节，提高能源利用率。目前，世界各国都存在能源短缺的问题，我国能源问题更为突出，因此，如何使锅炉高效、安全运行是锅炉控制系统的重点。关键词:变频器;可编程控制器（PLC）;引风机25 / 27目录摘要1目录2第1章 变频调速系统的功能设计分析和总体思路31.1 概述31.2 系统功能设计分析41.3 系统设计的总体思路4第2

3、章 系统设计52.1 引风机的原理、结构、选择和主要性能参数52.2 变频器的选择和主要技术参数62.3 可编程控制器（PLC）的选择92.4 工作过程、补充、流程图以与控制系统的结构框图102.5系统梯形图与控制原理13第3章 PLC和变频器的型号选择153.1 PLC的型号选择153.2 变频器的选择和参数设置163.2.1 变频器的选择163.2.2 变频调速原理173.2.3 变频器的工作原理173.2.4 变频器的快速设置17第4章 引风机结构204.1 燃煤锅炉为什么要用引风机与引风机的作用与工作原理204.2 引风机的类型204.2.1 轴流式风机与离心式风机的简单介绍204.2

4、.2 入口导叶调节离心式风机和动叶调节的轴流式风机的区别与运行特点214.2.3 静叶可调轴流式风机的调节方式和调节性能224.2.4 三种型式风机调节性能的比较224.3 各类引风机的特点224.3.1 动叶可调轴流风机224.3.2 静叶可调轴流风机234.3.3 定速离心风机和双速离心风机234.4 引风机的结构25第5章 结论26参考文献27致28第1章 变频调速系统的功能设计分析和总体思路1.1 概述调速系统快速性、稳定性、动态性能好是工业自动化生产中基本要求。在科学研究和生产实践的诸多领域中 调速系统占有着极为重要的地位 特别是在国防、汽车、冶金、机械、石油等工业中，具有举足轻重的

5、作用。调速控制系统的工艺过程复杂多变，具有不确定性，因此对系统要求更为先进的控制技术和控制理论。可编程控制器（PLC）可编程控制器是一种工业控制计算机，是继续计算机、自动控制技术和通信技术为一体的新型自动装置。它具有抗干扰能力强，价格便宜，可靠性强，编程简朴，易学易用等特点，在工业领域中深受工程操作人员的喜欢，因此PLC已在工业控制的各个领域中被广泛地使用。目前在控制领域中，虽然逐步采用了电子计算机这个先进技术工具，特别是石油化工企业普遍采用了分散控制系统（DCS）。但就其控制策略而言，占统治地位的仍旧是常规的PID控制。PID结构简朴、稳定性好、工作可靠、使用中不必弄清系统的数学模型。PID

6、的使用已经有60多年了，有人称赞它是控制领域的常青树。变频调速已被公认为是最理想、最有发展前景的调速方式之一，采用变频器构成变频调速传动系统的主要目的，一是为了满足提高劳动生产率、改善产品质量、提高设备自动化程度、提高生活质量与改善生活环境等要求；二是为了节约能源、降低生产成本。用户根据自己的实际工艺要求和运用场合选择不同类型的变频器。组态软件是指一些数据采集与过程控制的专用软件，它们是在自动控制系统监控层一级的软件平台和开发环境，使用灵活的组态方式，为用户提供快速构建工业自动控制系统监控功能的、通用层次的软件工具。在组态概念出现之前，要实现某一任务，都是通过编写程序来实现的。编写程序不但工作

7、量大、周期长，而且轻易犯错 误，不能保证工期。组态软件的出现，解决了这个问题。对于过去需要几个月的工作，通过组态几天就可以完成。组态王是海一家较有影响力的组态软件开发公司开发的，组态王具有流程画面，过程数据记录，趋势曲线，报警窗口，生产报表等功能，已经在多个领域被应用。1.2 系统功能设计分析随着电力电子技术以与控制技术的发展，交流变频调速在工业电机拖动领域得到了广泛应用；可编程控制器PLC作为替代继电器的新型控制装置，简单可靠，操作方便、通用灵活、体积小、使用寿命长且功能强大、容易使用、可靠性高，常常被用于现场数据采集和设备的控制；组态软件技术作为用户可定制功能的软件开发平台工具，可实现显示

