1、控制閘板閥
節(jié)流控制就是通過改變管路系統(tǒng)控制閥的開度,使管路曲線形狀發(fā)生變化來實(shí)現(xiàn)工作點(diǎn)的改變。節(jié)流控制分出口端節(jié)流控制和入口端節(jié)流控制。圖1所示為風(fēng)機(jī)出口控制閘板閥節(jié)流控制系統(tǒng)示意,通過控制風(fēng)機(jī)出口管道中的閘板閥開度來人為地改變管網(wǎng)阻力,以適應(yīng)管路對流量或壓力的特定要求。

圖1 風(fēng)機(jī)出口控制閘板閥節(jié)流控制系統(tǒng)示意圖
圖2所示為風(fēng)機(jī)出口節(jié)流控制特性曲線,其中曲線2為控制閥全開時(shí)管路的性能曲線,此時(shí)工作點(diǎn)為S0。若使流量減小,將控制閥關(guān)小,管路局部阻力系數(shù)增加,管路曲線變為3,工作點(diǎn)移到S1,以滿足流量q=ql的要求。但在q=q1時(shí),管路所需要的能量僅為P3就夠了,而此時(shí)風(fēng)機(jī)所產(chǎn)生的能量P1大于P3,多余的能量P1-P3完全消耗在控制閥產(chǎn)生額外的節(jié)流損失上。可見,這種控制本身是不經(jīng)濟(jì)的。盡管如此,這種控制方式畢竟不需要復(fù)雜的控制設(shè)備,而且控制簡單可靠,因而多用于小功率的離心式風(fēng)機(jī)。
圖2 風(fēng)機(jī)出口節(jié)流控制特性曲線
2、控制擋板
控制擋板也稱調(diào)節(jié)擋板,它可安裝在風(fēng)機(jī)的入口端或出口端,但大多數(shù)安裝在入口端,這也屬于節(jié)流控制。
風(fēng)機(jī)入口節(jié)流控制是控制風(fēng)機(jī)入口擋板(或蝶閥)的開度,通過改變風(fēng)機(jī)的入口壓力來改變風(fēng)機(jī)的性能曲線,以適應(yīng)管路對流量或壓力的特定要求,電廠排粉風(fēng)機(jī)多采用入口節(jié)流控制方式。圖3所示為風(fēng)機(jī)入口節(jié)流控制系統(tǒng),通過改變?nèi)肟趽醢彘_度來控制流量。

圖3 風(fēng)機(jī)入口節(jié)流控制系統(tǒng)示意
圖4所示為風(fēng)機(jī)入口節(jié)流控制特性曲線,與出口控制相比,當(dāng)入口擋板關(guān)小時(shí)、不僅管路曲線變陡(由曲線2變?yōu)榍€4),而且風(fēng)機(jī)性能曲線也變陡(由曲線1變?yōu)榍€5),這是因?yàn)槿肟诠?jié)流后,風(fēng)機(jī)入口前壓力降低,風(fēng)機(jī)性能曲線形狀當(dāng)然也要受到影響。為減小流量,用入口控制可將工作點(diǎn)S0移到S2,此時(shí)節(jié)流損失為P2-P3;若用出口控制、則工作點(diǎn)需要移到S1點(diǎn),節(jié)流損失為P1-P3。比較兩者,PI-P3>P2-P3,可見入口節(jié)流控制比出口節(jié)流控制要經(jīng)濟(jì)一些,所以離心機(jī)多采用入口控制擋板控制。但是,對于水泵來說,如果采用入口節(jié)流控制會使泵進(jìn)口壓力降低,泵容易發(fā)生氣蝕,所以泵一般不采用入口端節(jié)流控制。

圖4 風(fēng)機(jī)入口節(jié)流控制特性曲線
3、入口導(dǎo)流器(俗稱百葉窗)
入口導(dǎo)流器是離心式風(fēng)機(jī)中廣泛采用的一種控制方法,它通過改變風(fēng)機(jī)入口導(dǎo)流器的裝置角使風(fēng)機(jī)性能曲線形狀改變來實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)。入口導(dǎo)流器產(chǎn)生的節(jié)流損失較小,而且工作點(diǎn)始終處于風(fēng)機(jī)性能曲線的下降段,使風(fēng)機(jī)能保持穩(wěn)定運(yùn)行。
離心式風(fēng)機(jī)最常用的入口導(dǎo)流器有軸向?qū)Я髌骱蛷较驅(qū)Я髌鳎鐖D5所示。軸向?qū)?/span>流器由若干個(gè)扇形葉片構(gòu)成,安裝在風(fēng)機(jī)進(jìn)葉口,葉片上有可沿葉片軸線轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)軸,在控制機(jī)構(gòu)作用下葉片可統(tǒng)一繞葉片軸轉(zhuǎn)動(dòng),以改變裝置角徑向?qū)Я髌饔蓪?dǎo)流葉片構(gòu)成的,導(dǎo)流葉片沿葉輪的徑向安裝在風(fēng)機(jī)進(jìn)口,并可繞葉片軸線擺動(dòng),以控制風(fēng)量和風(fēng)壓。這兩種導(dǎo)流器控制方便、可靠。

