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風機選型與安裝

彩鋼瓦車間高溫處理設(shè)備_安邦信高壓變頻器在水泥旋窯風機上的應(yīng)


安邦信高壓變頻器在水泥旋窯風機上的應(yīng)用
     1、 引     言


         　  在產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)、發(fā)電、居民供熱、和水泥制造業(yè)中，風機設(shè)備應(yīng)用范圍廣泛;其電能消耗和諸如閥門、擋板相關(guān)設(shè)備的節(jié)流損失以及維護、維修用度約占到生產(chǎn)本錢的7%～25%，是一筆不小的生產(chǎn)用度開支。隨著經(jīng)濟改革的不斷深進，以及能源的危機，節(jié)能降耗業(yè)已成為降低生產(chǎn)本錢、進步產(chǎn)品質(zhì)量的重要手段之一。


         　  一般情況下，采用風門調(diào)節(jié)的風機，在兩者偏離10%時，效率下降8%左右;偏離20%時，效率下降20%左右;而偏離30%時，效率則下降30%以上。對于采用調(diào)節(jié)風門進行調(diào)節(jié)風量的風機，這是一個固有的不可避免的題目�？梢�，在水泥制造業(yè)中的高溫風機,窯尾風機及循環(huán)風機的用電量中，很大一部分是因風機的型號與管網(wǎng)系統(tǒng)的參數(shù)不匹配及調(diào)節(jié)方式不當而被調(diào)節(jié)風門消耗掉的。因此，改進離心風機的調(diào)節(jié)方式是進步風機效率，降低風機耗電量的最有效途徑。


         　  我們以干法懸窯生產(chǎn)線的窯尾高溫風機系統(tǒng)變頻改造為例，其窯燒成系統(tǒng)流程簡圖如圖1所示。


        
                                             圖1


         　  旋窯是一個有一定斜度的圓筒狀物，預熱機來的料從窯尾進進到窯中，借助窯的轉(zhuǎn)動來促進料在旋窯內(nèi)攪拌，使料互相混合、接觸進行反應(yīng)，物料依靠窯筒體的斜度及窯的轉(zhuǎn)動在窯內(nèi)向前運動。窯內(nèi)燃燒產(chǎn)生的余熱廢氣，在窯尾高溫風機的作用下，通過預熱器對進進窯尾前的生料進行預熱均化，降溫后的余熱廢氣再通過高溫風機抽出進進廢氣處理（除塵及排出）�！　�


         2、現(xiàn)場調(diào)研報告


        


        


         4、使用過程存在的題目：


         　  （1） 供風系統(tǒng)設(shè)計余量大：各風機的擋板開度為55%以下，沒有滿負荷運行。


         　  （2） 現(xiàn)供風系統(tǒng)供風騷量調(diào)節(jié)方式為通過擋板開度的大小來調(diào)節(jié)，它是通過改變擋板的開度從而改變管網(wǎng)的風阻來調(diào)節(jié)供風騷量的。還有的通過液力耦合器來調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速改變供風量，這種方式雖說簡單易行，但它存在很大的弊病。其中（1） 節(jié)能效果:液力耦合器節(jié)能效果低，在低速時，有近3/4的能量被浪費。大容量的設(shè)備還應(yīng)添加水冷系統(tǒng)。（液力耦合器是一種耗能型的機械調(diào)速裝置，調(diào)速越深（轉(zhuǎn)速越低）損耗越大，對于平方轉(zhuǎn)矩負載，由于負載轉(zhuǎn)矩按轉(zhuǎn)速平方率變化，原傳動輸進功率則按轉(zhuǎn)速的平方率降低，損耗功率相對小一些，但輸出功率是按轉(zhuǎn)速的立方率減小，調(diào)速效率仍然很低。）（2） 安全性能:液力耦合器出現(xiàn)題目后，必須停機維修，影響生產(chǎn)的正常進行。（3）運行精度: 力耦合器靠油量和負荷的拉動調(diào)速，調(diào)速精度低，當負荷變化時，轉(zhuǎn)速隨之變化。（4）維護用度: 液力耦合器在運行一定時間后，需對液壓油進行更換；


