对旋风机两级叶轮等功率第二级叶轮变转速匹配方法

摘要

本发明涉及一种对旋风机两级叶轮等功率第二级叶轮变转速匹配方法。该方法，首先，实时测量第一级叶轮电机、第二级叶轮电机的输入功率N1、N2；其次，计算两级叶轮的功率差值；再而，若两级叶轮的功率差值在误差极限范围内，即‑ε

权利要求

1.一种对旋风机两级叶轮等功率第二级叶轮变转速匹配方法，其特征在于：包括如下步骤，S1：实时测量第一级叶轮电机、第二级叶轮电机的输入功率N1、N2；

S2：实时计算两级叶轮的功率差值 ；

S3：若两级叶轮的功率差值 在误差极限范围内，即-ε<ΔN<ε时，保持第二级叶轮转速不变；若ΔN＞ε时，则提高第二级叶轮的转速；若ΔN<-ε时，则减小第二级叶轮的转速；其中，ε为给定的误差极限；

S4：完成对旋风机第二级叶轮变转速匹配，使两级叶轮在任意工况始终保持功率相等。

2.根据权利要求1所述的对旋风机两级叶轮等功率第二级叶轮变转速匹配方法，其特征在于：所述步骤S1中，分别通过第一功率传感器、第二功率传感器测量第一级叶轮电机、第二级叶轮电机的输入功率。

3.根据权利要求2所述的对旋风机两级叶轮等功率第二级叶轮变转速匹配方法，其特征在于：所述第一功率传感器、第二功率传感器均经一换线端子、一数据采集卡连接至一上位机的输入端，所述第一功率传感器、第二功率传感器将采集的输入功率N1、N2输入给所述上位机进行两级叶轮的功率差值计算。

4.根据权利要求3所述的对旋风机两级叶轮等功率第二级叶轮变转速匹配方法，其特征在于：所述上位机的输出端经一RS232接口、一RS232/485转换器、一变频器连接至所述第二级叶轮电机的控制端。

5.根据权利要求4所述的对旋风机两级叶轮等功率第二级叶轮变转速匹配方法，其特征在于：所述步骤S3中，通过所述变频器调整第二级叶轮电机的转速，实现第二级叶轮转速的提高及减小。

说明书

对旋风机两级叶轮等功率第二级叶轮变转速匹配方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种对旋风机两级叶轮等功率第二级叶轮变转速匹配方法。

背景技术

[0002] 对旋风机广泛应用于隧道、矿井、航空等领域。在设计工况，对旋风机具有流量大、压升高、效率高等优点，且两级叶轮的功率、压升特性大致相等，效率也较高。但在偏离设计工况时，两级叶轮的压升、功率和效率特性差别较大，尤其第二级的压升、功率、效率特性随流量变化剧烈，在小流量工况，第二级叶轮的压升与功率迅速升高，易出现电机过载烧毁的现象，在大流量工况，第二级叶轮的压升能力与运行效率迅速下降，甚至出现压升为零的状况，使得对旋风机高效工作范围变窄，工况适应能力差。出现上述问题的根本原因是，在两级叶轮等转速运行时，第一级叶轮的性能随流量变化不明显，但第二级叶轮的性能受流量变化的影响很大。小流量工况时，随流量减小第二级叶轮的压升和功率上升过快，导致了第二级电机过载；大流量工况时，随流量增大第二级叶轮的压升和效率下降过快。如何解决两级叶轮在偏离设计工况时性能不匹配，使得整机运行效率更高，高效运行范围更宽广值得深入研究。

[0003] 基于对旋风机的上述不良现象，本申请发明一种能改善第二级叶轮在非设计工况时的性能的第二级叶轮变转速匹配运行方法。该方法能够提高大流量工况风机的压升与效率，扩大旋风机的高效工作范围和阻塞工况裕度，并能减小小流量工况时第二级叶轮的负荷，从而避免第二级电机过载烧毁的现象。

发明内容

[0004] 本发明的目的在于提供一种对旋风机两级叶轮等功率第二级叶轮变转速匹配方法，该方法能够改善第二级叶轮的运行性能，提高大流量工况风机的压升与效率，扩大旋风机的高效工作范围和阻塞工况裕度，并能减小小流量工况时第二级叶轮的负荷，从而避免第二级电机过载烧毁的现象。

[0005] 为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种对旋风机两级叶轮等功率第二级叶轮变转速匹配方法，包括如下步骤，

[0006] S1：实时测量第一级叶轮电机、第二级叶轮电机的输入功率N1、N2；

[0007] S2：实时计算两级叶轮的功率差值

[0008] S3：若两级叶轮的功率差值△N在误差极限范围内，即-ε<ΔN<ε时，保持第二级叶轮转速不变；若ΔN＞ε时，则提高第二级叶轮的转速；若ΔN<-ε时，则减小第二级叶轮的转速；其中，ε为给定的误差极限；

[0009] S4：完成对旋风机两级叶轮等功率第二级叶轮变转速匹配，使得两级叶轮的功率在任意工况下均保持相同。

[0010] 在本发明一实施例中，所述步骤S1中，分别通过第一功率传感器、第二功率传感器测量第一级叶轮电机、第二级叶轮电机的输入功率。

[0011] 在本发明一实施例中，所述第一功率传感器、第二功率传感器均经一换线端子、一数据采集卡连接至一上位机的输入端，所述第一功率传感器、第二功率传感器将采集的输入功率N1、N2输入给所述上位机进行两级叶轮的功率差值计算。

