通风机系统经济运行的节能、降噪改造

“沈阳市中小企业节能减排公共服务技术示范平台”，以《通风系统节能降噪综合技术》技术成果，为各种暖通空调、热能动力通风机系统的节能减排的技术改造项目，实施“通风机系统经济运行”的节能、降噪、净化、除尘的一体式改造、一站式技术服务。

图一、一九九六年，沈阳市八达能源技术研究所自主开发《通风系统节能降噪综合技术》项目，获辽宁省科委的科技成果奖。该工作原理是，以提升风机在系统中额定效率和运行效率为目标的技术，达到风机在运行过程中始终在很好的工况区运行，实现通风机系统大幅度节能和降噪的实效。目前《通风系统节能降噪综合技术》成果，已通过二十余年数千项实施例的技术领域应用，均节能30%，风机本体降噪5分贝以上。该技术具有可靠性、实用性、快效性、降噪性、节能性，2015年又经沈阳市科委组织专家评审，入选《沈阳科技推广目录》。

《通风系统节能降噪综合技术》简介：

（一）工作原理：

以提升风机在系统中额定效率和运行效率为目标的技术，达到风机在运行过程中始终在很好的工况区运行，实现通风机系统大幅度节能和降噪的实效。利用风机运行效率很好，能耗很小，噪声很低的风机运行特性，实现“通风系统节能降噪综合技术”的改造项目，达到通风机系统经济运行的目的。在通风机使用过程中，依据风机与管网系统的实际性能特性，致力于始终将风机运行控制在很好的工况区与风机管网系统装置链所实际运行性能区相交汇，积极实现通风机运行效率很好，风机噪声较低，风机振动较小，通风机耗能较少，风机输出性能稳定的目标。

依据现场情况，采集管网系统使用的实际参数，优化设计和改造管网系统，通过对比选型相匹配的低噪声节能通风机，或者非标设计、制造相匹配低噪声节能风机，满足通风机经济运行的技术要求，提升风机的额定效率，将风机运行置于在很大负荷的很好的工况效率区，大幅度提升风机实际运行效率，降低风机本体噪声；如果风机系统的性能要求变负荷，则采取变转速装置，提升风机实际运行效率，如果风机系统性能要求为定负荷，则将管网的性能指标与风机运行很好的工况区相匹配，实现风机机组运行和管网电能利用率大幅度提升的目的。

（二）适用范围：

适用于风机与系统链快效工况区性能匹配大幅度节能、降噪经济运行的清洁生产型技术。该技术适用于装备制造业的通风机额定效率提升和比A声级指标降低的风机产品类型技术升级；适合于石化的油气储存的通风系统；适合于化工工艺装置中的制氧工艺系统；适合于冶金、工业炉窑燃烧加热的通排风系统；适合于煤炭业的矿井主扇、局扇风机通风系统；适用于电力行业的发电厂锅炉燃烧送、排风系统；适合于建材水泥行业的物料输送系统；适合于轻工行业的通风系统；适合于建筑行业的集中空调、通风、换气系统；适合于交通行业的地铁、隧道的送、排风系统等等的通风机系统经济运行场合。

（三）关键技术：

1、采集数据并确定参数：

采集现场风机与管网系统实际相关数据，测定风机实际运行效率，并可确定风机运行的参数和系统相关参数。

2、依据参数，即可设计风机，又可设计管网系统。

依据所需参数，即可根据管网系统非标设计快效低噪声风机，或选型快效风机，亦可依据快效低噪声风机参数设计管网系统。大幅度提升风机机组的运行效率。非标设计相匹配的快效低噪声风机，或非标设计相匹配的风机叶轮；提升风机额定效率和运行效率。

图二、《通风系统节能降噪综合技术》，是以风机机组“五大参数”的优化选型、配置，实施“风机非标设计、选型与系统经济运行性能相结合”的一站式技术实施，使系统所需使用的参数值，始终运行在风机很好的效率工况区内，实现风机在系统链中节能、降噪的目的。经过通风机系统经济运行的技术改造，达到为风机使用单位大幅度节能、降噪的目的。

