太阳集团通风降温系统
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屋顶排风机_风机选型计算公式我国自行研发的数控励磁调速技术日
一、风机选型的基本知识：
1、标准状态：指风机的进口处空气的压力P=101325Pa，温度t=20℃，相对湿度φ=50%的气体状态。
2、指定状态：指风机特指的进气状况。其中包括当地大气压力或当地的海拔高度，进口气体的压力、进口气体的温度以及进口气体的成份和体积百分比浓度。
3、风机流量及流量系数
3.1、流量：是指单位时间内流过风机进口处的气体容积。
用Q表示，通常单位：m3/h或m3/min。
3.2、流量系数：φ=Q/（900πD22×U2）
式中：φ：流量系数 Q：流量，m3/h
D2：叶轮直径，m
U2：叶轮外缘线速度，m/s（u2=πD2n/60）
4、风机全压及全压系数：
4.1、风机全压：风机出口截面上的总压与进口截面上的总压之差。用PtF表示，常用单位：Pa
4.2、全压系数:ψt=KpPtF/ρU22
式中, ψt:全压系数 Kp:压缩性修正系数 PtF:风机全压,Pa ρ:风机进口气体密度,Kg/m^3 u2：叶轮外缘线速度，m/s
5、风机动压：风机出口截面上气体的动能所表征的压力，用Pd表示。常用单位：Pa
6、风机静压：风机的全压减去风机的动压，用Pj表示。常用单位：Pa
7、风机全压、静压、动压间的关系：
风机的全压（PtF）=风机的静压（Pj）+风机的动压（Pd）
8、风机进口处气体的密度：气体的密度是指单位容积气体的质量，用ρ表示，常用单位：Kg/m3
9、风机进口处气体的密度计算式： ρ=P/RT
式中：P：进口处绝对压力，Pa R：气体常数，J/Kg·K。与气体的种类及气体的组成成份有关。
T：进口气体的开氏温度，K。与摄氏温度之间的关系：T=273+t
10、标准状态与指定状态主要参数间换算：
10.1、流量：ρQ=ρ0Q0
10.2、全压：PtF/ρ= PtF0/ρ0
10.3、内功率：Ni/ρ= Ni0/ρ0
注：式中带底标“0”的为标准状态下的参数，不带底标的为指定状态下的参数。
11、风机比转速计算式： Ns=5.54 n Q01/2/(KpPtF0)3/4
式中： Ns：风机的比转速，重要的设计参数，相似风机的比转速均相同。 n：风机主轴转速，r/min
Q0：标准状态下风机进口处的流量，m3/s Kp: 压缩性修正系数 PtF0: 标准状态下风机全压,Pa
12、压缩性修正系数的计算式：
Kp=k/（k－1）×[（1+p/P）(k－1)/k－1]×(PtF/P)－1
式中:PtF:指定状态下风机进口处的绝对压力,Pa k:气体指数,对于空气,K=1.4
13、风机叶轮直径计算式： D2=（27/n）×[KpPtF0/（2ρ0ψt ）]1/2
式中:D2:叶轮外缘直径,m n:主轴转速：r/min Kp：压缩性修正系数 PtF0：标准状态下风机全压，单位：Pa
ρ0：标准状态下风机进口处气体的密度：Kg/m3 ψt：风机的全压系数
14、管网：是指与风机联接在一起的，气流流经的通风管道以及管道上所有附件的总称。
15、管网阻力的计算式：Rj=KQ2
式中: Rj:管网静阻力,Pa
K:管网特性系数与管道长度、附件种类、多少等因素有关，确定其值的方法通常采用：计算法，类比法和实际测定法。
Q：风机的流量，m3/s
16、常见压力单位间的换算关系：
1毫米水柱（mmH2O）=9.807帕(Pa)
17、大气压力与海拨高度间近似关系： P=101325－（9.4～11.2）H