         　  （3） 現(xiàn)高壓電機多為水電阻啟動起動，巨大的起動電流（起動電流一般為額定電流的3倍左右）會產(chǎn)生巨大轉(zhuǎn)矩沖擊，會使電機的轉(zhuǎn)子繞組及組尼繞組承受很高的熱應(yīng)力和機械應(yīng)力，致使電機籠條端環(huán)斷裂，鐵芯松弛，盡緣繞組擊穿等。這些情況會導致系統(tǒng)動力設(shè)備的使用壽命減短，維護時間與維護用度增加。


         　  （4）工人的勞動強度大，往往根據(jù)供風的高低峰進行人為調(diào)節(jié)。


         5、高壓變頻器風機改造方案


         　  經(jīng)過對原系統(tǒng)進行分析，對原系統(tǒng)的風壓控制由原來的液力耦合器調(diào)節(jié)改為變頻器調(diào)節(jié)，即取消原液力耦合器，將電機與液力耦合器之間用一連接軸取代液力耦合器連通，而由變頻器對電機本身進行調(diào)速，最后達到調(diào)整窯尾預熱器（高溫風機進口）的壓力為工況要求值。


         　  變頻器設(shè)備接進用戶側(cè)高壓開關(guān)和擬改造電機之間，如圖2所示，變頻器控制接進原有的DCS系統(tǒng)，由DCS系統(tǒng)來完成正常操縱。


        
                        圖2 變頻器連接圖


         　  為了充分保證系統(tǒng)的可靠性，變頻器同時加裝工頻旁路裝置，可在故障時將電機切換至工頻狀態(tài)下運行，且切換方式為自動切換。變頻器故障時，電機自動切換到工頻運行，這時風機轉(zhuǎn)速會升高，風壓會發(fā)生很大變化，影響窯內(nèi)物料的煅燒質(zhì)量，故此時應(yīng)及時在DCS上對高溫風機的風門進行及時調(diào)節(jié)，降低風機輸出風量至工況要求值。


         　　變頻器及其工頻旁路開關(guān)由變頻器整體配套提供,車間降溫。電機、高壓斷路保存了用戶原有設(shè)備。


         6、改造留意事項


         　  由于原電機控制為液力耦合器調(diào)速，為了安裝變頻器，必須重新設(shè)計變頻器專用房。根據(jù)現(xiàn)場環(huán)境，我們選擇在高壓配電室旁另建一變頻器專用房，此地方距高壓室較近，動力電纜敷設(shè)方便。


         　  由于現(xiàn)場灰塵較大，而變頻器為強迫風冷，設(shè)備內(nèi)空氣流通量較大，為保障變頻器盡量少受外界灰塵的影響，在房間透風設(shè)計上，設(shè)計了兩扇大面積專用進風窗，房間不另設(shè)其它窗口，基本上是密閉設(shè)計。透風窗采用專用過濾棉濾網(wǎng)，這樣使進進變頻器室內(nèi)的空氣經(jīng)過透風窗濾灰，進進變頻器室內(nèi)的灰塵大大減小。


         　  由于本變頻器功率較大，為保證足夠的透風冷卻效果，在變壓器柜頂和功率柜頂分別獨立安裝了一整體風罩，與各自的出風口連成整體，保證變頻器整體冷卻透風要求。


         　  為減小安裝本錢，動力電纜保存了原高壓柜至電機的電纜，將電纜原接線由高壓柜牽至變頻器，再重新由高壓柜到變頻器敷設(shè)一根動力電纜，由于變頻器房緊鄰高壓室，此電纜長度較短。


         　  變頻改造后，由于需要取消原液力耦合器，我們按照液力耦合器的聯(lián)接尺寸設(shè)計制作了一套直接連接軸來代替液耦。連接軸的基座安裝尺寸、軸連接中心尺寸、軸徑尺寸、軸與電機及風機側(cè)的連接靠背輪均與原液耦一致，安裝時，僅需將原液耦拆除，將連接軸代替液力耦合器，現(xiàn)場僅作少量調(diào)整即可達到安裝要求，而不用對風機及電機作任何調(diào)整，安裝方便快捷。