8、电机转速，可实现远程调速控制，在PC机上可开发友好人机界面，通过PLC可以对自动化设备进行“智能”控制。在此，本次设计就是基于PLC的变频器调速系统。将现在应用最广泛的PLC和变频器综合起来主要功能实现了变压变频调速。电机的正反转，加减速以与快速制动等。因此，该系统必须具备以下三个主体部分：控制运算部分、执行和反馈部分。控制运算主要由PLC和变频器来完成；执行元件为变频器和电机；反馈部分主要为速度反馈。1.3 系统设计的总体思路 系统主要由三个部分构成，即可编程逻辑控制器件PLC、变频器和电机。首先通过设置给定输入给PLC，再通过PLC控制变频器，再经由变频器来控制电机，随后将电机的转速反馈给

9、PLC，经比较后输出给变频器从而实现无静差调速。具体如下图所示：电机速度闭环控制的机构控制图-速度给定速度反馈信号+PLC（PID）变频调速系统第2章 系统设计2.1 引风机的原理、结构、选择和主要性能参数引风机就是锅炉上向外排放烟尘的风机，工作原理同其它离心式风机一样由电机带动叶轮旋转，叶轮中的叶片迫使气体旋转，对气体做功，使其能量增加，气体在离心力的作用下，向叶轮四周甩出，通过涡型机壳将速度能转换成压力能，当叶轮的气体排出后，叶轮的压力低于进风管压力，新的气体在压力差的作用下吸入叶轮，气体就连续不断的从泵排出。另外，引风机具有耐高温、耐磨损等特点。引风机主要由叶轮、机壳、进风口、调节门与传

10、动部分等组成。1、叶轮：由12片后倾机翼斜切的叶片焊接于弧锥形的前盘于平板形的后盘中间。由于采用了机翼形叶片，保证了引风机高效率、低噪声、高强度、同时叶轮又经过动、静平衡校正，因此运转平稳。同一机号的通、引风机叶轮结构全同。2、引风机机壳：机壳是用钢板焊接而成的蜗形体。3、引风机进风口：进风口制成整体结构，用螺栓固定在风机入口侧。4、调节门：用以调节风机流量的装置，轴向安装在进风口前面。调节围由90°（全闭）到0°（全开）。为使调节各部正常工作，必须很好的润滑。对通风机的调节门，采用钙钠基润滑脂润滑。5、引风机传动部分：传动部分的主要由优质钢制成，引风机均采用滚动轴承。轴承

11、箱有两种形式：筒式轴承箱，枕式轴承箱，轴承箱上装有温度计和油位指示器。另外，在风机行业，只有锅炉引风机才能真正的称为“引风机”，并不是向外排风的风机都称之为“引风机”的。在这里我们是对Y4-73型锅炉离心引风机进行变频调速，其主要性能参数为：引风机的转速1450r/min；电动机型号 Y2-280M-4额定功率 90KW；轴功率 90KW；额定电压 380V；额定电流 143.9A；压力（扬程） 3500Pa；功率因数 0.95；效率因数 0.87；引风机的电动机的转速 1480r/min整个系统的控制方案可以从附录一至五中看出，如图4-1所示。采用的是变频和工频相结合的方式，在系统启动后直接

12、进行变频运行，当出现故障的时候切换成工频运行，对变频器实行PLC和DCS控制调速，由于设计是以PLC为主故没有对DCS系统做详细介绍，主要阐明了变频器和PLC的选择和应用。特别是PLC，在系统设计中需要有启动和停止控制，变频运行，变频故障，变频就绪，变频运行输出，变频故障输出，工频运行，工频就绪，报警复位，故障复位输出以与一个远程启停输出按钮，才能使系统稳定的运行。PLC/DCS系统给定信号引风机变频器引风机工频旁路装置引风机蒸汽锅 炉变频器故障图2-1 系统的控制方案2.2 变频器的选择和主要技术参数 随着变频器性能价格比的提高，交流变频调速已运用到了许多领域，由于变频调速的诸多优点，使得交

