抽油烟机的分类及原理

抽油烟机的分类及原理（精选三篇）

抽油烟机的分类及原理篇1

抽油烟机大致可以分欧式、中式、侧吸式 (近吸式) 几类, 其中中式可分薄型及简型。就电机及风轮的数量可分:双机和单机 (即双筒和单筒) ;以吸气的方式可分:顶吸式和侧吸式 (含斜吸式) ;从积停沥油方式可分为双油路、三油路 (气室沥淅油, 防护罩沥淅油及风运沥淅油) ;从集烟室结构分有单层 (三油路) 、双层内胆式 (双油路) 。

1.1 欧式抽油烟机

欧式抽油烟机吸油烟效果较差, 但油烟分离、噪音小、节能环保, 是现在抽油烟机的主要流行趋势。外表美观时尚, 可以有多种面料选择, 开关可以有机械开关和触摸开关的样式可供选择, 增加了厨房的亮点, 样式比较新颖。从安装位置上看, 欧式抽油烟机基本属于“吊顶式”抽油烟机, 尺寸一般在800mm~900mm, 开放式厨房或者大一点的厨房都可以选择。但生产工艺复杂和材料成本, 它在售价上高于中式抽油烟机。

1.2 侧吸式抽油烟机

侧吸式抽油烟机吸油面积大, 距离油烟较近, 先利用油烟分离板把油烟分离后再排出干净空气, 不污染环境。抽油烟效果好, 吸油烟率在99%以上, 电机不粘油使用寿命长, 清洗方便, 特别适合中国厨房的旺油猛火。侧吸式抽油烟机, 彻底突破了传统吊顶式抽油烟机的设计方法, 通过侧面进风的壁挂式安装以及特有的核心技术, 在油烟吸除效果上比传统吊顶式抽油烟机好。侧吸式抽油烟机在售价上高于中式抽油烟机和欧式抽油烟机, 并且侧吸式抽油机噪声一般比较大。

1.3 中式抽油烟机

中式抽油烟机采用大功率电机, 有一个很大的集烟腔和大涡轮, 能够先把上升的油烟聚集在一起, 然后在经过油网, 将油烟排出去, 抽油烟效果较好, 比较适合经常煎炒烹炸的中国家庭。中式功率为168W的抽油烟机抽油烟效果甚至比欧式200W功率的要好, 比较之下中式抽油烟机比欧式抽油烟机节能。从安装位置上看, 中式抽油烟机基本属于“吊顶式”抽油烟机, 尺寸一般700mm~750mm, 适合厨房较小的家庭, 对橱柜的要求比较小。生产材料成本低, 生产工艺也比较简单, 价格适中。但噪音大, 油烟不分离, 对周围环境有一定污染。且大部分开关基本上都是机械开关, 厚重感比较强烈。

2 抽油烟机的原理

抽油烟机由风机系统、控制系统、滤油装置、外壳与悬吊装置等组成。它的控制系统由四至五档开关连接有关元件构成, 四档可进行高速、低速、停止及照明控制;五档增加中速档。带有自动报警系统的抽油烟机, 其自动报警系统在抽油烟机不工作时处于警备状态, 当有害气体超过某一指示时, 自动使抽油烟机起动, 使有害气体排至室外。

使用时, 将电源插头插入220V市电插座, 按下开关的照明灯按键, 照明灯亮;按下左或右键, 左风道风机或右风道风机运转;按下双风道按键, 左右风道风机同时运转抽油烟;当按下停止按键时, 各按键自动复位, 整机停止工作, 照明灯熄灭。

3 选购注意事项

在选择抽油烟机时, 比较关键的技术指标是:风压、风量和噪音, 是在选购的时候必须要关注的几大指标。风压由于技术所限所以大多在230~280Pa左右, 风量也一般在12~15m3之间, 噪音应在52dB-65dB之间, 如果油烟是排到公用烟道的话, 风压大一些的比较好。