式中:P：大气压力Pa H：海拨高度：m
二、 选型实例（仅举一例）
为2T/h工业锅炉选择一台引风机。已知最大负荷时所需风机性能参数及相应的进气条件，如下：
流量：Q=6800 m3/h ，进口温度：t1=200℃
全压：PtF=2010 Pa ， 进口绝对压力P=96000 Pa
解：1、每秒钟流量：Qs=6800/3600= 1.89 m3/s
2、指定条件下空气密度：ρ=P/RT=96000/（287×（273+200））=0.707 Kg/m3
3、换算为标准状态下的全压： PtF0=PtF×ρ0/ρ=2010×1.2/0.707=3412 Pa
4、选定风机主轴转速：n =2800 r/min
5、计算压缩性修正系数：
Kp=K/（K－1）[（1+PtF/P）((k－1)/k)－1]×(PtF/P)－1
=1.4/(1.4－1) ×[(1+2010/96000)(1.4－1)/1.4－1] ×(2010/96000)－1
=0.9926
6、计算所需风机的比转速：
Ns=5.54 n Q01/2/(KpPtF0)3/4
=5.54×2800×1.89^0.5/(0.9926×3412)3/4
=48
7、选用Y5－48型离心引风机，查得该型风机无因次特性曲线最高效率点参数为：
流量系数：φ=0.1225 全压系数：ψt=0.536 内效率:η=0.835
8、计算叶轮外径：
D2=（27/n）×[KpPtF0/（2ρ0ψt ）]1/2
=（27/2800）×[0.9926×3412/（2×1.2×0.536 ）]1/2
=0.497m
选用Y5－48－11№5C引风机
9、校核内功率：
Ni=PtFQs/1000η=2010×1.89/(1000×0.835)=4.5 KW
电机容量储备系数取为1.3,带传动机械效率取0.95,所需功率为:6.15KW
选用电机为:7.5KW－2极（型号：Y132S2－2）
近日，我国自主研发并获得国家专利的数控励磁调速技术日前在华润水泥企业日产5000吨新型干法水泥生产线2800KW窑尾高温风机上调试成功。该节能改造项目负责人告诉中国水泥网，这是国内首例在2500KW以上高压大功率电机上采用数控励磁调速节能技术，据测算，仅风机改造一项每年就可以为该企业节约电费220余万元。
据悉，此次获得成功应用的数控励磁调速技术是由北京紫御湾科技有限公司自主研发，并拥有完全知识产权的新一代电机节能技术。相对于传统的调速节能技术，新一代数控励磁调速技术更适合6KV以上高压大功率绕线型电机的节能改造，尤其在水泥行业节能效果显著。与传统的电机节能技术相比，该技术对电网不产生高次谐波，并具有高效节能、性能稳定可靠、运行维护方便等特点。从实际应用情况来看，在节能投入、节能效益、对运行环境的要求、设备维护量及维护费用等方面都具有明显优势。记者在采访中还了解到，该技术自2005年起已成功应用在多家水泥企业功率在400KW-2000KW的电机上，两年来运行平稳，节电率在20%—50%之间。
近年来，我国国民经济持续快速增长，但单位GDP能耗一直居高不下，因此，节能减排工作越来越受到国家各级政府的重视。在刚刚结束的十七大上，党中央明确提出要建设和发展生态文明，基本形成节约能源资源和保护生态环境的产业结构、增长方式、消费模式。有关专家在接受记者采访时表示，我国能源大多是以电能方式消耗的，而在国家总用电量中，有35%-40%是高压电动机消耗的。该专家进一步指出，在水泥、石油、化工、电力、冶金等高耗能行业，大功率电机设备所占的比例较大，因此做好电机设备，特别是大功率电机设备的节能工作无疑成为这些行业乃至全国“节能减排”工作的“重中之重”。数控励磁调速技术在高压大功率电机上的成功运用，标志着我国高耗能企业高耗电的状况有望得到改变，在为高耗能企业带来巨大经济效益的同时，也将产生良好的社会效益！
