鋒速達通風降溫系統
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通風除塵_新風節能型空調機組中通風機的選型設計機械百科新元礦
| 新風節能型空調機組中通風機的選型設計 |
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| 關鍵字：新風節能型空調 通風機選型 1引言 空調機和全熱換熱器是兩個不同的產品，各自獨立運行。我校開發了全熱換熱器與空調機聯用的新風、節能型空調系統，如果只是將兩者簡單地組合聯用，將會導致送風系統中全熱換熱器送風風機和空調機蒸發風機的短距離串聯，從而會影響全熱換熱器及空調機的性能。 針對這種情況，筆者建議選用一臺風機取而代之，這樣就能同時滿足新風空調系統的送風要求。根據通風機的工作原理、其阻力和流量的關系式，繪制了通風機管道特性曲線，結合實際工況下的通風機特性曲線，對新風、節能型空調機組中的通風機進行了選型，改變了原來空調機和全熱換熱器各有一臺通風機的局面，從而達到了節能、高效和降低成本的目的。 本文將重點介紹如何選定該風機及其性能參數。 2理論分析 2.1全熱換熱器單獨運行時送風機的工作原理當全熱換熱器單獨運行時，其送風機F1需克服的阻力為全熱換熱器自身和連接管道的阻力之和G1，點M1為送風機的實際工況點。 2.2空調機單獨運行時蒸發風機的工作原理當空調機單獨運行時，蒸發風機F2要克服的阻力G2包括空調機蒸發器空氣側的阻力以及連接管道的阻力，點M2為蒸發風機的實際工況點。 2.3全熱換熱器與空調機聯用時風機的工作原理當全熱換熱器與空調機聯用時，管道阻力此時的增大值為G。如果仍讓送風風機和蒸發風機在系統中工作，則此時F1?F2的工況點分別為M1、M2。當用一臺風機F來代替F1、F2這兩臺風機工作時，此時F的實際工況點為M。 2.4風機選型原則 為保證空調效果，風機F所提供的風量不能減少，所提供的壓頭也得能克服全熱換熱器、空調機及連接管道的阻力。 風機選型的大致步驟如下： (1)分析風機的工作條件，確定風機的種類及型號； (2)確定用戶需要的風量Qmax，由管道水力計算得出所需要的風壓pmax。在考慮一定的安全值的情況下，確定風機的風量及風壓，利用選擇特性曲線圖來進行初選。如風機工作條件與標準條件不符，應換算為標準條件下的風壓。 (3)利用選擇該風機的特性曲線，繪制出管道特性曲線，并作出工況點，然后進行校核。同樣，如風機工作條件與標準條件不符,屋頂風機，應換算為工作條件下的性能參數。 2.4.1管道水力計算 當空氣在有風機帶動的管道內流動時，列出斷面1、斷面2的氣流能量方程為 2.4.2風機性能參數換算 風機制造廠家提供的風機性能是風機在標準狀況下的工作性能，在實際使用中，受各種因素影響，風機的實際工作狀況與標準狀況并不相同，必須對風機的性能進行換算，以確定風機的實際性能參數。如果不考慮大氣參數改變對風機性能的影響，那么按照曲線A選擇的風機則有可能不能滿足要求。 外界大氣參數(大氣壓力pb、溫度t)改變時，換算公式為 2.4.3風機選型 風機選型時要考慮一定的安全裕度。通常，風量的安全裕度為(5～10)%，風壓的安全裕度為(10～15)%。即風機選型時的風量和風壓分別為 Qc =(1.05～1.1)QPc =(1.1～1.15) P 3實例 北京某家庭安裝該全新風空調系統，夏季溫度33.2℃，設計風量為500m3/h。管道長5m，采用斷面尺寸為250mm×160mm的膠合板標準矩形風管。 3.2風機選型 由于風機在民用空調系統中工作，考慮到噪聲要求，風機F可選用FGD系列方接口低噪聲管道風機。