3、通过通风机系统的计算和分析，优化风机运行性能，提升风机在系统中的运行效率，大幅度节约风机能耗：

通过经验、参数的计算分析方法，或采集数据以及测试管网的确定各管网系统工艺过程中的参数值实际情况，依据清洁生产“持续性、预防性、减量化”原则，优化管网系统的工艺要求及及装置结构性能参数，在满足通风系统性能需求的动力性前提下，针对性的确定合理匹配风机系统所需各种负荷工况区运行性能情况下的参数，经过计算、分析风机与系统参数情况，予判评价风机机组运行效率提升值，达到节能减排的一体式技术限值要求，实现风机机组运行效率较佳值的指标。

4、针对系统所需性能情况，非标设计快效低噪声风机：

依据特定管网阻力和各种负载情况下的参数特性，针对性优化选型快效低噪声风机，或依据“研究所”开发《风机特性及性能参数准确定量快效设计法》的非标设计相匹配的快效低噪声风机的技术，提升风机额定效率等级，同时大幅度提高风机运行效率。将管网参数有效控制风机快效运行工况区内，实现“通风机系统经济运行”的目标，大幅度提升通风机在系统中的效率值。可在风机机壳不改变前提下，设计与系统相匹配叶轮，满足“通风机系统经济运行”需求。

5、不增加变频技术的前提下，通过优化风机及系统装置，提升风机运行效率，消除“大马拉小车”的耗能过大问题。

依据风机系统定负载情况下，不加变频器的原则，依据性能参数和风机在系统中匹配的合理性，即提升风机该负载下经济运行的效率，满足风机快效率运行的工况要求。消除风机系统运行中“大马拉小车”的现象。变负载系统情况下，可在风机变负荷系统中采用变转速器节约电能等自适应技术，节约电能；

6、依据现场风机运行情况，满足风机与管网系统参数匹配的经济运行的基本要求；

依据管网系统与风机合理匹配的运行性能参数及计算方式，致使风机系统链装置参数间柔性对接，满足系统经济运行基本要求，始终置风机很好的效率区的优化控制方式。

7、自主开发了管网系统与旋转流体机械的配套均风装置，大幅度提升了流体机械的运行效率；该装置提升了锅炉、窑炉的性能、提升了除尘器、换热器等扩容装置的效率。

“研究所”自主开发了管网系统与旋转流体机械相配套的均风装置，将从旋转流体机械系统的源头，消除了流体“急变流场”进入风机、鼓风机、压缩机、水泵等装置后而产生装置性能畸变而降低流体机械效率的可能性。该装置还解决了锅炉、窑炉出口气流不均匀所导致炉膛温度场、压力场、速度场的差异化现象，提升了锅炉、炉膛的经济运行效率；该装置亦消除了除尘器、换热器等扩容装置进出风系统中，因管网系统“先天不足”而产生“急变流场”所导致流体截面速度产生不均匀性及存在流动“死角”的现象，提升了“扩容装置”的性能效率。

8、自主开放了《通风机风箱均匀进风装置结构》，消除了原进风箱所产生“急变流场”而致风机性能畸变现象，提高了风机本体的运行效率。

以研究所自主开发《通风机风箱均匀进风装置结构》的具体技术措施，消除双支撑风机运行中出现因进风气流不均匀而导致进入叶轮流道出现急变流场的风箱结构不当，导致风机“输出性能畸变、效率低下、噪声增大、振动超标”现象，通过技术改造风机风箱结构，实现风机输出性能正常化，大幅度节能降耗，降低风机本体振动和噪声，强化风机稳定性，提升风机运行效率的目的。

图三、这是原径向风机风箱的气流，通过转弯惯性进入轴向叶轮集流器入口截面时，产生急变流场特性照片，该风箱结构导致进气不匀，气流冲击损失大、流道损失大，风机动压、静压减少，致使风机输出性能、噪声、振动均形成畸变的气流进入叶轮流道时非稳态运动瞬变流特的情况。

图四这是原风机风箱改造后，气流均匀进入流道，减少冲击损失、提升运行效率、降低风机本体噪声、减缓振动放心隐患的瞬变流特性照片图。

9、自主开发获2011年“科技部”创新支持《锅炉燃烧系统采用脉动旋流风机对余热回收系统、配风系统优化改造的节煤、节电和降噪的应用项目》，是世界领域仅有以风机作为“脉动燃烧”动力源，大幅度提升燃烧效率的技术项目。