13、流变频调速在风机行业也得到了广泛运用。在本次设计中采用了西门子公司的Telemecanique ATV61变频器，其主要情况如下所示：1、 主要技术数据电压围：单相或三相 200V15240V10；三相 380V15480V10；功率围：0.75630KW；额定工作环境温度：1050（降容可至60）；过力矩能力：13060s；调速围：开环：1：100 ；调速精度：开环：±10%电机额定滑差 ；本体I/O： 6逻辑输入（含1PTC，可扩展至20路）；1安全联锁输入；2继电器输出（可扩展至4路）；2模拟输入（可扩展至4路）；1模拟输出（可扩展至4路）；另可扩展8路逻辑输出；扩展选件卡：I

14、/O扩展卡、通信卡、编码器卡、Controller inside卡，最多同时增加3扩展选件卡。2、 电机控制方面 在性能方面，ATV61同时支持无传感器电压矢量控制、传统U/F（2点或5点）控制方式以适应不同的应用。另外针对客户对于环境保护以与能量节约的需求，ATV61特别开发了节能运行模式。 最后ATV61与其ATV71一样支持1000Hz的输出频率。3、 软件功能方面ATV61置了100多项标准功能，满足不同的应用，下面分类简要描述A、 监视功能：支持各类运行参数直接显示和输入输出镜像、支持过程量换算显示等；B、 输入/输出:支持输入输出延时、滤波、映射、变换、模拟量加减乘等运算；C、 控

15、制功能：支持中文图形面板、端子、通信方式与其组合分离等控制；D、 应用功能：支持PID调节器、速度给定监视、唤醒/休眠、流量检测、流量限制、欠负荷检测、过负荷检测、V/F平方曲线、能耗计算、节能模式、故障禁止（强制通风）、自动直流注入制动、寸动（点动）、预制速度、多电机、进出线接触器控制、跳频等100多项。E、 置应用宏：起动/停机、一般应用、PID调节、通信总线、风机/水泵（出厂设置） F、 故障管理：变频器各类保护和故障管理、控制；G、 诊断功能：检查IGBT元件是否工作正常；H、 其它：用户菜单、显示配置等。4 通讯功能ATV61本机置了MODBUS， CANOPEN两种通讯协议。其中置

16、的CANOPEN接口通信速率高达1Mbps，同时ATV61可以通过增加通信附件支持Fipio, Ethernet、Modbus Plus、Profibus DP、DeviceNet、InterBus、Uni-Telway等通用主流通讯网络。另外ATV61还支持行业专用通信总线：LonWorks、METASYS N2、APOGEE FLN、BACnet。 除了上述强大功能以外，ATV61外置的选件“Controller inside”卡可以实现随心所欲的自定义功能。该卡含有10个逻辑输入，6个逻辑输出，2路模拟量输入，2路模拟量输出，1个CANOPEN MASTER接口。提供IEC1131标准P

17、LC语言编程环境，支持所有6种语言，并且采用先进的面向对象的编程方法。用户可以通过这卡创建非常复杂的应用程序。我所选择的西门子变频器是ATV-61HD75N4，其功率为75KW，重量44kg，最续电流为160A，最大瞬时电流为192A（持续时间60s），视在功率为109.9KVA，线路电流167A。选择的依据是：连续运转时所需的变频器容量应满足以下三式：Pcn>=kPm/(ycos )Pcn>=k1.732UmIm10-3Icn>=kIm式中：Pm为负载所要求的电动机的轴输出功率 y为电动机的效率因数（通常为 0.87）cos 为电动机的功率因数（通常为0.95） Um为电动

18、机的电压（V） Im为电动机的电流（A） k为电流波形修正参数Pcn为变频器的容量（KVA）(容量即视在功率) Icn 为变频器的电流（A）根据引风机的电动机参数计算如下：Pcn>=kPm/(ycos )=190/（0.870.95）=108.9KVAPcn>=k1.732UmIm10-3=11.732380143.910-3 =103.33KVAIcn>=kIm=1143.9=143.9A另外西门子变频器ATV-61HD75N4是西门子专门推出的一个专用于风机水泵类负载系列的变频器，所以选择此类变频器。2.3 可编程控制器（PLC）的选择由于在本系统中PLC选择的依然是西门