風機的風量與風壓，考慮一定的安全裕度時為： Q=1.05×500=525m3/h P=1.1×160.47=176.52Pa 由于當地大氣壓為99860 Pa，溫度為33.2℃，與標準條件不符，風壓需進行換算。標準條件下的風壓為FGD-Ⅰ№40-20M風機可滿足要求。根據式(10)～(12)，可做出管道特性曲線，得出風機的實際運行曲線(由于篇幅所限，只列出兩臺設備聯用時的風機選型結果圖)。聯用后，風機F的工作參數(即圖上M點坐標)為Q=518.50m3/h，p =171.83 Pa。 |
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收錄時間:2011年01月07日 17:24:38 來源:ccen 作者: |
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新元礦主扇風機三級變頻高壓軟起動設計應用 ????摘 要：介紹一種通過控制晶管來實現有級變頻，無級調在的軟起動裝置及在大型煤礦主風機中的應用情況。 關鍵詞：三級變頻，軟起動裝置 煤礦因生產的特殊性，礦井通風系統關系到礦山的安全生產，所以通風系統在煤炭生產中具有舉足輕重的地位。由于供電線路長，起動壓降大，最大限度地保障 設備 安全可靠的進行風機起動和主備切換起動，是增強系統可靠性的重中之重。陽煤集團新元礦于2006年11月份，新投運的主扇風機為GAF型軸流風機(該風機經查詢為亞洲煤礦最大的通風機)。該主扇風機的電機10KV 5000KW 異步電動機。為了更好的解決項目中所遇到的起動時對電網的沖擊，以及對負載沖擊問題，本系統采用了由遼寧榮信電力電子股份有限公司自主研發生產的三級變頻高壓軟起動 設備 。 1、 軟起動器的幾種起動方式 按電機起動原理來劃分：1、降壓起動方式。電機傳統的減壓起動方式有Y-Δ起動、自耦 變壓器 減壓起動、電抗器起動等。這些起動方式都屬于有級減壓起動，存在明顯缺點，即起動過程中出現二次沖擊電流。目前高壓常見的起動方式為液態水阻起動，可控硅串聯減壓起動。2、變頻起動方式。隨著IGBT技術的發展，高壓變頻的電壓等級和容量越來越大，但由于價格因數一直制約著它的發展。 榮信電力電子股份有限公司，在SVC基礎上成功地研制了三級變頻高壓軟起動，它具有三級變頻無極調壓的特點。 2、 三級變頻高壓軟起動的技術原理和特點 將高壓軟啟動串聯在電源和電機之間，主電路原理見圖1。 圖1 主電路原理圖 三級變頻高壓軟啟動首先采用可控硅串聯技術，然后通過控制可控硅的導通角來實現有級調頻，和無極調壓的功能。在起動初期通過控制閥組SA,SB,SC得導通來實現一級頻率12.5HZ，在電機達到1/4額定轉速的時候，通過控制閥組SA,SD,SE切換到25HZ,在電機達到1/2額定轉速后，通過控制閥組SA,SB,SC來完成全頻的切換過程，最終達到額定轉速，閉合旁路關閉軟起動觸發脈沖，完成起動過程。在整個起動過程中，在三個頻率點上，在調整頻率的同時，改變輸出電壓，保持壓頻比恒定，這樣就可以保證在整個起動的過程中，起動轉矩保持在額定轉矩的80-90%，而起動電流可以控制在2倍額定電流左右。起動力矩大，起動電流小，是三級變頻高壓軟起動的最大的技術特點。 3、在新元礦主扇電機的實際應用。 陽煤集團新元礦是一個新建礦井，它的電網容量是35KV，10000KVA，由于這個電網負責整個井下，井上的電器設備供電，所以電網的余量比較小，為了保證在起動過程中不影響其他設備運行，對主扇起動電流要求很嚴格。且由于它地處高瓦斯區域，它采用了大風量高負壓得軸流風機（雙級風葉目前是亞洲礦用最大的軸流風機），主扇電機的功率為10KV, 5000KW。在整個起動過程中，表現出了起動力矩大，起動電流小，起動平穩，起動時間短的優點。實測數據見表1。 日期 340A 4、結束語 該系統于2006年11月份正式投運，到目前一直良好地運行，沒有任何故障。它為今后礦用大型電機設備，找到了一個高性能，高性價比的一種起動設備。 相關閱讀:
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傳統風機流量的設計均以最大的風量需求來設計，其調整方式采用檔板、風門、回流、起流、起停電機等方式控制，開法形成閉路回路控制，也較不考慮省電的觀念。電氣控制采用直接或Y-△起動，無法具有軟起動的功能，機械沖大，轉動壽命短，震動及噪音較大，需要的電源的電源（電網）容量大，功因較低等是其主要的題目點。
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高壓變頻器在化工磷肥行業風機泵類中的應用 ???????? 前言 ? ????????????? 隨著化工磷復肥行業近年迅速發展,在磷肥生產中，大型磷肥裝置紛紛建成投產。在生產的流程中，風機、渣漿的調速通常使用的是用液力耦合器進行調速，滿足工藝生產的需要。根據各單位的實際需要，通常使用的是用液力耦合器對風機、泵進行20%~80%調速。但電機在工頻狀態下運行，多余的動能通過液力耦合器轉化成熱能讓冷卻水帶走。這樣從能源使用上和生產維護上都不經濟，結合現在高壓變頻器的技術發展，為節能減排工作提供了很好的解決辦法。采用變頻調節控制技術，取消原來的液力耦合器及相應的冷卻水泵及冷卻水，降低生產中的能源及資源消耗。做好清潔生產、節能降耗。 ???????? 2 ? ????????????? 云南云天化國際化工股份有限公司（簡稱云天化國際）是云天化團體有限責任公司的控股子公司。它的成立是為遵循云南省委、省政府加速培育一批國內一流、乃至世界一流的大型企業團體的總體要求，擁有高濃度磷復肥510萬噸的年生產能力，可實現銷售收進超過300億元。形成的高濃度磷復肥產能現居中國之首，亞洲第一，世界第二，形成了國內一流、國際著名的、具備規模生產各類高濃度磷復肥和專用復合肥的大型磷化工企業。 ????????????? 云南云天化國際化工股份有限公司富瑞分公司是云天化國際的子公司，成立于2002 年11 月11 日， 在2009年的電氣節能改造工作中，對一臺710kW/6kV的CO1O1尾氣風機和二臺450kW/6kV的磷酸膏渣漿泵進行的變頻器改造，經過多家產品對比，決定選用山東新風光電子科技發展有限公司生產的JD-BP37-710F,JD-BP37-450F型變頻器。通過一年多的運行觀察分析，設備運行穩定，達到了預期目的。現場磷酸膏渣漿泵照片如圖1所示。 ????????? 現場設備尾氣風機的電機參數如下表1所示，二臺450kW/6kV的磷酸膏渣漿泵的參數相同，其中P0209A泵的電機參數如下表2所示。 表1? 尾氣風機電機參數 蘭州電機有限責任公司 ???????? 表2? 磷酸膏渣漿泵電機參數 西安西瑪電機（團體）有限公司 ????????????? 原系統電動機拖動渣漿泵，是將管道中的化工原料利用渣漿泵移動到另一工藝的管道中，實現生產工藝要求，原系統利用液力耦合器實現調速控制。CO1O1尾氣風機用于干燥生產出來的重鈣產品，將重鈣產品吹到干燥鍋爐內進行干燥，燃耗再進行下一步工藝流程，原系統利用液力耦合器實現調速控制。 ???????? 3 新風光變頻器和液力耦合器的優缺點比較 ???????? 3.1 液力耦合器調速 ????????????? 