“研究所”自主开发“脉动旋流低噪声风机，作为用于热能动力领域锅炉、窑炉脉动燃烧动力源”，对受热体形成脉动燃烧技术，“脉动燃烧”，是燃烧方式中燃烧效率很好的一种方式，理论上效率可达99%。据报道：热能动力领域的燃烧不当的问题，80%是有风机匹配不当所引起的。该技术是目前风机领域仅有以风机产品特性的技术形式，大幅度提升燃烧效率的方式。民营科研单位获中国“科技部”中小型企业创新基金的《锅炉燃烧系统采用脉动旋流风机对余热回收系统、配风系统优化改造的节煤、节电和降噪的应用项目》，可以针对不同性能参数的燃烧系统，大幅度提升锅炉、窑炉燃烧系统效率，节煤、节气，还利用向受热体输送脉动热量过程中的传质、传热、传递动量推拉作用，迅速提升受热体温度，并使其热量均衡，并使传输烟气过程中降低炉膛飞灰量，减少锅炉、窑炉装置大气污染物排放的指标，同时通过风机系统参数合理匹配，不仅降低原风机噪声，还节约风机能耗，大幅度提升锅炉、窑炉的燃烧系统的风机经济运行效率。

10、通过1996年自主开发《通风系统节能降噪综合技术》的获辽宁省科技进步奖的成果，解决了数千台风机及系统节能降噪的问题。

在风机运行在快效区需求参数工况内，再选择变速装置，以提升风机变负荷需求和节能效益。由于变频调速装置，不能提升风机运行效率，只能减少“大马拉小车”的功率。目前的风机系统经济运行节能方案：定负荷的情况是，经过采集数据，确定风机参数前提下，提升风机额定效率，并置风机性能于系统很好的运行工况区内工作，提高风机运行效率，实现通风机系统经济运行；而变负荷情况是，通过采集风机系统参数，确定风机参数轨迹前提下，提升风机额定效率，并将风机置于系统很好的运行工况区内工作，依据变负荷参数的运行轨迹，再采用变频调速装置，提高减速过程时的节电量，提高风机系统使用全过程的运行效率，实现通风机系统经济运行。

图五、沈阳市八达能源技术研究所所长卞世传，参与编写与风机及其系统经济运行的书籍。

图六、沈阳市八达能源技术研究所卞世传，参与校对“机械工业出版社”1999年版《风机手册》的工作。编写了其中第十五章“风机噪声及其控制”，第十六章“风机应用例题”两章。特别阐述了风机工作产生噪声与振动的控制机理，分析了在某一条件下的风机性能指标的变化规律，并以大量风机系统节能、降噪工程改造的应用实施例，为风机与管网系统实现“通风机系统经济运行”的清洁生产实施，节能降噪的经济效益和社会效益，做了风机理论和技术改造的论述铺垫。 

（四）主要技术指标

1、风机本体改造前、后的经济运行节能效率指标评价：

（1）风机经济运行效率达到风机额定效率85～98%；

（2）风机产品本体额定效率达到75～90%；

2、风机系统装置改造前、后经济运行节能指标与噪声控制指标对比：

（1）风机装置改造前后比对，节能为10～50%；

（2）风机本体运行噪声值降低为3～14分贝；

图七、卞世传参编及校审的机械工业出版社2011年版《风机手册》（第二版）书籍。

图八、沈阳市八达能源技术研究所所长卞世传，为我国节能减排工作深入挖潜，节能增效，环保提高，亦为贯彻风机行业《通风机基本形式、尺寸参数、性能曲线》（GB/T3235）标准，提出并与同行共同主编了由“机械工业出版社”2011年版发行《通风机 鼓风机产品样本•选型•商务报价》工具书。其中增加了我国贯彻中国风机行业标准的参数：“风机静压、静压效率、噪声级标距”，并增添了世界风机行业标准中所要求的运行系统参数值：“风机各工况的比转速值”的四项主要参数的内容，贯彻、提升了我国风机行业标准，并与世界领域风机行业标准接轨。改变了我国风机行业标准与风机样本，愈六十余年不能统一局面，实现了我国风机极其系统参数选型方式，由粗放型，向集约型的技术升级，减少了“大马拉小车”的因风机参数缺失所造成选型不当而无谓耗能的现象。

图九、《通风系统节能降噪综合技术》的技术特点和解决的主要问题。