圖5 風(fēng)機(jī)入口導(dǎo)流器 備注:(a)軸向?qū)Я髌鳎?b)徑向?qū)Я髌?br />
4、導(dǎo)葉(靜葉)控制機(jī)構(gòu)
導(dǎo)葉(靜葉)控制機(jī)構(gòu)如圖6所示。流體流出葉輪后有圓周分速度,使流體產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),對于軸流式風(fēng)機(jī)來說是一種能量損失,為了減少這一損失,可在軸流式風(fēng)機(jī)的葉輪前、后或前后均設(shè)置導(dǎo)葉。

圖6 導(dǎo)葉(靜葉)控制機(jī)構(gòu)
①在葉輪后放置導(dǎo)葉
當(dāng)流體從葉輪流出時(shí),其圓周分速度經(jīng)導(dǎo)葉后改變了流動(dòng)方向,并將流體旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能轉(zhuǎn)換為壓力能,最后使流體沿軸向流出。
②在葉輪前設(shè)置導(dǎo)葉
前置導(dǎo)葉使流體在進(jìn)人葉輪之前先產(chǎn)生反預(yù)旋,因而流體通過葉輪時(shí)獲得能量較高,這樣,可使風(fēng)機(jī)的體積相應(yīng)減小。
③葉輪前后均設(shè)置導(dǎo)葉
這種型式是單個(gè)葉輪后置導(dǎo)葉和前置導(dǎo)葉的綜合、工作效果較好。
若前置導(dǎo)葉或后置導(dǎo)葉或前后均置導(dǎo)葉中的前置導(dǎo)葉做成可轉(zhuǎn)動(dòng)的,則可進(jìn)行工況控制,這也是軸流式風(fēng)機(jī)風(fēng)量控制的一種手段。
5、動(dòng)葉安裝角控制機(jī)構(gòu)
軸流式風(fēng)機(jī)葉輪的葉片安裝角若可改變。則可使風(fēng)機(jī)的流量發(fā)生較大變化,從而改變了風(fēng)機(jī)的性能曲線形狀,而風(fēng)機(jī)的全壓變化不大,這就非常適合于流量控制。動(dòng)葉控制機(jī)構(gòu)有以下兩種情況:①在風(fēng)機(jī)停轉(zhuǎn)時(shí),改變動(dòng)葉安裝角;②在風(fēng)機(jī)運(yùn)行中,隨時(shí)改變動(dòng)葉安裝角。其傳動(dòng)方式有機(jī)械式和液壓式。液壓式動(dòng)葉控制機(jī)構(gòu)示意如圖7所示。

圖7 動(dòng)葉安裝角控制機(jī)構(gòu)示意
動(dòng)葉控制機(jī)構(gòu)的基本控制過程是:操縱電動(dòng)機(jī)(伺服機(jī))接受鍋爐控制系統(tǒng)來的信號,通過杠桿使錯(cuò)油門活塞偏離中間位置(假設(shè)向上),油壓裝置來的壓力油經(jīng)錯(cuò)油門和油管路進(jìn)入液壓缸活塞下,使液壓缸油活塞向上,帶動(dòng)操縱桿和十字頭也向上,通過拉臂使動(dòng)葉片轉(zhuǎn)動(dòng)。在液壓缸活塞向上的同時(shí),通過杠桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu),使錯(cuò)油門活塞回到中間位置,同時(shí)也指示了動(dòng)葉片的旋轉(zhuǎn)角度(或開度)。
德國生產(chǎn)的TLT動(dòng)葉可調(diào)軸流式風(fēng)機(jī)液壓控制機(jī)構(gòu)如圖8所示。