19、子公司的，选用了TWD系列的PLC，Twido可编程控制器应用程序的创建、配置和维护由一个图形开发环境TwidoSoft来实现。选择的原因：1）因为使用的是西门子公司的Telemecanique ATV61变频器，所以PLC选择的依然是西门子公司的TWD系列；2）由于本系统中需要控制的接点不多，只要8个输入和6个输出，考虑到价钱的原因和使用方便等因素，所以采用了这个类型的PLC；3）其图形开发软件环境TwidoSoft使用方便，可以输入程序后直接导出梯形图，反之也可以，使的我在编程的时候能够简捷迅速。创建Twido控制程序的Twido语言有：1）指令列表语言：即是由布尔指令写成的一个逻辑表达序

20、列。2）梯形图：即是图形方式的逻辑表达。3）Grafcet语言：即是由一系列的步和转换组成，但不支持Grafcet图形。根据系统控制方案，PLC需要8个输入点和6个输出点，具体功能如表2-1所示：表2-1 PLC的输入、输出点的具体功能I0.0变频手动合闸I1.0工频就绪I0.1工频手动合闸Q0.0远程启停输出I0.2启动Q0.1变频故障输出I0.3停止Q0.2变频运行I0.4变频运行Q0.3工频运行I0.5变频故障Q0.4变频运行输出I0.6报警复位Q0.5故障复位输出I0.7变频就绪西门子的变频器、PLC和其他种类的变频器、PLC相比较，性能可靠，技术上无明显不同，但施耐德的性能更加稳定，

21、在价格上也要贵一点。2.4 工作过程、补充、流程图以与控制系统的结构框图工作过程：当按下启动按钮整个系统启动运行，按下停止按钮就停止，要是变频器出现故障，就走旁路，这时候报变频故障警告，当按下报警复位按钮后，停止声光警告，查明故障原因并修复后，又可以进行变频运行。整个工作过程包括三种控制方式：启动、停止、调速。三种变频器状态（准备、运行、故障）给PLC系统。补充：采用工频和变频运行系统的原因是：锅炉的安全运行是全厂动力的根本保证，虽然变频调速装置是可靠的，但一旦出现问题，必须确保锅炉安全供汽。所以必须采用此系统。根据不同的生产设备，选择相应特性的变频器，如在对锅炉风机进行变频器改造中，注意除必

22、须考虑变频器的提速、降速特性是否能满足燃烧工艺的要求以外，在实际的操作中还要同时在技术上考虑下列问题，以免带来投资的损失。1)对于大惯量负荷的电动机，在变频改造后，要注意风机可能存在扭曲共振现象，运行中，一旦发生共振，将严重损坏风机和拖动电动机。所以，必须设置频率跳跃功能避开共振点 。2)采用变频调速控制后，电动机转速下降，如果变频器长时间运行在20 Hz 以下，则电动机发热有可能成为突出问题，一方面是由于电动机自冷却风扇因转速低而效率降低，如果出现这种情况，还必须对电动机进行冷却系统改造。3)变频器的安装和运行环境要求较高，为了使变频器能长期稳定和可靠运行，对安装变频器室的室环境温度要求最好

23、控制在040 之间，如果温度超过允许值，应考虑配备相应的空调设备。同时，室不应有较大灰尘、腐蚀或爆炸性气体、导电粉尘等。4)要保证变频器柜体和厂房的可靠连接，保证人员和设备安全。为防止信号干扰，控制系统最好设置独立的接地系统，对接地电阻的要求不大于1 。到变频器的信号线，必须采用屏蔽电缆，屏蔽线的一端要求可靠接地。5）对于变频器的调速一般是在工厂需要的情况下进行调快或调慢，具体的情况必须根据工厂的要求来进行。6) 15% 的电压降不会引起变频器的跳闸，因电压中断引起跳闸时，会造成严重事故。此外，变频器不能由输出口反向送电，在电气回路设计中必须注意。流程图见附录1。PID调节器y0压力设定 变频