浅析开关电源的工作原理和分类篇2

【关键词】开关电源；工作原理；分类

1.开关电源的工作原理

开关电源主要器件是开关管，但也有采用可控硅的，这两个元器件性能差不多，都是靠基极（开关管）、控制极（可控硅）上加上脉冲信号来完成导通和截止的，脉冲信号正半周到来，控制极上电压升高，开关管或可控硅就导通，由220V整流、滤波后输出的300V电压就导通，通过开关变压器传到次级，再通过变压比将电压升高或降低，供各个电路工作。振荡脉冲负半周到来，电源调整管的基极、或可控硅的控制极电压低于原来的设置电压，电源调整管截止，300V电压被关断，开关变压器次级没电压，这时各电路所需的工作电压，就靠次级本路整流后的滤波电容放电来维持，待到下一个脉冲的周期正半周信号到来时，重复上一个过程。这个开关变压器就叫高频变压器，因为他的工作频率高于50Hz。那么推动开关管或可控硅的脉冲如何获得呢？这就需要有个振荡电路产生，我们知道，NPN型晶体三极管有个特性，就是基极对发射极电压是0.7V是放大状态，0.7V以上就是饱和导通状态， -0.1V- -0.3V就工作在振荡状态，那么其工作点调好后，就靠较深的负反馈来产生负压，使振荡管起振，振荡管的频率由基极上的电容充放电的时间长短来决定，振荡频率高、输出脉冲幅度就大，反之就小，这就决定了电源调整管的输出电压的大小。那么变压器次级输出的工作电压如何稳压呢，一般是在开关变压器上，单绕一组线圈，在其上端获得的电压经过整流滤波后，作为基准电压，然后通过光电耦合器，将这个基准电压返回振荡管的基极，来调整震荡频率的高低，如果变压器次级电压升高，本取样线圈输出的电压也升高，通过光电耦合器获得的正反馈电压也升高，这个电压加到振荡管基极上，就使振荡频率降低，起到了稳定次级输出电压的稳定，这样大功率的电压由开关变压器传递，并与后级隔开，返回的取样电压由光耦传递也与后级隔开，所以前级的市电电压，是与后级分离的，是安全的，变压器前的电源是独立的，这就叫开关电源。

2.开关电源的分类

现代开关电源有两种：一种是直流开关电源；另一种是交流开关电源。这里主要介绍的只是直流开关电源，其功能是将电能质量较差的原生态电源，如市电电源或蓄电池电源，转换成满足设备要求的质量较高的直流电压。直流开关电源的核心是DC/DC转换器。因此直流开关电源的分类是依赖DC/DC转换器分类的。也就是说，直流开关电源的分类与DC/DC转换器的分类是基本相同的，DC/DC转换器的分类基本上就是直流开关电源的分类。

2.1按输入与输出之间是否有电气隔离分类

直流DC/DC转换器按输入与输出之间是否有电气隔离可以分为两类：一类是有隔离的称为隔离式DC/DC转换器；另一类是没有隔离的称为非隔离式DC/DC转换器。

2.1.1隔离式DC/DC转换器

隔离式DC/DC转换器也可以按有源功率器件的个数来分类。单管的DC/DC转换器有正激式（Forward）和反激式（Flyback）两种。双管DC/DC转换器有双管正激式（DoubleTransistor Forward Converter），双管反激式（Double Transistr Flyback Converter）、推挽式（Push-Pull Converter）和半桥式（Half-Bridge Converter）四种。四管DC/DC转换器就是全桥DC/DC转换器（Full-Bridge Converter）。

2.1.2非隔离式DC/DC转换器

非隔离式DC/DC转换器，按有源功率器件的个数，可以分为单管、双管和四管三类。单管DC/DC转换器共有六种，即降压式（Buck）DC/DC转换器，升压式（Boost）DC/DC转换器、升压降压式（Buck Boost）DC/DC转换器、Cuk DC/DC转换器、Zeta DC/DC转换器和SEPIC DC/DC转换器。在这六种单管DC/DC转换器中，Buck和Boost式DC/DC转换器是基本的，Buck-Boost、Cuk、Zeta、SEPIC式DC/DC转换器是从中派生出来的。双管DC/DC转换器有双管串接的升压式（Buck-Boost）DC/DC转换器。四管DC/DC转换器常用的是全桥DC/DC转换器（Full-Bridge Converter）。

隔离式DC/DC转换器在实现输出与输入电气隔离时，通常采用变压器来实现，由于变压器具有变压的功能，所以有利于扩大转换器的输出应用范围，也便于实现不同电压的多路输出，或相同电压的多种输出。

在功率开关管的电压和电流定额相同时，转换器的输出功率通常与所用开关管的数量成正比。所以开关管数越多，DC/DC转换器的输出功率越大，四管式比两管式输出功率大一倍，单管式输出功率只有四管式的1/4。