風機、水泵變頻調(diào)速節(jié)能分析
    
    能源是國家重要的物質(zhì)基礎(chǔ)，能源的供需矛盾已成為制約我國社會主義經(jīng)濟建設(shè)的主要因素之一。在能源題目上國務(wù)院提出“節(jié)約與開發(fā)并重”的方針，就是依靠技術(shù)進步，把節(jié)約能源以解決能源題目作為我國重要的技術(shù)經(jīng)濟政策。


             據(jù)不完全統(tǒng)計，全國風機、水泵、壓縮機就有1500萬臺電動機，用電量占全國總發(fā)電量的40～50%，這些電動機大多在低的電能利用率下運行，只要將這些電動機電能利用率進步10～15%，全年可節(jié)電300億kW以上。


             根據(jù)火電設(shè)計規(guī)程SDJ-79規(guī)定，燃煤鍋爐的送、引風機的風量裕度分別為5%和5%～10%，風壓裕度分別為10%和10%～15%。設(shè)計過程中很難計算管網(wǎng)的阻力、并考慮到長期運行過程中發(fā)生的各種題目，通常總是把系統(tǒng)的最大風量和風壓裕度作為選型的依據(jù)，但風機的型號和系列是有限的，往往選取不到合適的風機型號時就往上靠，裕度大于20～30%比較常見。因此這些風機運行時，只有靠調(diào)節(jié)風門或風道擋板的開度來滿足生產(chǎn)工藝對風量的要求。風機和水泵的機械特性均為平方轉(zhuǎn)矩特性，水泵運行時，靠閥門的開度調(diào)節(jié)流量來滿足供水要求，工況與風機相似，靠調(diào)節(jié)風門、風道檔板或閥門的開度來調(diào)節(jié)風機風量，水泵流量的方法、稱為節(jié)流調(diào)節(jié)，在節(jié)流調(diào)節(jié)過程中，風機或水泵固有特性不變、僅僅靠關(guān)小風門、擋板或閥門的開度，人為地增加管路的阻力，由此增大管路系統(tǒng)的損失，不利于風機，水泵的節(jié)能運行。


             采用調(diào)速控制裝置，通過改變風機水泵轉(zhuǎn)速，從而改變風機風量，水泵流量以適應(yīng)生產(chǎn)工藝的需要，這種調(diào)節(jié)方式稱為風機水泵的調(diào)速控制。風機、水泵以調(diào)速控制方式運行能耗最省，綜合效益最高。交流電機的調(diào)速方式有多種、變頻調(diào)速是高效的最佳調(diào)速方案，它可以實現(xiàn)，風機水泵的無級調(diào)速，并可方便地組成閉環(huán)控制系統(tǒng)、實現(xiàn)恒壓或恒流量控制。


         一、風機水泵變頻調(diào)速的節(jié)電原理：


             如圖示為離心風機水泵的風壓、（水壓）H-風量（流量）Q曲線特性圖：


        


         n1-代表風機水泵 在額定轉(zhuǎn)速運行時的特性；
n2-代表風機水泵降速運行在n2轉(zhuǎn)速時的特性；
R1-代表風機水泵管路阻力最小時的阻力特性；
R2-代表風機水泵管路阻力增大到某一數(shù)組時的阻力特性。


             風機水泵在管路特性曲R1工作時，工況點為A，其流量壓力分別為Q1、H1，此時風機水泵所需的功率正比于H1與Q1的乘積，即正比于AH1OQ1的面積。由于工藝要求需減小風量（流量）到Q2，實際上通過增加管網(wǎng)管阻，使風機水泵的工作點移到R2上的B點，風壓（水壓）增大到H2，這時風機水泵所需的功率正比H2Q2的面積，即近比廣BH2OQ2的面積。顯然風機水泵所需的功率增大了。這種調(diào)節(jié)方式控制固然簡單、但功率消耗大，不利于節(jié)能，是以高運行本錢換取簡單控制方式。


