鋒速達通風降溫系統
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負壓風機維修_離心風機的作用及歷史-化工設備知識機械百科高壓離
| 離心風機的作用及歷史-化工設備知識 |
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| 離心風機的作用 離心風機是依靠輸入的機械能，提高氣體壓力并排送氣體的機械，它是一種從動的流體機械。 離心風機廣泛用于工廠、礦井、隧道、冷卻塔、車輛、船舶和建筑物的通風、排塵和冷卻；鍋爐和工業爐窯的通風和引風；空氣調節設備和家用電器設備中的冷卻和通風；谷物的烘干和選送；風洞風源和氣墊船的充氣和推進等。 離心風機的工作原理與透平壓縮機基本相同，只是由于氣體流速較低，壓力變化不大，一般不需要考慮氣體比容的變化，即把氣體作為不可壓縮流體處理。 離心風機歷史 風機已有悠久的歷史。中國在公元前許多年就已制造出簡單的木制礱谷風車，它的作用原理與現代離心風機基本相同。1862年，英國的圭貝爾發明離心風機，其葉輪、機殼為同心圓型，機殼用磚制，木制葉輪采用后向直葉片，效率僅為40％左右，主要用于礦山通風。1880年，人們設計出用于礦井排送風的蝸形機殼，和后向彎曲葉片的離心風機，結構已比較完善了。 1892年法國研制成橫流風機；1898年，愛爾蘭人設計出前向葉片的西羅柯式離心風機，并為各國所廣泛采用；19世紀，軸流風機已應用于礦井通風和冶金工業的鼓風，但其壓力僅為100～300帕，效率僅為15～25％，直到二十世紀40年代以后才得到較快的發展。 1935年，德國首先采用軸流等壓風機為鍋爐通風和引風；1948年,丹麥制成運行中動葉可調的軸流風機；旋軸流風機、子午加速軸流風機、斜流風機和橫流風機也都獲得了發展。 |
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收錄時間:2011年01月06日 02:09:55 來源:ccen 作者: |
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| 高壓離心風機的節能改造 |
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| 1 問題提出 |
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收錄時間:2011年01月07日 17:19:34 來源:ccen 作者: |
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摘要：本文分析了高壓變頻器在轉爐煉鋼除塵風機中的應用。實踐證實，高壓變頻器對降低除塵風機的用電率、減少起動電流、進步功率因數、改進轉爐煉鋼工藝水平、進步自動化水平有很好的應用遠景。
關鍵詞：變頻調速；高壓變頻技術；轉爐；除塵風機
一、工程前期情況描述
大冶華鑫煉鋼廠原有30T氧氣頂吹轉爐2座，采用“三吹三”方式，轉爐吹煉過程中，爐口會排出大量棕紅色的煙氣，煙氣溫度高、含有易燃氣體和金屬顆粒，按照我國1996年頒布的《大氣污染物綜合排放標準》（GB16297一1996），對煙氣必須冷卻、凈化，達標后排放。若電機采用工頻運行，通過調節風門的出口擋板調節風量來滿足生產工藝要求，大量電能白白浪費在閥門上;若采用液力耦合器調速，則存在以下缺點：
（1） 調速范圍窄，轉速不穩定；
（2） 電機的效率低，損耗大；
（3） 液力耦合器經常出現故障，不能滿足連續生產的需要；
（4） 調節精度低，響應慢。
吹煉工藝周期
A到B為兌鐵加廢鋼時間，約1分鐘。
B到C為風機升速時間，暫定1分鐘，可以調節。
C到D為吹氧時間，約14分鐘。
D點風機開始減速，暫定2分鐘，可以調節。
D到E為倒爐測溫取樣時間，約2分鐘。
E到F為出鋼時間，約2分鐘。
F到G為濺渣時間，約2分鐘。
長期以來，不論轉爐處于哪一個運行階段，產生的粉塵大小均使除塵風機全速運行，擋板幾乎不進行任何調節，造成大量的電能浪費。隨著市場競爭的不斷加劇，節能降耗、進步生產效率成為企業發展進步競爭力的有效手段之一。