非隔离式转换器与隔离式转换器的组合，可以得到单个转换器所不具备的一些特性。

2.2按能量的传输来分类

按能量的传输来分，DC/DC转换器有单向传输和双向传输两种。具有双向传输功能的DC/DC转换器，既可以从电源侧向负载侧传输功率，也可以从负载侧向电源侧传输功率。

2.3按DC/DC转换器类型分类

按DC/DC转换器类型也可以分为自激式和他控式。借助转换器本身的正反馈信号实现开关管自持周期性开关的转换器，叫做自激式转换器，如洛耶尔（Royer）转换器就是一种典型的推挽自激式转换器。他控式DC/DC转换器中的开关器件控制信号，是由外部专门的控制电路产生的。

2.4按照开关管的开关条件分类

低产油井抽油机原理及动力学研究篇3

随着能源供需矛盾的日益突出,非常规低渗特低渗油田的开发越来越受到重视[1,2,3];并且,油气勘探开发程度的加深和技术的提高,为开发低渗油田资源提供了保证。随着低渗透油田的开发,低产井数量越来越多[4,5],但是,应用于低产井采油的大部分现有抽油机存在如下问题:结构体积大(高8 m,长8 m以上),钢铁使用量大(6 t/台—25 t/台),能量传递环节多(如图1),系统效率低,减速器输出轴净扭矩存在负值造成反向发电,能耗大。低产井系统效率测试结果如表1所示。

1—电动机,2—皮带,3—减速箱,4—曲柄销,5—连杆,6—游梁,7—驴头上死点,8—驴头下死点,9—悬绳器

从中可看出,现有抽油机当应用于低产油井时存在明显的不匹配。针对此问题,提出一种低产油井抽油机,实现体积小、重量轻、高效率、低能耗。

1 低产油井抽油机结构原理

1—电动机, 2—减速器, 3—高速平衡, 4—柔绳, 5—柔绳固定端,6—动滑轮, 7—低速平衡重, 8—曲柄, 9—定滑轮, 10—井口, 11—机架

低渗透油田低产井用抽油机结构如图2,由电动机、减速器、曲柄、低速平衡重、高速平衡重、滑轮组、柔绳等组成。运行原理是电动机经减速器减速后驱动曲柄做旋转运动,柔绳从固定端出发,绕过固定在曲柄上的动滑轮和井口定滑轮,接到井口与井下泵相连,带动井下泵上下往复运动,实现抽油作业。主要特点是减速器输出轴同时驱动低速平衡重和高速平衡重,高速平衡重的旋转相位比低速平衡重相位超前90°,旋转速度是低速平衡重的二倍。在扭矩和功率曲线上,高速平衡重曲线的低谷和高峰正好对应悬点载荷与低速平衡重叠加后曲线的高峰和低谷。经高速平衡重补偿后的扭矩和功率曲线,峰值变小、负值变正,减少载荷冲击和低效区,提高系统效率。该机型通过柔绳滑轮结构取代现有抽油机的游梁连杆驴头等结构,减少了能量传递环节,重(4～6) t,体积10 m3,电能消耗(1.5～5.5) kW·h,具有体积小、重量轻、能耗低的特点。

2 低产油井抽油机运动及动力学模型

悬点运动规律分析是抽油机动力学研究的基础,抽油机动力学分析反映了抽油装置的工作状况,是评价抽油机性能的必要手段。下面首先进行悬点运动规律分析。

2.1 运动学模型

该机型运动简图如图3所示,图3中XY坐标原点O在电动机和减速器处,设Y轴向上为正,X轴向右为正,则柔绳固定端a1的坐标为(-b1,c1),井口支撑处定滑轮轴心O2的坐标为(b2,c2),曲柄半径为R,动滑轮半径为r1,定滑轮半径为r2,曲柄与Y轴夹角为θ,动滑轮轴心为O1,曲柄旋转角速度为ω。

1—电动机和减速器, 2—柔绳固定端, 3—动滑轮, 4—定滑轮, 5—柔绳, 6—悬点, 7—井口

2.1.1 悬点位移

设曲柄顺时针方向为正,12点钟位置处曲柄转角θ为零,此时对应悬点下死点,取下死点位置为位移零点,悬点向上运动为正方向。假定柔绳不变形。悬点位移的变化即为图3中a1点和a5点之间柔绳长度的变化。所以,任意时刻t,悬点运动位移公式为:

