CN209025860U - 用于低速柴油机废气再循环系统的高速可调风机 - Google Patents
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Abstract
一种用于低速柴油机废气再循环系统的高速可调风机，其特征在于：所述的高速可调风机采用离心式涡轮高压风机结构，压缩比达到1.385，该高速可调风机包括高速电机、风机罩壳、叶轮、电机接线盒和VFD变频器；所述风机罩壳的侧面设有废气进口，下部设有废气出口，所述叶轮位于所述风机罩壳之中，与所述高速电机的输出轴连接且由该高速电机驱动，所述高速电机通过法兰与所述风机罩壳相连，转速达到10000rpm，该高速电机通过所述电机接线盒与所述VFD变频器实现电连接，并且由该VFD变频器进行转速控制。本实用新型采用离心式涡轮高压风机结构，具有高压缩比、风机性能好、耐腐蚀性能好、结构紧凑、安全可靠、经久耐用等优点，适用于低速柴油机废气再循环系统。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种送风装置，具体涉及一种用于低速柴油机废气再循环系统的高速可调风机，属于柴油机技术领域。
背景技术
国际海事组织规定，2016年1月1日之后建造的新船舶必须满足在北美排放控制区域内的航行条件，即船用主机必须满足Tier III的排放要求，氮氧化物的排放由Tier II(14.4g/kw.h)下降到Tier III(3.4g/kw.h)。对此应对的解决方案之一就是废气再循环技术。
低速柴油机废气再循环系统的工作原理参见图1，在废气再循环的运行过程中，将排气集管01中30-40％的废气引出先后通过NaOH洗涤器02、冷却器03，最终由废气再循环系统的废气再循环风机04将其送入扫气集管05内，再通过扫气口送入燃烧室，从而扫气中的氧气会被二氧化碳代替，这个替代过程会降低燃烧室的峰值温度，从而产生的氮氧化物也会相应减少，因此达到Tier III的排放要求。
废气中含有大量的硫氧化物，如果不做处理，其进入燃烧室会反应形成酸性物质，对活塞环、气缸套等产生腐蚀，所以在废气再循环管路上装有预洗涤装置NaOH洗涤器02，预洗涤装置喷入NaOH溶液，与废气中的硫氧化物中和。因废气在洗涤过程中，其酸碱性是一个动态平衡的过程，因而废气带有腐蚀性。
风机是船用主机废气再循环系统的重要组成部分，目前传统的风机存在有转速低、压缩比小、不耐腐蚀、体积大、振动大等不足。
实用新型内容
本实用新型的目的在于，克服现有风机的缺陷，提供一种用于低速柴油机废气再循环系统的高速可调风机，通过提升电机转速达到提高风机的压缩比，采用强耐腐蚀性材料，达到经久耐用、安全可靠和结构紧凑的效果。
为实现上述目的，本实用新型的技术解决方案如下：
一种用于低速柴油机废气再循环系统的高速可调风机，其特征在于：所述的高速可调风机采用离心式涡轮高压风机结构，压缩比达到1.385，该高速可调风机包括高速电机、风机罩壳、叶轮、电机接线盒和VFD变频器；所述风机罩壳的侧面设有废气进口，下部设有废气出口，所述叶轮位于所述风机罩壳之中，与所述高速电机的输出轴连接且由该高速电机驱动，所述高速电机通过法兰与所述风机罩壳相连，转速达到10000rpm，该高速电机通过所述电机接线盒与所述VFD变频器实现电连接，并且由该VFD变频器进行转速控制。
进一步地，所述的高速可调风机采用强制润滑系统，包括有润滑油进口和润滑油出口，润滑油通过该润滑油进口输送到所述高速电机两端的轴承中，保证轴承的正常工作。
进一步地，所述的润滑油的压力为4bar。
