孫志鋒

（中海油惠州石化有限公司，廣東 惠州 516086）

引言：離心式風(fēng)機(jī)是當(dāng)前鼓風(fēng)機(jī)設(shè)備中不可或缺的關(guān)鍵設(shè)備之一，在實(shí)際使用過程中，若電機(jī)超流現(xiàn)象出現(xiàn)不僅會降低鼓風(fēng)機(jī)的使用質(zhì)量，還會縮短離心式風(fēng)機(jī)的使用壽命，現(xiàn)階段，為切實(shí)降低上述問題的出現(xiàn)概率，對離心式風(fēng)機(jī)中電機(jī)超流現(xiàn)象的出現(xiàn)原因以及相應(yīng)的解決措施加以研究，成為了一項(xiàng)極為必要的工作。

一、離心式風(fēng)機(jī)在當(dāng)前機(jī)械設(shè)備中的實(shí)際應(yīng)用

離心式風(fēng)機(jī)是當(dāng)前工業(yè)領(lǐng)域較為常用的一種輔助設(shè)備，其使用目的在于保證使用場所空氣流通情況滿足人們的需要。近年來為切實(shí)降低廢氣、廢水、廢渣等污染物對自然環(huán)境的影響，離心式風(fēng)機(jī)被廣泛應(yīng)用到了化工生產(chǎn)、礦產(chǎn)等行業(yè)的廢物處理過程中，并取得了較好的效果。以離心式風(fēng)機(jī)在丙烯酸及酯裝置廢氣處理裝置中提供焚燒空氣的應(yīng)用情況為例，在進(jìn)行廢氣處理的過程中，在一定溫度下，貴金屬鉑、鈀催化劑會使丙烯酸尾氣和廢水中的揮發(fā)性有機(jī)組分與空氣中氧氣反應(yīng)，形成對環(huán)境無害的二氧化碳和水，從而達(dá)到降低廢物排放到外界環(huán)境中的總量，達(dá)到切實(shí)保護(hù)自然環(huán)境的目的。在該系統(tǒng)中，承擔(dān)著廢水加熱、氣液分離、浄化氣體混合、催化氧化反應(yīng)、回收熱量、將有害的揮發(fā)性有機(jī)物轉(zhuǎn)化為二氧化碳和水等任務(wù)。

二、離心式風(fēng)機(jī)的主要性能參數(shù)

現(xiàn)階段，為保證離心式風(fēng)機(jī)的安全性、穩(wěn)定性、使用性能等因素能夠切實(shí)滿足人們的需要，在保證離心式風(fēng)機(jī)安裝準(zhǔn)確性的同時，相關(guān)工作人員還需要強(qiáng)化對離心式風(fēng)機(jī)主要性能參數(shù)的認(rèn)識，以便在使用過程能夠有效對其經(jīng)常出現(xiàn)的問題進(jìn)行針對性地管理，切實(shí)保證離心式風(fēng)機(jī)的使用效果能夠滿足人們的需要。具體來說，在當(dāng)前離心式風(fēng)機(jī)的實(shí)際應(yīng)用過程中，壓力、轉(zhuǎn)速、流量、功率等指標(biāo)與離心式風(fēng)機(jī)的性能之間存在著直接的聯(lián)系，舉例來說，現(xiàn)階段，在將風(fēng)機(jī)應(yīng)用到相應(yīng)設(shè)備上時，設(shè)備圖紙往往會對風(fēng)機(jī)的機(jī)外余壓參數(shù)加以明確，若相關(guān)工作人員在進(jìn)行風(fēng)機(jī)安裝過程中，忽視了壓力指升壓，那么在設(shè)備實(shí)際工作過程中，其風(fēng)機(jī)系統(tǒng)必然不能滿足設(shè)備的安裝應(yīng)用要求，出現(xiàn)風(fēng)口風(fēng)速不達(dá)標(biāo)、風(fēng)機(jī)壓頭過大等問題[1]。