式(1)中,S为任意时刻t时悬点位移,m; $\bar{a_{1} a_{2}}$ 为柔绳固定端a1点与动滑轮切点a2之间的线段长度,m; $\overset{⌢}{a_{2} a_{3} a_{4}}$ 为动滑轮上点a2、a3 和a4之间的弧长,m; $\bar{a_{4} a_{5}}$ 为动滑轮切点a4与定滑轮切点a5之间的线段长度,m,L(b1,c1,R,r1,r2,b2,c2,θ)为曲柄转角θ和结构尺寸b1、c1、R、b2、c2、r1、r2的函数,m; $\bar{Ο_{1} a_{1}}$ 为动滑轮轴心O1与柔绳固定端a1之间的线段长度,m;b1、c1分别为柔绳固定端a1相对于O点的水平距离和垂直距离,m;R为曲柄半径,m;θ为曲柄转角,rad; r1为动滑轮半径,m;∠a2O1a4为 $\overset{⌢}{a_{2} a_{3} a_{4}}$ 对应的夹角,rad.;∠a1O1a2为动滑轮半径 $\bar{Ο_{1} a_{2}}$ 与线段 $\bar{Ο_{1} a_{1}}$ 之间的夹角,rad;∠a4O1O2为动滑轮半径 $\bar{Ο_{1} a_{4}}$ 与线段 $\bar{Ο_{1} Ο_{2}}$ 之间的夹角,rad;∠a1O1O2为线段 $\bar{Ο_{1} a_{1}}$ 与 $\bar{Ο_{1} Ο_{2}}$ 之间的夹角,rad;r2为定滑轮半径,m; $\bar{Ο_{1} Ο_{2}}$ 为动滑轮轴心O1与定滑轮轴心O2之间的距离,m; $\bar{a_{1} Ο_{2}}$ 为柔绳固定端a1与定滑轮轴心O2之间的距离,m;b2、c2分别为定滑轮轴心O2相对于O点的水平距离和垂直距离,m。

2.1.2 悬点速度与加速度

公式(1)分别对时间进行一次求导和二次求导,得到悬点速度和加速度公式:

$\begin{array}{l} V = \frac{d S}{d t} = \dot{L} (b_{1}, c_{1}, R, r_{1}, r_{2}, b_{2}, c_{2}, θ) (2) \\ a = \frac{d^{2} S}{d t^{2}} = \ddot{L} (b_{1}, c_{1}, R, r_{1}, r_{2}, b_{2}, c_{2}, θ) (3) \end{array}$

式中,V为悬点速度,m/s; $\dot{L}$ (b1,c1,R,r1,r2,b2,c2,θ)为L(b1,c1,R,r1,r2,b2,c2,θ)的一次时间导数,m/s;a为悬点加速度,m/s2; $\ddot{L}$ (b1,c1,R,r1,r2,b2,c2,θ)为L(b1,c1,R,r1,r2,b2,c2,θ)的二次时间导数,m/s2。

2.2 悬点载荷

悬点载荷公式为:

$Ρ = {\begin{cases} γ_{r} f_{r} L (1 + \frac{a}{g}) + γ_{l} (f_{p} - f_{r}) \times \\ L (1 + \frac{a}{g} \frac{f_{p} - f_{r}}{f_{g} - f_{r}}) ‚ 0 \leq θ \leq 180^{°} \\ γ_{r} f_{r} L (1 + \frac{a}{g}) - γ_{l} f_{r} L ‚ 180^{°} < θ \leq 360^{°} \end{cases} (4)$

式(4)中,P为悬点载荷,N;fr为抽油杆柱截面积,m2;L为抽油杆柱长度,m;fp为柱塞截面积,m2;a为悬点加速度,m/s2;fg为油管流通断面面积,m2;γr为抽油杆材料的重度,N/m3;γl为液体重度,N/m3;g为重力加速度,m/s2。

2.3 减速器输出轴净扭矩和均方根扭矩

2.3.1 减速器输出轴净扭矩

该机型受力简图如图4所示,柔绳拉力f1和f2沿绳方向,大小为悬点载荷P,曲柄半径 $\bar{Ο_{1} a_{2}}$ 、 $\bar{Ο_{1} a_{4}}$ 与垂线夹角∠a2O1a3和∠a4O1a3分别为α1和α2。

依据力矩平衡原理,得到减速器输出轴净扭矩公式为:

式(5)中,Mn为减速器输出轴净扭矩,N·m;Mp为悬点载荷扭矩,N·m;Mw′为等效低速平衡重扭矩,N·m;Mw1为等效高速平衡重扭矩,N·m;P为悬点载荷,N;R为曲柄半径,m;θ为曲柄转角,rad.;α1为曲柄半径 $\bar{Ο_{1} a_{2}}$ 与垂线夹角∠a2O1a3,rad;α2为曲柄半径 $\bar{Ο_{1} a_{4}}$ 与垂线夹角∠a4O1a3,rad;W′为等效低速平衡重,N;W1为等效高速平衡重,N;r为高速平衡重旋转半径,m。

$\begin{array}{l} α_{1} = \arcsin (\frac{r_{1}}{\sqrt{(b_{1} + R s i n θ)^{2} + (c_{1} - R c o s θ)^{2}}}) + \\ \arccos (\frac{b_{1} + R s i n θ}{\sqrt{(b_{1} + R s i n θ)^{2} + (c_{1} - R c o s θ)^{2}}}) ； \end{array}$

$\begin{array}{l} α_{2} = \arcsin (\frac{r_{1} + r_{2}}{\sqrt{(b_{2} - R s i n θ)^{2} + (c_{2} - R c o s θ)^{2}}}) + \\ \arccos (\frac{b_{2} - R s i n θ}{\sqrt{(b_{2} - R s i n θ)^{2} + (c_{2} - R c o s θ)^{2}}}) 。 \end{array}$

式中符号意义如前所述。

2.3.2 减速器输出轴均方根扭矩

减速器输出轴均方根扭矩计算公式为:

$Μ_{r} = \sqrt{\frac{1}{2 π} \int_{0}^{2 π} Μ_{n}^{2} d θ} (6)$

式(6)中,Mr为减速器输出轴均方根扭矩,N·m。

2.4 电动机有效输出功率

电动机有效输出功率计算公式为:

$Ν_{v} = \frac{ω Μ_{r}}{9 549 η} (7)$

式(7)中,Nv为电动机有效输出功率,kW;ω为曲柄旋转角速度,rad/s;η为该机型效率。

3 计算实例及分析

某低产油井抽吸生产工况为:冲程S=3.2 m,冲次n=4 min-1,下泵深度L=1 000 m,液压自封柱塞泵泵径d1=28 mm,柔性抽油杆直径d2=10 mm,线密度q=0.39 kg/m,弹性模量E2=160 GPa,液体重度γl=8 722 N/m3,油管尺寸为21/2//,弹性模量E1=210 GPa,产液量4 t/d,含水量20%。

利用上述计算模型公式,编程计算得出该机型的减速器输出轴净扭矩曲线如图5所示。为便于比较,在线实测这口井原配用常规游梁式抽油机CYJ10—3—53HB净扭矩曲线如图6所示。

从图5和图6中可看出,该机型减速器输出轴净扭矩相比较常规游梁式抽油机净扭矩不但消除了负扭矩,而且没有高的“峰值”和低的“谷值”,整个周期波动较小,在2.5 kN·m上下浮动,且整个周期都做有效功,这说明该机型电动机热损失较小,电动机瞬时利用率较高,系统效率高。

4 室内及现场试验

依据设计结构,制造出样机,分别进行室内及现场试验。

4.1 室内试验

在室内试验井上进行该机型试验研究,试验条件如下:试验井深150 m,套管51/2″,油管3″,液压自封抽油泵Φ44 mm,10号柴油,电动机功率4.5 kW,冲程3 m,冲次3.5 min-1。

利用钳形电流表和功率测试仪实测电动机电流和功率如图7所示,从中可看出,电流和功率波动较小,电流在4 A附近变化,功率在2.5 kW附近变动,实测系统效率达到50%。

4.2 现场试验

在大庆低产油井进行该机型现场试验,在线实测其运行参数与游梁机CYJ6—2.5—26HB工作参数对比如表1所示。

从表1中可看出,该机型最小扭矩由游梁机的-7 kN·m提高到8 kN·m,消除了负扭矩;该机型电流由游梁机的-5 A提高到3 A,电动机在整个周期内始终做正功;该机型系统效率由游梁机的17.0%提高到到34.3%,节电率达到50%;该机型装机功率由游梁机15 kW降到5 kW。

5 结论

(1)提出一种低产油井抽油机,具有体积小、重量轻、能耗低的特点。