一、概述
中央空调循环水系统一般分为三部分，即循环水系统、冷冻水系统、采暖水系统。循环冷却水多为开式，冷冻水与采暖水为封闭式；目前，高层建筑或封闭式厂方的冷冻水与采暖水多为同一系统，在夏季走冷冻水，在冬季走采暖水。这三套循环水系统各有特点，但存在同一问题：结垢、腐蚀和生物粘泥，如不进行适当的处理，势必会引起管道堵塞，腐蚀泄漏、传热效率大为降低等一系列问题，影响整个空调系统的正常工作。
多年来，我们对中央空调用水情况作了广泛的调查，综合起来看现中央空调水系统的用水分为三类，即未经过任何处理的自来水、软化水和去离子水。水中对设备主要产生影响的因素分别为碱度、PH值、Cl-、氧含量等。自来水因地区不同而水质变化较大，在水的循环过程中，硬度和碱度是造成结垢的主要因素，而Cl-、低PH值、溶解氧是造成腐蚀的罪魁祸首。
在自来水中这两种危害同时存在，只是由于水质差异，危害的主副性有所区别；相对腐蚀而言，结垢性离子Ca2+、Mg2+、碱度为保护性离子，软化水正是由于去除了这些离子，增加了Na+、Cl-等腐蚀性离子，从而加重了设备的腐蚀，所以说软化水虽然避免了结垢问题，却加重了腐蚀，这种现象会随着时间推移而显露出来。如大港开发区某空调系统一年就出现腐蚀穿孔现象，可见软化水腐蚀性的强弱。去离子水相对地说即去除了结垢因素，也去除了腐蚀因素，但实际上并非如此，同样，去离子水中虽然不存在结垢性离子和腐蚀性离子，但却并未除去水中的溶解氧，初始时，腐蚀速度较慢，有一个逐渐加速过程，最终会导致同前两种水一样的红水现象（封闭式系统）。
空调水处理的必要性主要有以下三点:
一是延长管线和设备的使用寿命。如果在主要管线和设备上发生的泄露时，或在敷设管道上发生了泄露时，更换维修，不但要花费较大的费用，而且，在实施时存在着许多困难。空调系统水处理的必要性就在于使管线和设备达到设计的使用寿命。下表中数据可说明水处理的重要性；
二是节能。当结垢和腐蚀产生锈垢堆积物，都会导致传热效率下降，为达到设定效果，必须加大能量消耗同时还会造成缩短设备的使用寿命。在敞开式循环水系统中，采用水处理技术还会节省大量的补充水；
三是创造稳定舒适的工作和生活环境，保证中央空调系统稳定正常运行;
注：1：预防处理是指为预防危害发生而进行水处理；事后处理是指危害发生后进行水处理；实际使用年限指设备破旧而更换的时间。
2：本数据来自日本“建筑业协会”统计，而中国还未有有关统计数据。
二、中央空调循环冷却水处理
中央空调循环冷却水基本使用自来水。多年来，由于水系统结垢和腐蚀造成机组功能下降、使用寿命降低、能耗增加，业主长期处于设备、管线维修的局面。为改变这种状况，水磁化器被引入中央空调水系统。实践证明，使用这种设备处理能力有限，不成功的报导很多。上世纪80年代中期在工业的冷冻水系统引入工业循环冷却水处理技术后非常成功，这就是循环冷却水化学水处理技术。该技术是向水中投加水质稳定剂——包括分散剂、阻垢剂、缓蚀剂、杀菌剂等。是通过化学方法，使水中结垢型离子稳定在水中，其原理是通过螫合、络合和吸附分散作用，使Ca2+、Mg2+稳定地溶于水中，并对氧化铁、二氧化硅等胶体也有良好的分散作用，本法是目前空调水处理使用最为普遍的一种方法，也是在工业循环水处理中应用面最广、技术最成熟的一种方法，实践证明是有效而经济的方法。