液力偶合器調速是高壓電機領域中傳統的調速方式，但能耗大、效率低，其原因是存在嚴重的耦合損失和轉差損失。耦合損失是由于液壓油內摩擦造成的；轉差損失是由于調速時輸出軸和輸進軸存在轉差造成的，這種損失隨轉差的增加而上升，即效率η=1-s，其中s為轉差率。這兩部分損失終極都變成熱損失，固然一次投資少，本錢低，但調速精度差，同時還存在嚴重非線性，只在15%~ 85%間是調節線性區，即使在這區間，仍存在增速與減速間逆差間隙，造成自動系統很難投進運行。運行不可靠，國內已有多起由于液力耦合器葉片破損造成事故的先例，其主要原因是液力耦合器制造精度難以進步。并且采用液力偶和器調速方法需要一整套油系統，維護工作量很大。 ???????? 3.2 變頻調速 ????????????? 變頻調速是通過改變電動機定子供電頻率來改變旋轉磁場同步轉速進行調速的，是無附加轉差損耗的高效調速方式。突出優點是調速效率高，啟動能耗低，調速范圍廣，可實現無極調速，動態響應速度快，調速精度高，操縱簡便，且易于實現生產工藝的控制自動化。此外，在裝置發生故障后能可采取措施投進人工頻運行，不會影響生產作業是其最明顯的優點。由于它的調速性能優于其他調速技術，安裝場地條件又比較靈活，應用范圍廣泛，是市場需求增長最快的調速方式。 ???????? 3.3 ????????價格便宜 ???????? 4 系列高壓變頻器優點 ????????????? 山東新風光是國家高新技術企業，生產的風光牌JD-BP37系列高壓變頻器榮獲“中國名牌”稱號，風光牌JD-BP37系列高壓變頻器以高速DSP為控制核心，采用無速度矢量控制技術、功率單元串聯多電平技術，屬高-高電壓源型變頻器，其諧波指標遠小于IEE519-1992的諧波國家標準，輸進功率因數高，輸出波形質量好，不必采用輸進諧波濾波器、功率因數補償裝置和輸出濾波器；不存在諧波引起的電機附加發熱和轉矩脈動、噪音、輸出dv/dt、共模電壓等題目，可以使用普通的異步電機。 ????????????? 風光JD-BP37系列高壓變頻器除具有一般普通變頻器的功能外，還具有以下性能特點： ????????????? (1)采用高速DSP作為中心處理器，運算速度更快，讓控制更精準。 ????????????? (2)飛車啟動功能：能夠識別電機的速度及轉向并在電機不停轉的情況下直接起動。為了適應國內電網波動大，系統提供旋轉中再啟動功能。從而在電網電壓波動超過＋15～－35％U0情況下，系統能夠提供有效過、欠壓保護；在電網恢復正常后，自動搜索跟蹤電動機轉速及轉向按照設定曲線恢復正常運行狀態，保證設備安全運行不跳閘。為了滿足不同現場對旋轉中再啟動功能的需求，系統提供完備的參數設定功能，真正適應現場運行工況要求。 ????????????? (3)完整的工頻/變頻自動互切技術：現在的高壓變頻器一般設置工頻旁路切換柜，變頻器發生故障時能使高壓電機轉至工頻運行，旁路切換有手動旁路和自動旁路切換兩種型式，手動旁路需人工操縱，時間較長，適應于無備用裝置或不重要的運行工況，自動旁路可在變頻器發生故障后直接自動轉換至工頻運行。我公司提供的自動旁路切換柜，不僅可實現變頻故障情況下自動由變頻轉換至工頻運行狀態，還可實現在變頻檢驗完畢后由工頻瞬間轉換至變頻的功能，整個轉換過程不會對用戶設備的運行造成任何影響。 ????????????? (4)旋轉中再啟動功能：運行過程中高壓瞬時掉電三十秒鐘內恢復，高壓變頻器不停機，高壓恢復后變頻自動運行到掉電前的頻率。 ????????????? (5)線電壓自動均衡技術（星點漂移技術）：變頻器某相有單元故障后，為了使線電壓平衡，傳統的處理方法是將另外兩相的電壓也降至與故障相相同的電壓，而線電壓自動均衡技術通過調整相與相之間的夾角，在相電壓輸出最大且不相等的條件下保證最大的線電壓均衡輸出。