在九十年代后期，隨著電力電子技術、微電子技術、光電子技術的不斷發展和矢量控制技術的不斷完善，其中各種拓撲結構的高壓變頻器相繼在應用市場上出現，尤其在最近幾年，在技術和應用領域上得到不斷的進步和拓展，其中，多重化完美無諧波矢量控制高壓變頻器以其功率因數高、無諧波（輸進諧波小，對供電電網無污染；輸出諧波小，電機附加發熱和轉矩脈動小）可靠性高而受到越來越多的用戶歡迎，現已廣泛應用于電力、冶金、化工、建材等領域。
二、系統技術方案設計
通過對冶煉工藝的分析：轉爐在煉鋼過程的不同階段對除塵風量的大小有明顯的不同，以吹氧冶煉為最大，其他除塵為最低。通過對轉爐煉鋼過程的分析，對除塵風機的控制設計于下方案。整個吹煉工藝周期約24分鐘，其中高速時間（C到D）14分鐘。為了控制簡單起見，可使除塵風機運行在兩種狀態，高速和低速，高速定為45Hz,可以調節；低速定為20Hz,可以調節。可考慮在下氧槍時給出一對接點使高壓變頻器加速進進高速運行，提氧槍時控制接點斷開，變頻器減速進進低速運行。
2．1 設備參數：
風機參數
風機型號：D700-13
額定風量：42000m3 /h
額定風壓：25490Pa
轉速：2965rpm
軸功率：400Kw
電機參數
電動機型號：JK134-2
額定電壓：：10000V
額定功率： 440KW
額定電流：30A
額定轉速：2980r/m
變頻器技術指標
型號：SH-HVF-Y10K/450
額定容量：600kVA
輸進電壓：10000V
輸出電壓：0～10000V
輸出頻率：0～50Hz
2．2 系統電氣構成
根據現場生產工藝情況，選用湖北三環發展股份有限公司研究開發生產的高壓變頻器作為主件，該變頻調速系統具有諧波含量小，功率因數高、模塊化結構、可靠性高等特點。除塵風機電氣系統的主接線結構圖如圖1所示。10kV電源通過母線段網側高壓開關DL接進系統，采用多重化移相干式隔離變壓器進行電源側電氣隔離，以減小對電網的諧波污染；變壓器輸出經功率柜逆變輸出后直接驅動三相異步電動機，實現除塵風量的控制。為保證整個除塵風機系統可靠性,平面式負壓風機，系統設計中我們還采用工頻旁路。當系統變頻運行時，斷開隔離開關QS3，合隔離開關QS1、QS2。QS2與QS3之間還設計了機械互鎖，在變頻器運行時盡對保證QS3不可以誤合閘。在變頻運行時，由遠程PLC起停變頻器；當變頻器出現故障時，系統切換至原工頻運行方式；斷開隔離開關QS1、QS2；合隔離開關QS3。由原除塵系統啟動風機，進口擋板控制風量。
圖1 系統接線圖
圖2 工藝流程圖
三、改造效果
從運行情況看,該高壓變頻調速裝置,運行可靠,節電效果明顯,達到了預期效果。經過工頻和變頻運行對比，丈量和統計的煉鋼轉爐除風機改造后各項技術指標如下表
（1）節電效果明顯。改造前,該風機天天均勻電耗為7700kW?h,而現在僅為3653kWh左右,均勻天天節電4047kWh,節電率達57%,濕簾生產廠家,年節電效益為73萬元。
（2）系統實現自動控制,操縱簡單。系統利用轉爐煉鋼過程中氧槍的工作信號作為風機高、低速運行的控制信號,實現了風機的高、低速自動控制,系統也可根據工作需要進行人工操縱,且操縱方便。
（3）系統安全可靠。具有較強的自我保護能力和故障自診斷能力,有過流保護、過電壓保護、欠電壓保護、高壓電源缺相、接地等保護功能。
（4）設備運行可靠,維護用度低。由于采用變頻調速控制,其裝置具備軟起動、軟停止的功能,故在啟動時對電網及設備沒有沖擊,因此延長了電機及風機的使用壽命。由于電機的均勻轉速大大降低，軸承的溫度大大降低，其壽命也大大延長，進步了整個系統的可靠性，減少了因頻繁更換軸承影響轉爐正常生產。
（5）單臺項目總體投資為98萬元，16個月即可收回投資。設備使用年限長達10年，投資收益高達600余萬元。