1.缓蚀阻垢处理
过去使用以聚磷酸盐为主体的缓蚀剂，但是，如果冷却水系统在水高浓缩倍数下进行，由于磷酸盐会大量的附着在金属的表面上，反而引起结垢的危害，并且，聚磷酸盐会水解生成正磷酸盐，生成磷酸盐垢。后有磷酸盐和聚合物类阻垢剂的复合药剂，即使冷却水被高度浓缩，仍能充分发挥缓蚀和阻垢效果。最近几年来新的合成药剂不断出现，效果越来越好，具体的使用与水质条件有关，浓度一般为100ppm左右。
加药剂处理后的有关国标：
污垢热阻<4.0×10-4mk/s
碳钢缓蚀率<0.125mm/y
铜缓蚀率<0.005mm/y
2.粘泥的处理
粘泥是水中藻类和细菌类增殖后，与从大气中洗涤出的灰尘等杂质构成的具有粘着性的软泥质的物质，这些粘泥物在管壁会影响水的流速、流量，附着在换热器管壁就要影响热交换能力，另外还会造成微生物对金属器壁的腐蚀，所以必须进行杀菌,整体厂房降温通风，粘泥抑制剂一般使用杀生剂。通常，杀生剂为氧化型与非氧化型杀生剂轮流交替使用，以防菌藻产生抗体。由于空调水系统多处于闹市区人员集中，杀生剂使用要求较高，首先无味并对人体无毒且杀菌效果好，如氯气就不能在空调系统中使用。
3.水质管理
3.1 浓缩倍数管理
对空调循环冷却水系统来说，贮水量相对循环量的数值太小，因为空调冷却水设备的运行负荷往往变动较大，外界环境变化也大（如昼夜温差、湿度等），即使进行一定的强制排污，冷却水的浓缩倍数仍在变化，甚至变化较大。所以现场控制难度较大，因此，在水处理时，为了使冷却水的水质维持一定的范围内，需要建立自动浓缩和加药管理系统。
由于水浓缩时，水中的各种离子随之浓缩，而电导正是反应水中离子浓度多少的数值，浓缩倍数与电导的增长基本上成正比，当水浓缩一倍时，电导浓缩0.93—0.98倍，所以一般采用浓缩倍数为3时水的对应电导率作为控制值，电导仪与电磁阀相联，同时与自动计量泵相联，当水浓缩倍数过高时，则电磁阀启动进行排污，同时加药泵启动，补入相应的被排污水带走的药量，这一套自动系统根据条件不同而需费用为2—5万元不等，所以很快被用户迅速接受。
自动化的采用，使空调冷却水循环系统管理大为简化，实现了现场无人操作，只需每月进行一次或两次取样分析，适当调整控制条件，使现场操作准确无误，为进行化学水处理提供了很好的条件。
3.2 药剂浓度的管理：
平时，水处理药剂若不维持在一定浓度上，则不能充分发挥效应。而过量加药造成经济上的浪费，因此，加药要及时适量。目前，空调水系统加药一般分为两类，一是采用自动加药装置；二是根据计算量而采用连续滴加方式，这种方式也可保证水中药量浓度在有效范围内。
在小型风力发电设备中，蓄电池是重要的辅助设备之一。蓄电池在直流发供电系统中起着贮存电能和稳定电压的重要作用。
一、蓄电池容量的确定
蓄电池容量配置的是否合理，直接影响风力发电的各项技术经济指标。容量选的小了，多风时发出的富余电量得不到充分储存。容量选的太大，一则增加投资；二则蓄电池可能会长期处于充电不满状态，将会影响蓄电池的效率和使用寿命。表一为蓄电池在风力发电设备中所占投资情况。
一般常规充电是“两阶段恒电流充电”，此法既不浪费电力，充电时间短，对延长蓄电池使用寿命有利，同时计算蓄电池容量也容易得多。风力发电的情况，则不同于常规充电。
由于风速经常变化，电机输出的电流时大时小，时有时无，这样蓄电池充电电流和所需充电时间就很难确定。针对这种实际情况，我们采用如下两种计算方法来确定配置蓄电池容量。
1.电量平衡计算法。
计算步骤如下：
a.根据当地气象部门提供的风速资料，以十天为一时度，逐旬分别统计风机起始工作风速至停机风由范围内的不同风速发生小时数。