24、器负压yv图2-3 控制系统的结构框图 PID调节器可使原系统增加二个负实数零点和一个位于坐标原点的开环极点。与PI控制器相比，除了同样具有提高系统稳态性能的优点以外，由于多了一个负实部零点，对提高系统的动态性能有更大的优越性。因此，在工业过程控制系统中，广泛使用PID调节器。PID各部分参数的选择，在系统现场调试中最后确定，应使I部分发生在系统频率特性的低频段，以提高系统稳态性能，而是D部分在系统高频段起作用，以改善系统的动态性能。工程上应用的PID传递函数为:上式中：2.5系统梯形图与控制原理图2-4 系统梯形图以下是该梯形图的控制原理：0）按下启动按钮，有信号I1.1输入，即I1.1闭合

25、时，M0.0得电。1）同时输入信号I0.8(工频就绪)、I0.2(启动键) 闭合、I0.3(停止键)断开， Q0.3得电，同时，自带常开触点闭合，产生自锁，即使断开Q0.2或I0.2，仍然能输出Q0.3，从而使工频运行输出。此时，1中Q0.3的常闭触点断开，Q0.2失电，4中Q0.3常开闭合。当I0.1闭合时，开始工频启动,Q0.3得电，系统进行工频合闸输出。2）输入信号I1.0(变频就绪)、I0.3、I0.2时，Q0.2得电，即输出Q0.2，同时产生自锁，从而使变频运行输出。与此同时2中Q0.2的常闭触点又重新闭合。当I0.0闭合时，开始变频启动，Q0.2得电，系统进行变频合闸输出。同时，2

26、中Q0.2的常闭触点断开，3中Q0.2的常开触点闭合。3）同时，闭合Q0.0(远程启停输出)、I0.4(变频运行)，Q0.4(变频运行输出)得电，可以进行变频运行的远程输出。4）出现问题时，系统会有信号 I0.5（变频故障）输入，Q0.1（变频故障输出）得电。7中Q0.1的常开触点闭合。5）闭合I0.6（报警复位）后，M1得电。8中M1的常开触点闭合。 6）M1常开触点自动闭合后，Q0.5（报警复位输出）得电，同时，6中Q0.5的常闭触点断开，Q0.1失电。此时，7中Q0.1的常开触点又断开，使M1失电。8中M1的触点又断开，Q0.5失电。同时，6中Q0.5的常开触点又闭合，如此，68的过程形

27、成一个变频故障输出和变频报警复位的循环过程。若按下停止按钮，则停止整个动作。说明：本次设计中，设计已能够达到变频调速的要求，PLC的设计使整个系统能更好的运行。第3章 PLC和变频器的型号选择3.1 PLC的型号选择在PLC系统设计时，首先应确定控制方案，下一步工作就是PLC工程设计选型。工艺流程的特点和应用要设计选型的主要依据。PLC与有关设备应是集成的、标准的，按照易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则选型所选用PLC应是在相关工业领域有投运业绩、成熟可靠的系统，PLC的系统硬件、软件配置与功能应与装置规模和控制要求相适应。熟悉可编程序控制器、功能表图与有关的编程语言有利于缩

28、短编程时间，因此，工程设计选型和估算时，应详细分析工艺过程的特点、控制要求，明确控制任务和围确定所需的操作和动作，然后根据控制要求，估算输入输出点数、所需存储器容量、确定PLC的功能、外部设备特性等，最后选择有较高性能价格比的PLC和设计相应的控制系统。综合了输入输出（I/O）点数、存储器容量、各项控制功能和机型的考虑以与性价比等各方面的因素，在此我为该系统设计选择了S7-200 PLC一台。 S7-200 PLC CPU的外形模型图S7-200有5种CPU模块、6个有12种工作方式的高速计数器和两点高速计数器/和脉冲宽度调制器、直接读写的模拟量I/O模块、先进的程序结构、灵活方便的寻址方式以

29、与程序化的PID编程控制。强大的通讯功能，它支持多种通信协议。价格是它在所有品牌在同一功能区很有竞争力的。最重要的是它还提供了完善的的网上支持。这些都为实现本系统的设计提供很好的条件和方便。例如，高速计数器可以用来测速从而实现速度反馈。3.2 变频器的选择和参数设置3.2.1 变频器的选择正确选择通用型变频器对于传动系统能够正常运行时至关重要的，首先要明确使用通用变频器的目的，按照生产机械的类型、调速围、速度响应和控制精度、启动转矩等要求，充分了解变频器所驱动负载特性，决定采用什么功能的通用变频器构成控制系统，然后决定选用哪种控制方式最合适。所选用的通用变频器应是既满足生产工艺要求，又要在技术