現(xiàn)階段，假設(shè)風(fēng)機(jī)的全壓為p，流量為Q，有效功率為Ne，風(fēng)機(jī)軸功率（電機(jī)輸出功率）為N軸，轉(zhuǎn)速為n，那么以離心風(fēng)機(jī)歐拉方程為基礎(chǔ)，相關(guān)工作人員可以對風(fēng)機(jī)的軸功率Ne、流量Q、轉(zhuǎn)速n 之間的關(guān)系進(jìn)行推導(dǎo)。具體來說，一般情況下，離心風(fēng)機(jī)的k 值在0.78—0.85 之間，以有限葉片離心式風(fēng)葉歐拉方程（1）為基礎(chǔ)，經(jīng)一系列推導(dǎo)變換后，可以得出電機(jī)的輸入電流公式（2）式中D2指的是葉片的出口直徑；指的是葉片的排擠系數(shù)，反應(yīng)葉片厚度與流道過流面積遮擋程度間的關(guān)系；都是常數(shù)；指的是風(fēng)機(jī)的效率，在設(shè)計(jì)過程中，風(fēng)機(jī)運(yùn)行效率范圍>（0.85—0.95）；CT指的是電機(jī)轉(zhuǎn)矩常數(shù)，與電機(jī)結(jié)構(gòu)參數(shù)相關(guān)；指的是電機(jī)磁通量，若電機(jī)假設(shè)為永磁體電機(jī)，那么 值不變。

三、離心式風(fēng)機(jī)運(yùn)行與系統(tǒng)阻力間的關(guān)系

需要注意的是，在當(dāng)前的風(fēng)機(jī)生產(chǎn)過程中，受生產(chǎn)設(shè)備、生產(chǎn)工藝等因素的限制，風(fēng)機(jī)投產(chǎn)運(yùn)行情況與理論情況之間往往存在著一定的差別，并且在風(fēng)機(jī)的實(shí)際安裝、調(diào)試過程中，人為或者設(shè)備影響因素的存在往往會使得風(fēng)機(jī)的實(shí)際運(yùn)行效率與設(shè)備設(shè)計(jì)效率之間存在一定的差別，進(jìn)而導(dǎo)致電機(jī)因運(yùn)行效率無法達(dá)到最佳工況而出現(xiàn)電機(jī)超流、喘振、噪聲增大等問題，嚴(yán)重情況下，還會因超流現(xiàn)象的存在致使電機(jī)出現(xiàn)跳閘、損毀等問題?，F(xiàn)階段，為切實(shí)降低上述問題的出現(xiàn)概率，相關(guān)工作人員需要加強(qiáng)對離心式風(fēng)機(jī)運(yùn)行與系統(tǒng)阻力之間的關(guān)系。

（一）風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)阻力曲線

在當(dāng)前的離心式風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)過程中，系統(tǒng)阻力可以近似看作是機(jī)外余壓的變化，在風(fēng)機(jī)的實(shí)際設(shè)計(jì)過程中，其特性曲線是一條不規(guī)則的拋物線，若實(shí)際生產(chǎn)出的風(fēng)機(jī)系統(tǒng)阻力偏離了風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)阻力曲線，那么會導(dǎo)致風(fēng)機(jī)的運(yùn)行工況點(diǎn)的偏離。同時，若風(fēng)機(jī)性能曲線上的工況點(diǎn)與最佳運(yùn)行區(qū)間偏離現(xiàn)象過于嚴(yán)重，那么風(fēng)機(jī)不可避免地會出現(xiàn)一系列的負(fù)面運(yùn)行現(xiàn)象。

（二）風(fēng)機(jī)的功率與效率

從理論上講，風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)運(yùn)行工況點(diǎn)與其最高功率點(diǎn)工況應(yīng)處于一致的狀態(tài)，風(fēng)機(jī)的效率應(yīng)為其有效功率與軸功率之比，其有效功率分贏了風(fēng)機(jī)的工作經(jīng)濟(jì)性，若風(fēng)機(jī)的前向葉片風(fēng)機(jī)效率在0.6—0.65 的范圍內(nèi)，后向葉片風(fēng)機(jī)的效率范圍在0.8—0.9 的區(qū)間內(nèi)，那么可以假設(shè)風(fēng)機(jī)的效率有效點(diǎn)值為65.2%。那么風(fēng)機(jī)的靜壓內(nèi)效率（3），式中，指的是風(fēng)機(jī)的靜壓；風(fēng)機(jī)的全壓內(nèi)效率（4），式中的指的是風(fēng)機(jī)的全壓。對上述公式進(jìn)行整理，可以得到（5），從公式中可以了解到現(xiàn)階段，風(fēng)機(jī)的全壓內(nèi)效率與靜壓內(nèi)效率是風(fēng)機(jī)空氣動力設(shè)計(jì)的主要指標(biāo)，可以用來判斷風(fēng)機(jī)內(nèi)部空氣流動的質(zhì)量[2]。