进一步地，所述的高速电机上设有强制冷却系统，包括有冷却水进口和冷却水出口，冷却水通过该冷却水进口进入所述高速电机的定子部分，对其进行冷却。
进一步地，所述的冷却水的压力为2.5～4.5bar。
进一步地，所述的风机罩壳采用不锈钢铸件，所述叶轮采用双相不锈钢材质。
进一步地，所述的高速电机与风机罩壳之间通过浮动碳密封圈进行密封，在所述高速电机的轴密封处设有密封空气进口，以引入密封空气，防止腐蚀性废气进入机舱。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
1)风机性能好——电机采用高速电机，转速达到10000rpm，压缩比达到1.385(气体常数275J/kg*K)，同时通过VFD变频控制改变电机转速以控制风机流量，风机性能曲线满足了废气再循环系统对废气流量的要求，具有良好的性能。
2)耐腐蚀性能好——高速可调风机所有与废气接触的零件都需采用不锈钢耐腐蚀材料，风机罩壳选用不锈钢铸件，叶轮采用双相不锈钢，因而具有良好的抗腐蚀性能。
3)安全可靠，经久耐用——电机轴承采用了强制润滑系统，保证了轴承的寿命；电机定子处采用强制冷却系统，保证了高速可调风机安全可靠、经久耐用。
4)环境安全性可靠——高速电机与风机罩壳通过浮动碳密封圈进行密封，在电机室轴密封处引入了一路密封空气，防止了轴密封损坏导致腐蚀性废气进入机舱的情况发生。
5)结构紧凑——高速可调风机采用离心式涡轮高压风机结构，风机和电机水平连接，整个风机的体积缩小，因而振动小，零件的工作环境得到改善。
附图说明
图1是低速柴油机废气再循环系统示意图。
图2是本实用新型的主视图。
图3是图2的左视图。
图4是图2的俯视图。
图5是图2的仰视图。
图6是本实用新型的立体图。
图7是本实用新型的工作原理图。
图中，01—排气集管，02—NaOH洗涤器，03—冷却器，04—废气再循环风机，05—扫气集管，1—高速电机，2—风机罩壳，3—废气出口，4—电机接线盒，5—润滑油进口，6—润滑油出口，7—冷却水进口，8—冷却水出口，9—润滑油泄放口，10—润滑油压力传感器，11—密封空气进口，12—叶轮，13—废气进口。
具体实施方式
下面结合附图和实施例来对本实用新型做进一步的详细说明，但不能以此限制本实用新型的保护范围。
请结合参阅图2、图3、图4、图5和图6，图示用于低速柴油机废气再循环系统的高速可调风机采用离心式涡轮高压风机结构，压缩比达到1.385(气体常数275J/kg*K)。
所述高速可调风机包括高速电机1、风机罩壳2、叶轮12、电机接线盒4和VFD变频器。
所述风机罩壳2的侧面设有废气进口13，下部设有废气出口3。
所述叶轮12位于所述风机罩壳2之中，与所述高速电机1的输出轴连接且由该高速电机1驱动。
废气中含有大量的硫氧化物，如果不做处理，其进入燃烧室会反应而形成酸性物质，对活塞环、气缸套等产生腐蚀，所以在废气管路上装有预洗涤装置，预洗涤装置喷入NaOH溶液，与废气中的硫氧化物中和；由于其是一个动态平衡控制，所以高速可调风机接触的气体是碱性气体、酸性气体的重复过程，故高速可调风机的材料都需采用耐腐蚀性的不锈钢，所述风机罩壳2采用不锈钢铸件，所述叶轮12采用双相不锈钢材质。
所述高速电机1通过法兰与所述风机罩壳2相连，高速可调风机需要高压缩比，因此高速电机1转速非常高，达到10000rpm。该高速电机1通过所述电机接线盒4与所述VFD变频器实现电连接，并且由该VFD变频器进行转速控制。
所述的高速电机1与风机罩壳2之间通过浮动碳密封圈进行密封，防止带有腐蚀性的气体进入电机室损坏高速电机1，故在所述高速电机1的轴密封处设有密封空气进口11，以引入一路密封空气，防止轴密封损坏后，腐蚀性废气进入机舱。