30、经济指标上合理。若对通用变频器选型、系统设计与使用不当，往往会使通用变频器不能正常的运行、达不到预期目标，甚至引发设备故障，造成不必要的损失。另外，为了确保通用变频器长期可靠的运行，变频器的地线的连接也是非常重要的。变频器在调速系统中的优点：1控制电机的启动电流；2降低电力线路的电压波动；3启动时需要的功率更低；4可控的加速功能；5可调的运行速度；6可调的转矩极限；7受控的停止方式；8节能；9可逆运行控制；10减少机械传动部件。在本系统中，选用了由西门子生产的通用变频器MM420。3.2.2 变频调速原理变频调速是通过改变电机定子绕组供电的频率来达到调速的目的。 n=60f(1-s)/p对于成

31、品电机，其磁极对数p已经确定，转差率s变化不大，故电机的转速n与电源的频率f成正比，因此改变输入电源的频率就可以改变电机的同步转速，进而达到异步电机的调试目的。3.2.3 变频器的工作原理 变频器的工作原理是把市电（380V 、50Hz）通过整流器变成平滑直流，然后利用半导体器件（GTO、GTR或IGBT）组成的三相逆变器，将直流电变成可变电压和可变频率的交流电。3.2.4 变频器的快速设置如果所用的变频器刚刚出厂的变频器，则需对它进行快速调试，试验中用到的变频器都已经完成了快速调试。注:（1）设置参数前先将变频器参数复位为工厂的缺省设定值 （3）设定电机参数时先设定P0010=1(快速调试)

32、,电机参数设置完成设定P0010=0(准备)改变参数数值的一个数字为了快速修改参数的数值，可以单独修改显示出的每个数字，操作步骤如下：1.按 （功能键），最右边的一个数字闪烁。2.按 / ，修改这位数字的数值。3.再按 （功能键），相邻的下一位数字闪烁。4.执行2至4步，直到显示出所要求的数值。5.按 ，退出参数数值的访问级。以下为变频器的设置一般方法：序号变频器参数出厂值设定值功能说明1P0304230380电动机的额定电压( 380V )2P03053.250.35电动机的额定电流( 0.35A )3P03070.750.06电动机的额定功率( 60W )4P031050.0050.00电

33、动机的额定频率( 50Hz )5P031101430电动机的额定转速( 1430 r/min )6P100021用操作面板（BOP）控制频率的升降7P108000电动机的最小频率( 0Hz )8P10825050.00电动机的最大频率( 50Hz )9P11201010斜坡上升时间( 10S )10P11211010斜坡下降时间( 10S )11P070022选择命令源（ 由端子排输入 ）12P0701110正向点动13P07021211反向点动14P10585.0030正向点动频率（30Hz）15P10595.0020反向点动频率（20Hz）16P106010.0010点动斜坡上升时间（10

34、S）17P106110.005点动斜坡下降时间（5S）第4章 引风机结构4.1 燃煤锅炉为什么要用引风机与引风机的作用与工作原理电站锅炉结构复杂，还有烟气的除尘、脱硫设备，烟气阻力较大，利用引风机排烟才能排除烟气，同时引风机也造成锅炉本体的燃烧室的需要的负压。引风机是火电厂重要的辅助设备之一，它将锅炉燃烧产生的高温烟气排除，维持炉膛压力，形成流动烟气，完成烟气与空气的热交换。经除尘装置后排向烟道，用来调整锅炉炉膛负压的稳定。轴流风机工作原理l 1935年，德国首先采用轴流等压风机为锅炉通风和引风；1948年,丹麦制成运行中动叶可调的轴流风机。l 轴流风机的工作原理是基于机翼型理论。l 机翼型理