（三）風(fēng)機(jī)的特性曲線與最佳工況

在當(dāng)前風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)分析過程中，風(fēng)機(jī)的特性曲線是一種用來表示風(fēng)機(jī)主要性能參數(shù)關(guān)系的曲線形式，一般情況下，風(fēng)機(jī)性能曲線有5 條，分別是全壓—流量曲線、靜壓—流量曲線、軸功率—流量曲線、效率—流量曲線、靜壓效率—流量曲線。風(fēng)機(jī)在轉(zhuǎn)速n 一定的情況下，效率與風(fēng)量之間存在著直接的關(guān)系，并且效率最高值點(diǎn)對應(yīng)的風(fēng)量、風(fēng)壓、軸功率共同構(gòu)成了風(fēng)機(jī)的最佳工況，因此，現(xiàn)階段，在進(jìn)行風(fēng)機(jī)選擇的過程中，相關(guān)工作人員需要保證風(fēng)機(jī)的實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)效率在0.9 以上，同時，這一范圍也是風(fēng)機(jī)的經(jīng)濟(jì)適用區(qū)。

圖3 中的橫坐標(biāo)指的是風(fēng)量，縱坐標(biāo)指的是風(fēng)壓，從圖中可以了解到，風(fēng)機(jī)在轉(zhuǎn)速固定的情況下，風(fēng)量、風(fēng)壓參數(shù)存在著極大的差異，并且參數(shù)的最大值由風(fēng)機(jī)的性能決定。同時，這些參數(shù)交匯點(diǎn)可以構(gòu)成一條曲線，對曲線進(jìn)行分析可以了解到，風(fēng)量越大，風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓越小?，F(xiàn)階段，在明確風(fēng)機(jī)中各參數(shù)之間的關(guān)系后，相關(guān)工作人員可以明確了解到在系統(tǒng)阻力發(fā)生變化后，風(fēng)機(jī)工況變化極大。比方說，若在風(fēng)機(jī)正常工況下，關(guān)閉或者調(diào)小其回風(fēng)口閥門，那么系統(tǒng)的阻力將會增大，系統(tǒng)的機(jī)外余壓將會隨之增大，風(fēng)機(jī)輸風(fēng)量將會減少，并且當(dāng)變量超過風(fēng)機(jī)最佳運(yùn)行工況區(qū)間后，其總效率同樣會變小，進(jìn)而導(dǎo)致風(fēng)機(jī)的軸功率增大，長時間處于這種運(yùn)行狀態(tài)下，那么風(fēng)機(jī)將會出現(xiàn)過載超流現(xiàn)象，燒毀電機(jī)。

四、降低電機(jī)超流現(xiàn)象出現(xiàn)概率的方法

現(xiàn)階段，為避免電機(jī)因超流現(xiàn)象的出現(xiàn)而發(fā)生燒毀的問題，相關(guān)工作人員可以通過在風(fēng)機(jī)安裝前對其參數(shù)進(jìn)行復(fù)核、改造管網(wǎng)系統(tǒng)、找出風(fēng)機(jī)工況最佳效率點(diǎn)等方式，保證風(fēng)機(jī)的工況性能能夠達(dá)到最佳。

（一）安裝前進(jìn)行風(fēng)機(jī)參數(shù)復(fù)核

在當(dāng)前空氣鼓風(fēng)機(jī)安裝風(fēng)機(jī)選型前，為保證空氣鼓風(fēng)機(jī)的系統(tǒng)阻力安全余量預(yù)留情況能夠適應(yīng)風(fēng)機(jī)的實(shí)際性能，相關(guān)工作人員需要依據(jù)設(shè)計(jì)圖紙上的管路以及鼓風(fēng)機(jī)現(xiàn)場裝配情況對風(fēng)機(jī)的參數(shù)進(jìn)行復(fù)核，在保證機(jī)外余壓參數(shù)合適的情況下，進(jìn)行風(fēng)機(jī)安裝，從而保證空氣鼓風(fēng)機(jī)項(xiàng)目調(diào)試以及系統(tǒng)聯(lián)動階段的順利性。具體來說，風(fēng)管最不利段的總壓力損失等于沿程損失與局部損失之和，在實(shí)際計(jì)算過程中，其公式為（6），式中，指的是總壓力損失；Rm指的是風(fēng)管單位長度摩擦阻力，在低風(fēng)速情況下，其取值范圍在0.8—1.5Pa/m 之間，l 指的是風(fēng)管最不利管段的總長度；k 指的是局部阻力與摩擦阻力損失之比，在局部配件較少時，k的取值范圍在10—20 之間，在局部配件較多時，其取值范圍在3.0—5.0之間。此外，將總壓力損失加大10%，將會得到風(fēng)機(jī)機(jī)外余壓。在當(dāng)前的鼓風(fēng)機(jī)實(shí)際安裝過程中，相關(guān)工作人員需要保證所選風(fēng)機(jī)機(jī)外余壓超過計(jì)算得出機(jī)外余壓。同時，現(xiàn)階段，相關(guān)工作人員在及西寧風(fēng)管管理優(yōu)化工作時，需要提升對預(yù)估算結(jié)果的重視程度，即在選擇設(shè)備的機(jī)外余壓遠(yuǎn)超過所需機(jī)外余壓后，那么在相關(guān)工作人員則需要在優(yōu)化過程中盡量避免簡化風(fēng)管管路的情況出現(xiàn)；若選擇的設(shè)備機(jī)外余壓比所需機(jī)外余壓小時，那么相關(guān)工作人員則需要在進(jìn)行優(yōu)化的過程中及時調(diào)整管路的參數(shù)。