由于高速电机1的转速非常高，因此电机轴承必须采用强制润滑系统，包括有润滑油进口5和润滑油出口6，约4bar的润滑油通过该润滑油进口5输送到所述高速电机1两端的轴承中，保证轴承在该高强度下正常工作。所述高速电机1的下部还设有润滑油泄放口9，上部设有润滑油压力传感器10。
所述高速电机1的高速旋转必定会使电机定子产生大量的热量，定子升温会很快，为解决此难点，所述的高速电机1上设有强制冷却系统，包括有冷却水进口7和冷却水出口8，约2.5-4.5bar的冷却水通过该冷却水进口7进入所述高速电机1的定子部分，对其进行强制冷却。
请参阅图7，本实用新型的具体工作过程如下：
洗涤后的废气经过风机罩壳2吸入，再经过高速电机1带动的叶轮12压缩，压缩比达到1.385(气体常数275J/kg*K)，压缩后的废气送入到主机扫气集管，最终进入燃烧室。
高速电机1的转速高达10000rpm，强制冷却系统通过冷却水对高速电机1的定子进行强制冷却，强制润滑系统的润滑油输送到高速电机1两端的轴承，对其进行强制润滑。
废气再循环系统的高速可调风机将定量的废气送入到燃烧室，送气量根据扫气集管05(图1)上的氧浓度传感器进行控制，如果氧浓度传感器检测到的氧超过设定值，就要提供更多的废气量降低氧浓度，因而需要提高风机的流量，于是通过改变电机的转速实现该功能，高速电机1的转速由VFD变频器进行相应控制。
上述实施案例并非用来限定本实用新型的范围，本实用新型所要求的保护范围不仅限于上述实施案例，也应包括其他对本实用新型显而易见的等效变换和替代方案。
Claims (7)
1.一种用于低速柴油机废气再循环系统的高速可调风机，其特征在于：所述的高速可调风机采用离心式涡轮高压风机结构，压缩比达到1.385，该高速可调风机包括高速电机、风机罩壳、叶轮、电机接线盒和VFD变频器；所述风机罩壳的侧面设有废气进口，下部设有废气出口，所述叶轮位于所述风机罩壳之中，与所述高速电机的输出轴连接且由该高速电机驱动，所述高速电机通过法兰与所述风机罩壳相连，转速达到10000rpm，该高速电机通过所述电机接线盒与所述VFD变频器实现电连接，并且由该VFD变频器进行转速控制。
2.根据权利要求1所述的用于低速柴油机废气再循环系统的高速可调风机，其特征在于：所述的高速可调风机采用强制润滑系统，包括有润滑油进口和润滑油出口，润滑油通过该润滑油进口输送到所述高速电机两端的轴承中，保证轴承的正常工作。
3.根据权利要求2所述的用于低速柴油机废气再循环系统的高速可调风机，其特征在于：所述的润滑油的压力为4bar。
4.根据权利要求1所述的用于低速柴油机废气再循环系统的高速可调风机，其特征在于：所述的高速电机上设有强制冷却系统，包括有冷却水进口和冷却水出口，冷却水通过该冷却水进口进入所述高速电机的定子部分，对其进行冷却。
5.根据权利要求4所述的用于低速柴油机废气再循环系统的高速可调风机，其特征在于：所述的冷却水的压力为2.5～4.5bar。
6.根据权利要求1所述的用于低速柴油机废气再循环系统的高速可调风机，其特征在于：所述的风机罩壳采用不锈钢铸件，所述叶轮采用双相不锈钢材质。
7.根据权利要求1所述的用于低速柴油机废气再循环系统的高速可调风机，其特征在于：所述的高速电机与风机罩壳之间通过浮动碳密封圈进行密封，在所述高速电机的轴密封处设有密封空气进口，以引入密封空气，防止腐蚀性废气进入机舱。
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