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紧湊、静音、可靠 引风机优化生物质供暖

紧湊、静音、可靠 引风机优化生物质供暖


    当今私人住宅供暖系统主要要求经济供暖、环保燃烧技术和便捷操作,所以使用木粒、木片和木条的供暖系统得到广泛应用,既可以在居住区使用,也可以用于单户、多户以及公共建筑中央供暖。紧湊尺寸和安静运行是重要考虑因素。毕竟,没人愿意牺牲生活舒适来换取环保供暖。新风和废气风机在此发挥着重要作用,需要以优异的能效、降噪、可靠性和紧湊度水平使人信服。


图1 生物质固体燃烧供暖装置原理图,调速引风机协助烟道通风实现最佳燃烧。 


   现代生物质供暖系统越来越受欢迎,可以使用颗粒、木片或木条等可再生能源进行碳中和燃烧,运行及维护性能与石油和天然气供暖系统相当,同时排放量低,效率超过90%(冷凝锅炉甚至达到105% Hi)。为了提高效率同时使废气污染物含量最小化,现代系统通过温度传感器或燃烧室传感器、或氧气传感器控制燃烧过程,通常结合使用引风机(图1)。根据测量值或一组特定参数控制风机速度,确保烟道通气,所以风机对洁净、高质燃烧必不可少。


外转子紧湊设计


    实践应用对引风机的要求极高。引风机必须承受高温,且须安静、节能、易集成。用于居住区供暖系统时尤其如此,但即使安装于中央供暖系统,引风机也应当尽可能减小占用面积。


    电机和风机专家ebm-papst Mulfingen在最新一代(图2)引风机中采用久经考验的外转子设计。电机的固定定子位于内侧,由旋转转子环绕。相较于相同长度、使用相同磁系统的内转子电机,这种配置可以获得更大转矩。所以就给定输出而言,外转子电机更加紧湊。结合风机便能实现牢固耐用的紧湊装置。


AC电机还是EC电机?


    新型引风机有传统异步(AC)电机和电子换向(EC)同步电机供选。但控制风机几乎总是青睐选择节能EC技术。同步电机最高速度受限于电源频率。电机速度根据负荷情况通过滑动适应旋转磁场频率。另外,也可以通过频率变化或相位控制来控制速度。但这要求电机使用外部控制电子元件和霍尔传感器测量速度。由于AC电机效率在闭环运行时大幅降低,所以可以使用EC电机制造更加高效的引风机。EC风机在部分负荷运行期间,可节省高达70%的能量,降低运行成本和环境影响,并将节能风机与环保供暖完美结合。


EC技术:节能静音


    EC电机转子及其永磁体与定子旋转磁场同步旋转(图3)。与电源供电异步电机相反的是,同步电机转子速度不与电源电压频率自动耦合,而是由整流电子元件预先决定,确定与转子同步旋转的定子旋转磁场的角速度。


    在没有传感器的情况下,整流电子元件部分通过参数转子电压或电机电流确定转子位置。空转速度取决于外加电压和定子绕组匝数,无需滑动就能实现几乎所有运行速度(与定子旋转磁场同步),甚至能超过电源频率,这与电源供电的异步电机相反。另外,EC电机可达到的最低速度低于AC电机。所以满足要求的调速范围更广。此外,EC电机效率显著高于电源供电的AC电机(图4),且相较于调速异步电机(其三端双向可控硅开关会产生聒噪的噪音)更加安静,满负荷情况下便是如此,部分负荷情况下则更甚。


新机械设计的额外优势


    从机械角度看,新型引风机的模块化设计可以使用相同外形尺寸的传统AC电机和节能EC电机(图5)。EC电机集成的电子元件位于冷却部位,尽可能远离燃烧室,以保护电子元件不受高温伤害。带散热轮的客户专用绝缘安装板也有助于保护电子元件。长期试验确认250 °C的温度对功能没有不利影响;引风机甚至能在短时间内承受高达300 °C的温度。不锈钢叶轮有多种设计供选择,直径从120 mm到250 mm。专为新型引风机开发的可选轴封可以防止烟气渗入轴缝隙。由于居住区通风系统会造成低压,将烟气吸入室内,所以这一点很重要。此时必须使用带外部供气的密封炉。


    引风机机械设计还具有其他优势,机罩由极牢固、耐温的防火玻璃纤维加强塑料制成。风机抗扭空心条形成稳固的支承结构。如果使用AC电机,可将接线盒固定到机罩。使用现有外部电源供电时,今后可以使用性能和设计完全相同的低压DC电机。