圖8 TLT動(dòng)葉可調(diào)軸流式風(fēng)機(jī)液壓控制機(jī)構(gòu)
備注:1-葉片;2-控制桿;3-活塞;4-油缸;5-接收軸;6-控制頭;7-位置反饋桿;8-顯示輸出軸;9-控制滑閥;10-伺服電動(dòng)機(jī)輸入軸;11-油通路;12-油通路;13-滑塊;A-壓力油口;B-回油口
動(dòng)葉片在運(yùn)行時(shí)通過液壓控制機(jī)構(gòu)可以改變?nèi)~片的安裝角并保持在一定位置上。液壓缸的軸線上鉆有二個(gè)孔,稱為中心孔,它是為了安裝位置反饋桿,此反饋桿一端固定于缸體上,另一端通過軸承與反饋齒條連接,這樣位置反饋齒條做軸向往返移動(dòng),反饋齒條帶動(dòng)輸出軸(顯示軸),輸出軸與一傳遞桿彈性連接在機(jī)殼上顯示出葉片角度的大小。同時(shí),又可轉(zhuǎn)換成電信號引到控制室作為葉片角度的開度指示,另外,反饋齒條又帶動(dòng)傳動(dòng)控制滑閥(錯(cuò)油門)齒條的齒輪,使控制滑閥復(fù)位。
液壓缸軸中心孔的周圍鉆有4個(gè)孔,是使缸體做軸向往返運(yùn)動(dòng)的供油回路。葉片裝于葉柄的外端,每個(gè)葉片可用6個(gè)螺栓固定在葉柄上,葉柄由葉柄軸承支承,平衡塊用于平衡離心力,使葉片在運(yùn)轉(zhuǎn)中可調(diào)。
液壓缸的軸固定在風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子罩殼上,并插入風(fēng)機(jī)軸孔內(nèi)同轉(zhuǎn)子一同轉(zhuǎn)動(dòng),軸的一端裝液壓缸缸體和活塞(固定于軸上),另一端裝控制頭,液壓缸的軸和風(fēng)機(jī)軸同步轉(zhuǎn)動(dòng),而控制頭則不轉(zhuǎn)動(dòng),油室的中間和兩端同軸間的間隙都是靠齒形密封環(huán)密封的,使油不至于大量泄出或由一油室漏入另一油室。
控制滑閥裝在控制頭的另一側(cè),壓力油和回路管道通過控制滑閥與兩個(gè)壓力油室連接。控制滑閥的閥芯與傳動(dòng)齒條鉸接,傳動(dòng)齒條與裝配在滑塊上的小齒輪嚙合,和小齒輪同軸的大齒輪與反饋桿相嚙合。在與伺服電動(dòng)機(jī)連接的輸入軸(控制軸上)偏心地裝有約5mm的金屬桿,嵌入到滑塊的槽道中。液壓控制機(jī)構(gòu)的動(dòng)作原理如下:
①當(dāng)信號從輸入軸(伺服電動(dòng)機(jī)帶入)輸入要求“+”向位移時(shí),控制滑閥左移,壓力油從進(jìn)油管A經(jīng)過油通路11送到活塞左邊的油缸中,由于活塞無軸向位移,油缸左側(cè)的油壓就上升,使油缸向左移動(dòng),帶動(dòng)控制桿偏移,使動(dòng)葉片向“+”向位移。與此同時(shí),位置反饋桿也隨著油缸左移,而齒條將帶動(dòng)輸入軸的扇齒輪逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),但控制滑閥帶動(dòng)的齒條卻要求控制軸的扇齒輪做順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),因此位置反饋桿就起到彈簧的限位作用。當(dāng)調(diào)節(jié)力過大時(shí),彈簧不能限制住位置,所以葉片仍向“+”向移動(dòng),即為葉片調(diào)節(jié)正終端的位置。
②當(dāng)油缸左移時(shí),活塞右側(cè)缸的體積變小,油壓也將升高,使油從油通路12經(jīng)回油管B排出。
③當(dāng)信號輸入要求葉片“-”向移動(dòng)時(shí),控制滑閥右移,壓力油從進(jìn)油管A經(jīng)通路12送到活塞右邊的油缸中,使油缸右移,而油缸左邊的體積減小,油從通路11經(jīng)回流管B排出。整個(gè)過程正好與上述①、②過程相反。
從上述動(dòng)作過程可以看出,當(dāng)伺服電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)輸入軸正、反轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度時(shí),滑塊在滑道中正、反移動(dòng)一個(gè)位置,液壓缸的缸體和葉片也相應(yīng)在一定的位置和角度下固定下來,這樣輸入軸正、反轉(zhuǎn)動(dòng)角度也可以換算成葉片的轉(zhuǎn)動(dòng)角度。