b.根据选用的风力发电机的P＝f(V)特性曲线和风速资料，计算—台机逐旬所能发出的电量，并绘出其全年发电量过程曲线。图—是根据内蒙察右后旗的风速资料计算绘制的商都牧机厂ED1.5～100型风机的年发电量过程线。计算得出该机在当地的风况下，年发电量为276度。从过程线看出各旬的发电量变化很大，最多的四月下旬为19度，最少的二月下旬仅0.95度、相差近20倍，说明配置蓄电池进行储能调节是必要的。
C根据用电信况，计算出逐旬的用电量，并给出全年用电量过程线。附图中虚线所示。
d.比较发电量和用电量过程线，以发电少于用电差值最大的时段(图中斜线部分)的电量来确定所需蓄电池容量。图中差值最大的电量为2。3度。需配置2300伏安时电池，实际选用12伏48安时蓄电池4块。总容量2304伏安时。
2.经验计算法
根据我们试点的经验，在察右后旗、商都地区的风况下，也可采用以下公式简便估算所需电池容量。即
式中：Q——所需配置蓄电池容量(安时)；
p——负载功率(瓦)；
t——日用电小时数；
U——标准蓄电池电压(一般为12伏)；
n——电池储备周期系数；(根据风况而确定，一般取3～8天)
K——放电控制系数、(取0.75～0.8)
上式考虑了：①用电设备的额定功率，②当地气象情况，即无风期平均时间，⑧为了防止蓄电池过放电，放电应控制在一定程度。
仍以察右后旗为例，安装一台100瓦机，供3户用电，每户装设12伏15瓦的灯泡2只平均每天照明5小时，计算所需配置的蓄电池容量。(储备系数取6，放电控制系数取0.8)代入公式得：
选用6块l 2伏48安时蓄电池，总容量288安时。
确定标准电池时，必须注意：蓄电油组的容量应能安全接受风力发电机输出的最大电流强度Imax。
二、蓄电池的运行方式
1.全充全放制。即风机集中安装，集中充电，电瓶分散到户，每户两块电瓶轮换使用。
风力发电是受风制约的，尤其是对小型风机更为明显。在村内风小，风机必须集中安装在村外，架线又有困难的农村、浩特，适合采取这种方式。风机可以架设在风能较佳的场地上，得以充分利用风能。电瓶轮换使用能保证满充满放。缺点是：
①所需电瓶较多，增大投资和电度成本。②电瓶使用效率较低(约40%左右)。③电池的充放电轮换频繁，使用寿命较短。 ④经常来回搬运电瓶给用户造成麻烦，且容易碰坏电瓶；搬运不慎，电解液容易外漏，会造成电瓶缺液或烧坏衣服。
2.半浮充电运行方式。就是风机(直流发电)和电瓶并联供电的工作方式。不用电时(白天)，由风机发电向蓄电瓶充电；无风时，由蓄电池向负载供电；有风时，由风机发电浮充蓄电瓶并供电。这种方式多用于单机1～3户使用，配置的莓电瓶容量较少，投资也相应减少。采用半浮充制蓄电池的寿命一般此全充全放制长些，蓄电池的使用效率约50%左右。
3.全浮充制。把电瓶集中安装在充电间，将电池组和风力发电机并接在负载回路上，使电池常期处于小电流充电中。风机在向负载供电时，风速波动引起的电压波动，通过蓄电池组起到了稳定作用，保证了正常供电。这种运行方式电池使用寿命比以上两种方式都长，而且所需的蓄电池容量大为减少，电能效率提高，简化了电池维护，整个供电设备效率可达到60—70%。察右后旗韩勿拉风力发电站就是采用这种方式进行工作的。
三、蓄电池的类型选择