             若采用變頻調(diào)速，風機水泵轉(zhuǎn)速由n1下降到n2，這時工作點由A點移到C點，流量還是Q2，壓力由H1降到H3，這時變頻調(diào)速后風機（水泵）所需的功率正比于H3與Q2的乘積，即正比于CH3OQ2的面積，由圖可見功率的減少是明顯的。


         二、風機水源節(jié)能的計算：


             風機水泵流量變化量，如前所述，采用變頻調(diào)速是節(jié)電之有效的措施。根據(jù)GB12497對電機經(jīng)濟濟運行治理的規(guī)定有如下的計算公式。


             采用檔板調(diào)節(jié)流量對應(yīng)電動機輸進功率P1V與流量Q的關(guān)系為：

P1V≈[0.45+0.55（Q/QN）2]P1e                         （1）


         式中：P1e??額定流量時電動機輸進功率（kW）。
QN??額定流量


         三、應(yīng)用實例：


             某水泥廠機立窯離心風機245KW，電機4極、實際用風量為0.6～0.7，預備改造為變頻器驅(qū)動，估算節(jié)電率和投資回收期。


             取Q/QN=0.65，由（2）式


             由（1）式P1V=〔0.45+0.55（0.65）2〕245
                   =0.6428×245=157（KW）


             采取風門調(diào)節(jié)風量時風機所需的軸功率為157kW，變頻器調(diào)速器調(diào)風量時相對調(diào)節(jié)風門調(diào)風量的節(jié)電率為0.6。


             年節(jié)電量，每年按300天計算。


        

24×306×157×60%=678240KWh≈67.8（萬kWh）


             年節(jié)電費（電價0.40元/kWh）


    ,屋頂風機排風設(shè)備;    

0.4×678240=27萬元


             投資回收期:


             投資回收期=設(shè)備投資總額（元）÷年節(jié)電費（元）
             =18÷27=0.67（年）=8（個月）


             由此可判定，該水泥廠機立窯離心風機采用變頻器驅(qū)動后，年節(jié)電量67.8萬kWh，年節(jié)電費27萬元，投資回收期8個月，技術(shù)經(jīng)濟效益可觀。


       ,通風降溫設(shè)備生產(chǎn)廠;      該水泥廠訂購了一臺變頻調(diào)速柜、內(nèi)裝森蘭BT40S250kW變頻器一臺，另有空開、熔斷器、電表、指示燈等，價值18萬元。投進運行后，變頻器頻率調(diào)到35Hz左右滿足機窯立風量要求，這時電動機電流210A左右，變頻器輸電壓、298V，實際輸出功率為


        

P=√3 IVCOφ4=3×210×298×0.9≈97.5kW


             與理論計算值157×0.6=94.2kW基本吻合。


             通過以上分析可以看出，風機水泵采用變頻器調(diào)速后，節(jié)電效果是明顯的，此外，機械的轉(zhuǎn)速降低后，機械的磨損減少，使用壽命延長了，間接經(jīng)濟效益也很可觀。

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收錄時間:2011年03月03日 11:51:47 來源:未知 作者:



碳纖維復合材料在風機葉片上的應(yīng)用動向
    
碳纖維復合材料在風機葉片上的應(yīng)用動向
作者：羅益鋒    來源：高科技纖維與應(yīng)用
隨著風力發(fā)電設(shè)備的大型化，要求減輕設(shè)備負荷，為此要求采用適應(yīng)于大型葉片輕量化和高剛性化的CF，為此除已大量采用的大絲束PANCF外，日鐵復合材料公司已正式生產(chǎn)銷售高性能瀝青CF制的風電大型圓柱翼根，代替以往的螺旋槳，通過在螺旋圓柱翼上所安裝的螺旋狀葉片，可使風車高效捕風并旋轉(zhuǎn)，即使弱風也能發(fā)揮較高的發(fā)電穩(wěn)定性，而且噪音等級極低。