向礦井或作業面供給新鮮空氣、排出污濁空氣的礦山通風 設備 。礦用扇風機按其用途分為主要扇風機(主扇)、輔助扇風機(輔扇)和局部扇風機(局扇)三種。主扇用于全礦井或礦井某一翼通風；輔扇用于礦井通風網路的某些分支風路；局扇借助風筒用于礦井中獨頭的巷道或采場通風。按其構造又可分為離心式和軸流式兩大類。(1)離心式扇風機(圖1)。由進風口(集流器)、螺旋形機殼、工 作輪、出風口、機軸等部件組成。工作輪由輪轂、平板形后盤、錐形前盤以及固定于前后盤之間的葉片組成。工作輪人風口分為單側吸風和雙側吸風兩種。(2)軸流式扇風機(圖)。由工作輪、圓筒形機殼、集風器、整 流器、流線體和環形擴散器組成。集風器是流線形的漸縮風筒。流線體是固定在工作輪輪轂端部的流線形導流體。工作輪由固定在軸上的輪轂和葉片組成。葉片安裝角可根據需要調整，通常變化于5 ℃ ～6 ℃ 之間。新型軸流式扇風機采用翼形扭曲葉片。高壓軸流式扇風機裝有兩段或多段工作輪。 歐洲礦井從19世紀中葉開始使用蒸汽動力的扇風機。英國于1860年以后用機械通風取代火爐通風。 當時扇風機的風量達40m 3 ／s，風壓IKPa，效率30％左右。中國冶金礦山從20世紀50年代開始大量使用電動扇風機。80年代末，礦用扇風機的風量已達250m 3 ／S，風壓5kPa，效率85％以上。 基本參數? 扇風機工作的基本參數是風量、風壓、功率和效率。風量以單位時間流過扇風機的空氣體積量來表示。風壓是扇風機進出口的壓力差。扇風機給予每立方米空氣的總能量稱為扇風機的全壓。扇風機壓入式工作時，常用全壓表示它的風壓參數；抽出式工作時，風壓參數常用有效靜壓來表示，它等于扇風機的全壓與擴散器出口動壓之差。扇風機功率是扇風機對空氣所做的有效功，分為全壓功率與有效靜壓功率兩種。全壓功率是全壓與風量之積。有效靜壓功率是有效靜壓與風量之積。扇風機效率等于扇風機有效功率與扇風機軸功率的比值，因風壓不同而有全壓效率和靜壓效率之分。 特性曲線? 扇風機的特性曲線有個體特性曲線和類型特性曲線兩種。個體特性曲線表示某一葉輪直徑的扇風機在某一轉數條件下扇風機的風壓、功率和效率隨風量的變化特性。以風量Q為橫坐標，風壓H為縱坐標，Q與H相對應的曲線稱為扇風機的風壓曲線H?Q。以風量為橫坐標；以功率或效率為縱坐標，它們之間相對應的曲線為扇風機的功率曲線N-Q和效率曲線口一Q(圖3)。扇風機的個體特性曲線H?Q與網路風阻特性曲線R的交點M稱為扇風機的工況點；工況點M的縱、橫坐標分別表示扇風機的工作風壓和風量。過M點向橫坐標作垂線，分別交功率曲線η一Q和效率曲線E和F。E和F點的縱坐標分別是扇風機的功率和效率。 扇風機個體特性曲線的形狀與扇風機的構造有關。葉片后傾的離心式扇風機的H?Q曲線常呈單斜狀；葉片前傾的離心式扇風機的HQ曲線呈駝峰狀；軸流式扇風機的HQ曲線呈馬鞍形。扇風機在有駝峰狀特性曲線的左段工作時效率低，并可能出現不穩定運轉的現象，選擇扇風機時，應使工況點在駝峰右段的高效區工作。 同一類型的扇風機幾何相似，運動和動力也相似。因此，可用類型特性曲線表示同一類型，不同直徑、不同轉數的扇風機運轉特性。類型特性曲線的坐標值是無量綱風量系數、風壓系數和功率系數。使用類型特性曲線便于比較不同類型扇風機的性能，也便于扇風機的優化選擇。 選擇? 根據主扇和輔扇所工作的管網風阻以及所要求的風量和風壓，對可供選擇的扇風機，逐一求解其工況點，選用既滿足風量、風壓要求又運轉穩定、效率較高、能耗和投資較少的扇風機。扇風機選定后，根據工況點的風量、風壓和效率，計算扇風機的軸功率，再考慮20％～30％的備用量，確定配套電動機的功率。功率不大時，選用異步電動機；功率大于500kW時，選用同步電動機。 聯合作業? 當單臺扇風機不能滿足生產對通風的要求時，可用多臺痢風機串聯或并聯作業，以提高風量和風壓。扇風機串聯作業通常用于通風阻力較大的礦井，例如兩臺風機在進風系統連續壓入；兩臺風機在排風系統連續抽出；或兩臺風機分別在進風系統與排風系統一壓一抽等聯合作業方式。長獨頭巷道掘進時，因風筒過長、通風阻力較大，也可用幾臺局扇在風筒中串聯作業。風機串聯作業時，各風機的風量相等，風壓之和等于網路總阻力。扇風機并聯作業通常用于需風量較大的礦井，當一臺主扇的風量滿足不了生產要求時，可在同一井口安裝兩臺主扇并聯作業。此時，扇風機的風壓相等，風量之和等于礦井的總風量。另外，也可用幾臺扇風機分別在幾個井口并聯運轉，各扇風機的風量之和等于礦井的總風量。
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