蓄电池有多种类型，目前，风力发电普通采用于荷铅酸蓄电池。这种电池灌液后，经过30分钟，待液温为l 5℃时即可使用，不需要进行初充电,玻璃钢屋顶风机。对刚刚安装风力机，又不具备初充电条件的偏远地方，立即可以用电，是很优越的。这种电池的缺点是体积和重量较大，搬运不方便。市场销售的铝酸蓄电池多是机动车启动用电池，其极板结构和制造特点，使用在风力发电的充放运行条件下，是不适合的，使用命短，一般只有2～3年左右。在容量较大的风力发电站中，最好采用固定型防酸隔爆式铅蓄电池，这种电池具有容量大，电液比重较低(15℃时约在1.21左右)，减少对极板和隔板的腐蚀，可延长蒸发时间，还有防渗漏措施，减少了对地的放电。
碱性蓄电池体积小。重量轻，使用寿命可达15年左右，在我区也有少量使用。碱性电池寿命虽然比酸性电池长5—7倍，但其价格却高出酸性电池10几倍。从经济上考虑，我们认为在小型风力发电中还是使用于荷铅酸蓄电池较有利,钢结构屋顶风机。
四、影响蓄电池使用寿命的原因
1.在充电过程中，随着充电时间的增加，电池电动势E也相应地在增大。到充电终期，若端电压V充不变，电池电动势E达到与V充相等时，即电池内阻Y池也降到很小，则I充也应很小。这是电池本身所需要的正确充电方法。
而风力发电在充电中，没有稳定的较长时间的连续充电电流，不能按照一定的充电率进行充电，而是由风的大小来主宰着充电电压的高低，甚至在充电终期会出现电流过大，不仅要多损耗发电机发出的电能，而且由于电液强烈沸腾，冒气过甚，电液温度太高，会使电池极板活性物质受到冲击而加速脱落，从而减少蓄电池的使用寿命。
2.由于用户缺乏有关知识，对电池的正确使用与维护较差，充放电程度掌握不好，常发生过充过放现象，且添补蒸馏水不及时，造成部分极板硫化。或在加液时不注意液温(灌注新电瓶时)，使电池液温升很高，产生过大的冒泡沸腾，运动速度加快，动能增加，将封口胶冲裂，导致极板活性物质过早的脱落，这些是影响寿命的主要原因。
3.电瓶制造质量差，其结构和电气性能不适合风力发电使用条件的要求，也要降低使用寿命。
五、蓄电池的正确使用维护
在小型风力发电个，蓄电池造价占总造价的24～46%，年折旧费占成本总额的50%以上，这是由于蓄电池价格高，使用寿命短所致。因此加强对蓄电池的使用维护，延长其寿命，是十分重要的问题。计算分析说明，电池寿命延长一年，每度电的成本就可以降低0.13元以上。
为了提高蓄电池的使用效率和延长其寿命，在使用中必须做到以下各点：
1.要了解铅酸电池的特点，严格按产品说明书的规定进行使用和维护
2.电液必须用化学纯硫酸与合格的蒸馏水配制，在寒冷的地方，液温在15℃时比重应为1.285。
3.电池液面应高出极板10—15毫米。使用时，发现液面过低就要及时添加蒸馏水。
4.接线前，严格检查电池正负极标志是否正确及单格电池有无反极现象。
5.电池首次注液后使用前，最好进行3～4小时充电，对其使用性能将更有利。非干荷电池必须进行初充电后方可使用。
6.电液温度应保持在20℃左右，即使在充电过程中电液温度也不得超过35℃。特别在冬季要注意防冻。据资料介绍，当电液温在10一35℃的变化范围内，每升高或降低1℃时，蓄电池的容量约相应增大或减小额定容量的0.8%。
7.灌液后，在12小时内未使用，或在使用后又长时间闲置，须按规定充电后再恢复使用。
8.经常旋上注液口胶塞，但要使通气孔畅通，使汽体能够逸出。要保持电瓶干燥清洁，避免电池外自放电。
9.电液比重下降到1。175时，应立即停止使用并进行充电。
10.应使用与电池极注相同材质的电线卡子，若采用铜质材料卡子时，应涂以薄层凡士林或黄油，防止腐蚀。
11.电池上严禁放置金属物件和工具，防止极间短路。
12.充电间不许有明火和装设能产生电火花的电器设备，防止发生火灾。
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