35、论：飞机机翼的横截面（机翼的截面形状都为三角形）的形状使得从机翼上表面流过的空气速度大于从机翼下表面流过的空气速度.这样机翼上表面所受空气的压力就小于机翼下表面所受空气压力.这个压力差就是飞机的上升力,上下面的弧度不同造成它们产生的气压不同,所以产生了向上的升力。l 工作原理：气体以一个攻角进入叶轮，在翼背上产生一个升力，同时必定在翼腹上产生一个大小相等方向相反的作用力，使气体排出叶轮呈螺旋形沿轴向向前运动。与此同时，风机进口处由于差压的作用，使气体不断地吸入。4.2 引风机的类型4.2.1 轴流式风机与离心式风机的简单介绍l 离心风机 离心风机是依靠输入的机械能，提高气体压力并排送气体的机械

36、，它是一种从动的流体机械。离心风机风量大效率高、运转平稳躁声低、结构完整便于维护拆装方便等优点。离心风机广泛用于工厂、矿井、隧道、冷却塔、车辆、船舶和建筑物的通风、排尘和冷却；锅炉和工业炉窑的通风和引风；空气调节设备和家用电器设备中的冷却和通风；谷物的烘干和选送；风洞风源和气垫船的充气和推进等。l 轴流风机 轴流，就是与风叶的轴同方向的气流(即风的流向和轴平行)，如电风扇,空调外机风扇就是轴流方式。轴流风机又叫局部通风机，是工矿企业常用的一种风机，它的电机和风叶都在一个圆筒里，外形就是一个筒形，用于局部通风，管道加压送风等，所以很多客户也叫圆筒风机、管道风机。安装方便，通风换气效果明显，安全，

37、可以接风筒把风送到指定的区域。4.2.2 入口导叶调节离心式风机和动叶调节的轴流式风机的区别与运行特点离心式风机的调节方式和调节性能离心式风机的调节方式一般有3种，即进口挡板调节、进口导叶调节和变转速调节。进口挡板调节是最简单的调节方式，也是最不经济的调节方式。它是在低负荷时用减小挡板开度的办法进行调节。在减小挡板开度时并不能改变风机的流量E压头特性曲线，而是人为的增加通道阻力。挡板调节的经济性很差，所以一般不采用这种调节方式。进口导叶调节是通过改变风机入口的气流方向来改变风机的特性曲线。离心式风机的这种调节方式只能向着流量和压头减小的单方向调节。这也使风机的效率降低，但与进口挡板调节相比，其

38、功率消耗要小。由于导叶调节的结构和维护都比较简单，所以是应用最普遍的调节方式。变转速调节是采用液力偶合器、调频电动机等来改变风机的转速，从而改变风机的特性曲线。由于风机在不同的转速下对应的风机效率实际上是一样的，所以这种调节方式是最经济的。大功率的液力偶合器和调频电动机目前国生产的较少，因而在大容量机组上尚无使用先例。采用较多的是用双速（双绕组）电动机来拖动，使风机可在两种转速下运行。这种调节方式不能单独使用，应与导叶联合使用进行调节。在某一负荷之上，风机以高转速运行；当降低到一定负荷时，风机可切换到低转速运行。这样可以弥补由于负荷变化过大而引起风机效率大幅度降低。4.2.3 静叶可调轴流式风

39、机的调节方式和调节性能静叶可调轴流式风机是采用进口导叶调节方式。它与离心式风机不同的是，不仅能向减少流量、压头的方向调节，也可在一定围反向调节。就是借助进口导叶反向调节所获得的负旋绕来增加流量和压头，这样可以采用比流量、压头最大值稍低的参数进行风机的选型，使该工况点位于风机效率的最高点，使低负荷时的风机效率相对降低少一些。运行实践表明，静叶可调轴流式风机对叶轮进口气流条件不敏感，可以采用简单进口导叶调节方式来获得较好的调节性能。在一样条件下，静叶可调轴流式风机可在较大负荷变化围获得较高的平均效率。静叶可调轴流式风机的调节特性优于离心式风机的调节特性。4.2.4 三种型式风机调节性能的比较离心式

40、风机和动叶可调轴流式风机的等效率曲线均为椭圆形，动叶可调轴流式风机的等效率曲线的长轴与系统阻力曲线基本平行，而离心式风机的等效率曲线的长轴与系统阻力曲线基本垂直。静叶可调轴流式风机的等效率曲线为圆形，其最高效率低于动叶可调轴流式风机。由此看出，静叶可调轴流式风机在变负荷运行时，与离心式风机一样，效率降低较快；动叶可调轴流式风机的高效率区域较广。因而在变负荷时，动叶可调轴流式风机具有最佳的调节特性，静叶可调轴流式风机次之，离心式风机最差。4.3 各类引风机的特点目前，大型电站引风机国可以选择型式大致有:动叶可调轴流风机、解叶可调轴流风机、双速离心风机、定速离心风机。动叶可调轴流风机，有一套液压调