德國拜耳材料科學公司現(xiàn)正著手建設(shè)世界最大的多層碳納米管（MWCNT）的生產(chǎn)裝置，規(guī)模為200 t/a，商品名為“BAYTUBES”，其純度超過95 %，而且可以穩(wěn)定再現(xiàn)。用它增強的塑料或金屬鋁，力學強度高，與以往的材料相比，密度是鋼鐵的1/3而強度相當，質(zhì)量卻只有鋼的50%，因此可改善能效和CO2排放量的平衡，在某些領(lǐng)域取代鋼、鈦等特種金屬及CFRP。在風力發(fā)電領(lǐng)域，若在大型CF與玻璃纖維增強的環(huán)氧樹脂葉片中加進上述MWCNT，則與未加進CNT的材料相比，達到同樣的強度時，質(zhì)量減輕30 %，抗沖擊強度進步10 %～30 %，耐疲憊性也進步50 %～200 %，耐久性好，可延長葉片的壽命。為此，該公司正與加拿大阿爾基安公司、德國PEAK及ZOZ公司協(xié)作來開拓各方面的市場，包括CNT增強鋁的高性能材料、體育用品等，預期10年內(nèi)的銷售額目標為20 億美元。

據(jù)報道，2005～2008年全球CF風電葉片的均勻增長率為11 808.6 MW/a，相當于每年增設(shè)5,904座2 MW風機。若2 kW風電機組每片葉片以12 t計，需玻纖6 t，CF占10 %，則每片葉片的CF用量為0.6 t，每座風機需1.8 t CF，則年均需求量估計為10,627 t。目前風電用大絲束CF的提供者為美國ZOLTEK公司，由于瑞典復合材料研究所及OxconAB公司開發(fā)了能將12 k～48 k CF展開成超�。�48～80 g/m2）的扁帶，再經(jīng)緯紗方式編織成織物，它極適用于單向交叉展層，經(jīng)測試其CFRP性能與采用1 k～6 k CF相同。為此，這種技術(shù)的開發(fā)無疑有助于大絲束CF的擴大應(yīng)用。正是由于其市場的不斷擴大，ZOLTEK的產(chǎn)能計劃由2008年的13 000 t/a擴大至2010年的15,500 t/a。德國SGL團體的大絲束PAN-CF也將從2008年的7,400 t/a，擴大到2010年的14,000 t/a。由于我國風電的需求量很大，很多國際著名企業(yè)如Vestas、Repower、Gamesa、EHN、Suzulon、Nordex、GE及LM等，都相繼登陸中國，這將大大提升我國風電的技術(shù)水平，但同時又將加劇企業(yè)間的競爭。(end)

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?碳纖維復合材料在海底油田領(lǐng)域中的應(yīng)用
 
 
 

收錄時間:2011年01月27日 23:08:12 來源:羅益鋒來源：高科技纖維與應(yīng)用 作者:

???? ? 簡介： 我國的電動機用電量占全國發(fā)電量的60％～70％，風機、 水泵 設(shè)備 年耗電量占全國電力消耗的1/3。造成這種狀況的主要原因是：風機、 水泵 等設(shè)備傳統(tǒng)的調(diào)速方法是通過調(diào)節(jié)進口或出口的擋板、閥門開度來調(diào)節(jié)給風量和給水量，其輸出功率大量的能源消耗在擋板、閥門地截流過程中。由于風機、 水泵 類大多為平方轉(zhuǎn)矩負載，軸功率與轉(zhuǎn)速成立方關(guān)系，所以當風機、 水泵 轉(zhuǎn)速下降時，消耗的功率也大大下降，因此節(jié)能潛力非常大，最有效的節(jié)能措施就是采用變頻調(diào)速器來調(diào)節(jié)流量、風量，應(yīng)用 變頻器 節(jié)電率為20％～50％，而且通常在設(shè)計中，用戶 水泵 電機設(shè)計的容量比實際需要高出很多，存在“大馬拉小車”的現(xiàn)象，效率低下，造成電能的大量浪費。因此推廣交流變頻調(diào)速裝置效益明顯。 我國的電動機用電量占全國發(fā)電量的60％～70％，風機、 水泵 設(shè)備年耗電量占全國電力消耗的1/3。造成這種狀況的主要原因是：風機、 水泵 等設(shè)備傳統(tǒng)的調(diào)速方法是通過調(diào)節(jié)進口或出口的擋板、閥門開度來調(diào)節(jié)給風量和給水量，其輸出功率大量的能源消耗在擋板、閥門地截流過程中。由于風機、 水泵 類大多為平方轉(zhuǎn)矩負載，軸功率與轉(zhuǎn)速成立方關(guān)系，所以當風機、 水泵 轉(zhuǎn)速下降時，消耗的功率也大大下降，因此節(jié)能潛力非常大，最有效的節(jié)能措施就是采用變頻調(diào)速器來調(diào)節(jié)流量、風量，應(yīng)用變頻器節(jié)電率為20％～50％，而且通常在設(shè)計中，用戶 水泵 電機設(shè)計的容量比實際需要高出很多，存在“大馬拉小車”的現(xiàn)象，效率低下，造成電能的大量浪費。因此推廣交流變頻調(diào)速裝置效益明顯。 　　采用變頻器驅(qū)動具有很高的節(jié)能空間。目前很多國家均已指定流量壓力控制必須采用變頻調(diào)速裝置取代傳統(tǒng)方式，中國國家能源法第29條第二款也明確規(guī)定風機泵類負載應(yīng)該采用電力電子調(diào)速。 變頻調(diào)速節(jié)能裝置的節(jié)能原理 　　 1、變頻節(jié)能 　　由流體力學可知，P（功率）=Q（流量）?　H（壓力），流量Q與轉(zhuǎn)速N的一次方成正比，壓力H與轉(zhuǎn)速N的平方成正比，功率P與轉(zhuǎn)速N的立方成正比，假如 水泵 的效率一定，當要求調(diào)節(jié)流量下降時，轉(zhuǎn)速N可成比例的下降，而此時軸輸出功率P成立方關(guān)系下降。即 水泵 電機的耗電功率與轉(zhuǎn)速近似成立方比的關(guān)系。例如：一臺 水泵 電機功率為55KW，當轉(zhuǎn)速下降到原轉(zhuǎn)速的4/5時，其耗電量為28.16KW，省電48.8％，當轉(zhuǎn)速下降到原轉(zhuǎn)速的1/2時，其耗電量為6.875KW，省電87.5％. 　　2、功率因數(shù)補償節(jié)能 　　無功功率不但增加線損和設(shè)備的發(fā)熱，更主要的是功率因數(shù)的降低導致電網(wǎng)有功功率的降低，大量的無功電能消耗在線路當中，設(shè)備使用效率低下，浪費嚴重，由公式P=S?COSФ，Q=S?SINФ，其中S－視在功率，P－有功功率，Q－無功功率，COSФ－功率因數(shù)，可知COSФ越大，有功功率P越大，普通 水泵 電機的功率因數(shù)在0.6-0.7之間，使用變頻調(diào)速裝置后，由于變頻器內(nèi)部濾波電容的作用，COSФ≈1，從而減少了無功損耗，增加了電網(wǎng)的有功功率。 　 　3、軟啟動節(jié)能 　　由于電機為直接啟動或Y/D啟動，啟動電流即是(４-7)倍額定電流，這樣會對機電設(shè)備和供電電網(wǎng)造成嚴重的沖擊，而且還會對電網(wǎng)容量要求過高，啟動時產(chǎn)生的大電流和震動時對擋板和閥門的損害極大，對設(shè)備、管路的使用壽命極為不利。而使用變頻節(jié)能裝置后，利用變頻器的軟啟動功能將使啟動電流從零開始，最大值也不超過額定電流，減輕了對電網(wǎng)的沖擊和對供電容量的要求，延長了設(shè)備和閥門的使用壽命。節(jié)省了設(shè)備的維護用度。 相關(guān)閱讀:

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