（二）管網(wǎng)系統(tǒng)的改造

在當(dāng)前的鼓風(fēng)機(jī)實(shí)際安裝過程中，若安裝現(xiàn)場的情況不適合對風(fēng)機(jī)的性能參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，那么相關(guān)工作人員可以通過對鼓風(fēng)機(jī)管網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整的方式，降低離心式風(fēng)機(jī)電機(jī)超流問題的出現(xiàn)概率。具體來說，在進(jìn)行鼓風(fēng)機(jī)管網(wǎng)系統(tǒng)調(diào)整的過程中，考慮到當(dāng)前風(fēng)機(jī)在進(jìn)行機(jī)外余壓設(shè)計(jì)過程中必然完成了安全系數(shù)的設(shè)計(jì)工作，因此，風(fēng)機(jī)在運(yùn)行過程中不可避免地會出現(xiàn)工況點(diǎn)偏離現(xiàn)象。因此，在不能對風(fēng)機(jī)性能參數(shù)加以調(diào)整的情況下，相關(guān)工作人員可以通過在鼓風(fēng)機(jī)的送風(fēng)處添加一個電控風(fēng)量調(diào)節(jié)閥，在減小鼓風(fēng)機(jī)出風(fēng)截面面積的同時，提升管網(wǎng)系統(tǒng)的阻力，但需要注意的是，經(jīng)過這種處理方式處理后的鼓風(fēng)機(jī)，在系統(tǒng)風(fēng)速加快的同時，其噪聲也會隨之增大，面對這種情況，相關(guān)工作人員可以通過為鼓風(fēng)機(jī)安裝消聲器分方式，降低風(fēng)管系統(tǒng)的動能，降低其空氣流速。同時，相關(guān)工作人員還可以通過調(diào)節(jié)電控閥的方式，在控制系統(tǒng)阻力的同時，監(jiān)測系統(tǒng)風(fēng)量、風(fēng)速以及電機(jī)電流等情況，從而達(dá)到保證風(fēng)機(jī)工況回到最佳效率點(diǎn)的目的。

（三）風(fēng)機(jī)工況最佳效率點(diǎn)

在當(dāng)前空氣鼓風(fēng)機(jī)的安裝過程中，為進(jìn)一步鼓風(fēng)機(jī)的性能，鼓風(fēng)機(jī)生產(chǎn)廠家可以加強(qiáng)與離心式風(fēng)機(jī)生產(chǎn)廠家之間的溝通，令風(fēng)機(jī)生產(chǎn)廠家提供風(fēng)機(jī)的相關(guān)參數(shù)，并且在鼓風(fēng)機(jī)實(shí)際生產(chǎn)前，依據(jù)自身的實(shí)際情況以及當(dāng)前生產(chǎn)技術(shù)水平，對鼓風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)圖進(jìn)行次微調(diào)或者管路改造，并且在風(fēng)機(jī)到達(dá)鼓風(fēng)機(jī)生產(chǎn)廠后，依據(jù)風(fēng)機(jī)的實(shí)際情況對鼓風(fēng)機(jī)與風(fēng)機(jī)進(jìn)行二次微調(diào)或者管路改造，保證當(dāng)風(fēng)機(jī)安裝過程中其工況點(diǎn)始終處于有效運(yùn)行區(qū)間內(nèi)。

結(jié)論：總而言之，為保證離心式風(fēng)機(jī)能夠在當(dāng)前的實(shí)際應(yīng)用過程中始終處于保持穩(wěn)定可靠的工作狀態(tài)，相關(guān)工作人員不僅需要明確風(fēng)機(jī)的實(shí)際性能參數(shù)，并依據(jù)其具體應(yīng)用需要對其性能進(jìn)行有效的調(diào)整，還需要在明確風(fēng)機(jī)實(shí)際應(yīng)用環(huán)境的情況下，為其擬定合適的工程組合計(jì)劃，以便降低電機(jī)出現(xiàn)超流、噪聲等問題的概率。