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技术知识

风机的转速越高真的越不安全吗?

  风机是利用电能驱动电机,进而把机械能转换成流体动能从而传送流体的机械,很明显,风机属于典型的旋转通用机械。风机是国民生产过程中必不可少的设备,应用广泛,几乎覆盖国民经济的各个行业。由于风机所起的重要作用,其选型、设计和应用得到各行业的重视。

  风机既然是旋转机械,那么风机的转速是风机设计中的重要参数,这些年,对风机转速的选择在某些行业还是存在一些争议,本文就讨论一下风机的转速到底如何确定比较合理。


  由于风机是由电机拖动的,从大的方面来讲,由于电机设计的特殊性,风机的转速要取决于电机的标准设计转速。

  电机的转速与电源的频率、电机的磁极对数有关系,计算公式如下:

  n=60f/p

  n:转速

  f:电源频率

  p: 电机的磁极对数

  在我们国家,电源的频率都是50Hz,因此电机的转速可以按下面公式计算:

  n=3000/p

  电机的转速与电机的磁极数的对应关系见下表:

磁极数

2

4

6

8

10

转速 rpm

3000

1500

1000

750

600

  因此,风机的转速只能按照上面电机的不同档来选择,当然,变频的电机另当别论。我们这里谈的是风机的最高设计转速。


风机的转速对风机的性能有啥影响?

  根据风机比例定律,风机的流量与转速成正比,风机的压力与转速的平方成正比,风机的轴功率与转速的立方成正比,因此,风机的转速越高,风机能提供的压力和流量越大,见下面的示意图。

  当转速由n1降低到n2的时候,风机提供的性能也会降低。

image.png


风机的设计转速如何确定呢?

  从风机性能的角度来看,转速当然是越高越好,但从材料、结构设计的角度来看,过高的转速对材料的强度要求越高,因此转速的设计是需要综合风机的性能、风机的机械结构、材料等综合来考虑的,是一个比较负责的各个方面平衡的过程。

  风机在做机械设计需要综合考虑,主要考虑以下方面:

  ①风机的性能

  ②材料的选择

  ③强度的计算

  ④结构的设计

  ⑤制造工艺的合理性

  ⑥成本是否经济

  ⑦客户的使用方便性

  ⑧风机的磨损

  ⑨安全可靠性

  但重中之重是设备运行的安全,因此设计时各个环节都会留有合适的安全系数,以上这些因素彼此影响、彼此制约,需要综合平衡,找出最合理的方案,因此任何单独强调某一个因素都是不合理的。

  查阅我国风机的各行业标准,都没有对风机的转速做强制性的要求,根本原因就是上面说的转速是一个综合设计的结果,不同的制造企业,由于技术水平、制造水平参次不齐,是无法强制性要求风机遵守同一转速要求的。


转速越高越不安全?

  有一部分人会认为风机转速越高越不安全,这是严重的误区。上面说过了,风机的设计是一个综合考虑的过程,有严格的设计标准或者是安全系数的要求,任何风机供货商的设计都会非常重视安全性的,一个新的型号设计完成之后,都要做样机,并在现场运行,总结运行的问题,并改进设计,最终完成该型号的定型设计,所以只要是投入市场的风机,其转速不论高低,都应该是安全可靠的,认为风机的转速越高越不安全,是纯粹的想当然,没有任何的科学性。

  在这里,我们拿我国的火车为例,绿皮火车的速度为70,快车的速度为120,动车的速度为250,高铁的速度为300,同样是火车,不同的技术,不同的设计,其速度当然是不一样的,不能因为高铁的速度远高于绿皮火车,就认为高铁不安全,这个与风机的转速是一个道理。


转速越高磨损越大?

  这个确实是真的,同样的条件下,转速越高,风机的磨损越厉害,转子的寿命就会越短。因此对于磨损大的应用场合,在确定风机转速的时候,磨损就变成一个至关重要的因素了,在满足其他条件的情况下,应尽量选用低转速的风机。风机转速越低,同样的出力的时候,风机的体积就越大,造价越高,占地也增加,与之连接的风道直径也变大,总体初始投资随之增加。

  所以即使在有磨损的场合,也需要综合考虑成本,而非教条地选择转速较低的风机。


转速越高噪音越大?

  假的!这个是最唬人的误区。风机的噪音的大小与风机的出力有直接关系,计算公式如下:

  Lsa=La-10lg(QP^2 )+19.8

  可见,风机的噪声取决于风压和风量,与转速根本没有关系。

  那有些人会问了,同样的风机转速降低之后,噪音确实小了啊,不要忘记了,转速降低之后,风机的出力也变小了,噪音当然相应降低了,但这是风机的负荷时满足不了你的需求的。

  因此,在同样的设计理念和制造水平下,风机的噪音与转速没有直接的关系。


  综上可知,风机的转速最主要取决于科学技术的发展,随着计算机辅助设计的发展以及新材料的出现,风机的设计转速是越来越高,从我国的风机的发展过程来看,风机的设计转速也是一个由低转速到高转速逐渐发展的过程,这个同前面举得火车得例子是一样的。

  因此在选择风机的速度的时候,要以科学的态度和发展的眼光来做出正确的决定,不能抱着原来的认知固若金汤,不思变革,那样不仅自己得不到认知上的进步,还导致企业不能享受科技带来的红利。

  目前,在全国人民万众一心抗击疫情之际,科学防控至关重要,过度防控就是懒政;

  在风机转速选择的事情上,保守固执,不尊重科学,同样是懒政,你说呢?

本文转自风机技术研究,作者江左夷吾,如有侵权请联系删除。


标签:   风机 转速 电机
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点击次数:  更新时间:2021-08-16 09:36:41  【打印此页】  【关闭
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