[0012] 在本发明一实施例中，所述上位机的输出端经一RS232接口、一RS232/485转换器、一变频器连接至所述第二级叶轮电机的控制端。

[0013] 在本发明一实施例中，所述步骤S3中，通过所述变频器调整第二级叶轮电机的转速，实现第二级叶轮转速的提高及减小。

[0014] 相较于现有技术，本发明具有以下有益效果：本发明方法能够改善第二级叶轮在非设计工况下的性能，提高大流量工况风机的压升与效率，扩大旋风机的高效工作范围和阻塞工况裕度，并能减小小流量工况时第二级叶轮的负荷，从而避免第二级电机过载烧毁的现象。

附图说明

[0015] 图1为本发明两级叶轮等功率第二级叶轮变转速匹配控制流程图。

[0016] 图2为本发明第二级叶轮变转速匹配运行装置简易示意图。

[0017] 图3为等转速运行及第二级叶轮变转速匹配运行时第二级叶轮的性能曲线对比图。

[0018] 图4为转速运行及第二级叶轮变转速匹配运行时的整机性能曲线对比图。

具体实施方式

[0019] 下面结合附图，对本发明的技术方案进行具体说明。

[0020] 如图1所示，本发明的一种对旋风机两级叶轮等功率第二级叶轮变转速匹配方法，包括如下步骤，

[0021] S1：实时测量第一级叶轮电机、第二级叶轮电机的输入功率N1、N2；其中，分别通过第一功率传感器、第二功率传感器测量第一级叶轮电机、第二级叶轮电机的输入功率；

[0022] S2：计算两级叶轮的功率差值

[0023] S3：若两级叶轮的功率差值△N在误差极限范围内，即-ε<ΔN<ε时，保持第二级叶轮转速不变；若ΔN＞ε时，则提高第二级叶轮的转速；若ΔN<-ε时，则减小第二级叶轮的转速；其中，ε为给定的误差极限；其中，通过变频器调整第二级叶轮电机的转速，实现第二级叶轮转速的提高及减小

[0024] S4：完成对旋风机两级叶轮等功率第二级叶轮变转速匹配。

[0025] 所述第一功率传感器、第二功率传感器均经一换线端子、一数据采集卡连接至一上位机的输入端，所述第一功率传感器、第二功率传感器将采集的输入功率N1、N2输入给所述上位机进行两级叶轮的功率差值计算。所述上位机的输出端经一RS232接口、一RS232/485转换器、一变频器连接至所述第二级叶轮电机的控制端。

[0026] 以下具体讲述本发明技术方案的实施方案。

[0027] 第一级叶轮在流量变化时，其功率和效率变化不大，但第二级叶轮在小流量工况时功率(负荷)大幅度提高，在小流量工况时大幅度降低(效率也下降)，所以在小流量工况时适当降低第二级叶轮转速，在大流量工况时适当提高第二级叶轮转速。由于第一级叶轮的功率和效率特性较为平稳，在调节第二级叶轮转速时，以第一级叶轮的功率为基准，调节第二级叶轮的转速，使第二级叶轮的功率始终与第一级叶轮的功率保持相同。

[0028] 这种对旋风机第二级叶轮变转速匹配运行的装置如图2所示：第一级叶轮和第二级叶轮分别与功率传感器A、B相连，将实时测得的两级叶轮功率模拟信号通过接线端子送入数据采集卡，经过A/D转换后将数字信号输入上位机中。在上位机中实时计算两级叶轮的功率差值 当两级叶轮功率差足够小时(-ε<ΔN<ε，ε为给定的误差极限)，保持第二级叶轮转速不变；当两级叶轮功率差ΔN>ε时，则输出增大转速指令，当两级叶轮功率差ΔN<-ε时，则输出减小转速指令，指令通过RS232接口，径R2232/485转换器送入变频器中，调节第二级电机的转速，直至第二级叶轮功率与第一级叶轮功率相等。

[0029] 图3为等转速运行及第二级叶轮变转速匹配运行时第二级叶轮的性能曲线对比图。由图可知第二级叶轮变转速匹配减小了小流量工况第二级叶轮的压升(负荷)，避免了过载风险；增加了大流量工况第二级叶轮的压升和效率，使得第二级叶轮的性能更加平稳高效。

[0030] 图4为转速运行及第二级叶轮变转速匹配运行时的整机性能曲线对比图。定义运行效率大于等于设计效率的90％的流量区域为对旋风机的高效工作区域，则对旋风机的高效工作范围为： 定义对旋风机的阻塞工况裕度为：3 3
其中， 为高效工作流量范围(kg/m)，qdes为设计流量(kg/m)，则由图3可得出，采用两级叶轮等功率第二级叶轮变转速匹配后，对旋风机的高效工作范围由33.18％拓宽至
37.88％，对旋风机的阻塞工况裕度由36.9％拓宽至48.2％。

[0031] 结果表明，采用了第二级叶轮变转速匹配后，对旋风机的全压在小流量工况得到降低，在大流量工况得到明显提升，整机压升曲线变得更平缓。整机效率在小流量工况及设计流量工况附近基本不变，但在大流量工况得到显著的提高。而大流量工况效率和压升的提高能够拓宽对旋风机的高效工作范围和阻塞工况裕度。

[0032] 以上是本发明的较佳实施例，凡依本发明技术方案所作的改变，所产生的功能作用未超出本发明技术方案的范围时，均属于本发明的保护范围。