41、节系统，可以在运行中调节动叶片的安装角，改变风机特性使之与运行工况相适应。风机较为轻巧，但转子外沿线速度较高，风机转速较高。4.3.1 动叶可调轴流风机由于有一套液压调节系统，结构上比较复杂，风机初投资较高。动叶可调轴流风机效率曲线近似呈椭圆面，长轴与烟风系统的阻力曲线基本平行，风机运行的高效区围大，调节性能好。风机耗功少，运行费用低。动叶可调轴流风机压力系数小，故风机达到一样风压时需要的转子外沿线速度高，作为引风机，含尘气流对叶轮的磨损问题比其它型式的风机要大些，不作耐磨处理时，一般只能承受150mg/Nm的含尘量。为了提高叶片的使用寿命，可采用钢叶片表面喷焊耐磨层的措施。叶片经过耐磨处理后

42、，含尘量应不高于300-35omg/Nm3。虽然动叶可调轴流风机有一套复杂的液压调节机构，但从国运行的300MW、600MW动叶可调轴流风机来看，其可靠性较高，检修工作量并不大。需要经常检修维护的部件主要是动叶片，动叶可调轴流风机的动叶片与轮毅是螺栓连接，叶片更换相对于其它型式风机简单得多。液压系统主要是液压缸密封件的检修维护、油系统漏油问题的解。动叶可调轴流风机，攻角约大，翼背的周界约大，则升力约大，风机的压差约大，风量则小。当叶片攻角达到临界值时，气体将离开翼背的线型而发生涡流，此时风机压力大，风量下降，产生失速现象。4.3.2 静叶可调轴流风机静叶可调轴流风机的叶轮子午面流道，沿着流动方

43、向急剧收敛，气流速度迅速增加获得动能，并通过后导叶、扩压器将部分动能转换成努压能，扩压器的设计是风机性能的关键。风机对叶轮人口条件不太敏感，采用简单的人口导向器调节方式可以获得较好的调节性能。风机结构比较简单，转速比动叶可调轴流风机低。简单地说，静叶可调轴流风机在结构复杂性和性能表现上都介于动叶可调轴流风机和离心风机之间。静叶可调轴流风机结构上较简单，风机初投资较低。4.3.3 定速离心风机和双速离心风机离心风机结构简单，运行可靠，耐磨性比轴流风机好，但大型风机较为笨重。风机的调节方式有进口导叶调节、进口挡板调节和变转速调节三种型式。进口导叶调节是通过改变风机人口气流方向改变风机的特性曲线，其

44、效果比静调风机人口导向器的调节效果差。进口挡板调节，则不改变风机特性曲线，靠人为增加系统阻力的方法调节风量，是最简单但最不经济的调节方式。变转速调节是通过变速电机或液力偶合器的手段改变风机转速，使风机效率在负荷变化时仍保持稳定的高效率。此种调节手段效果最好(甚至比轴流风机还要好)，但目前变速电机和液力偶合器价格太贵，国变速电机制造技术尚不过关，在大型电站风机上还不具备使用条件，至多只能采用双速电机的方法改善风机的性能。而风机的调节，在条件许可时，宜优先采用导叶调节方式。大型离心风机尺寸、重量大，这给制造、运输、安装和检修都带来了一定的困难。而且耗费材料量大，风机初投资高。离心风机效率曲线近似呈椭圆面，短轴与烟风系统的阻力曲线基本平行，风机运行的高效区窄，调节性能相对差些。可以简单的说：静叶可调轴流风机在运行效率、投资、维护等方面的都介于离心式风机和动叶可调轴流风机之间。表2.1 三种风机性能特点的比较性能参数型式离心式静叶可调式动叶可调式结构简单、尺寸大、重量大比较简单含液压调节系统，复杂耐磨性较好含尘量400mg/m3含尘量150mg/m3调节方式1. 进口导