在運行中，假如有任意三個單元以內出現故障，變頻器本身會自動旁路該單元，同時變頻器主控系統具有星點漂移功能，使三相輸出線電壓保持平衡，不會對電動機造成不利影響。 ????????????? (6) 具備突發相間短路保護功能。假如由于設備原因及其他原因造成輸出短路，此時假如變頻器不具備相間短路保護功能，將會導致重大事故。變頻器在發生類似題目時能夠立即封閉變頻器輸出，保護設備不受損害，避免事故的發生。 ???????? 5 對變頻設備的技術要求 ????????（1） 保證滿足系統工藝的運行條件。 ????????（2）不改變原有設備的運行模式和控制方式。 ????????（3） 變頻改造設備與原工頻動力系統為并聯互鎖連接關系。 ????????（4）在保證系統運行工況的條件下進行節能。 ????????（5） 變頻設備可與原監控設備進行通訊，用于生產監控，同時提供相應的接口電路。 ???????? 6 變頻改造一次回路及原理 ???????? 6.1 一拖二系統圖 ???????????? 因現有6kV配電室沒有足夠空間，決定采用變頻器的1拖2功能，可分別拖動P0209A/B兩臺泵。且采用手動旁路功能。一拖二變頻調速系統原理圖如下： ? ???????? ?它是由六個高壓隔離開關K1～K6組成（見圖2）。其中K2和K3,K5和K6安裝機械互鎖裝置；K2和K5,K4和K1有電氣互鎖。假如DL1和DL2電源同時供電，A泵工作在變頻狀態，B泵工作在工頻狀態時，K3和K4、K5分閘，K2、K1和K6處于合閘狀態；B泵工作在變頻狀態，A泵工作在工頻狀態時，K2和K1、K6分閘，K4、K5和K3處于合閘狀態；假如檢驗變頻器，K3和K6可以處于任一狀態，其它隔離開關都分閘，兩臺負載可以同時工頻運行；DL1或DL2一路電源檢驗時，可以通過分合隔離開關使任一電機變頻運行。 ???????????? 保持原有對電機的保護及其整定值不變。 ???????? 6.2CO1O1 尾氣風機主回路系統圖 ???????????? 尾氣風機采用一拖一運行方式，配置手動旁路柜。 ???????????圖3旁路柜中，共有3個高壓隔離開關，為了確保不向變頻器輸出端反送電，K2與K3采用電磁互鎖操動機構，實現電磁互鎖。當K1、K3閉合，K2斷開時，電機變頻運行；當K1、K3斷開，K2閉合時，電機工頻運行，此時變頻器從高壓中隔離出來，便于檢驗、維護和調試。 ????????????? 旁路柜必須與上級高壓斷路器DL連鎖， DL合閘時，盡對不答應操縱旁路隔離開關與變頻輸出隔離開關，以防止出現拉弧現象，確保操縱職員和設備的安全。 ????????????? 故障分閘：將變頻器“高壓分斷”信號與旁路柜“變頻投進”信號串聯后，并聯于高壓開關分閘回路。在變頻投進狀態下，當變頻器出現故障時，分斷變頻器高壓輸進；旁路投進狀態下，變頻器故障分閘無效。 ???????????? 保護：保持原有對電機的保護及其整定值不變。 ???????? 6.3 變頻器改造后對液力耦合器的處理 ????????????? 經過對原系統進行分析，對原系統設備的控制由原來的液力耦合器調節改為變頻器調節，改造方案有如下兩種：一是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；二是將電機前移直接與負載相連，由變頻器直接對負載設備進行調速。本次改造項目采用后一種方案，變頻器設備接進用戶側高壓開關和擬改造電機之間，變頻器控制接進原有的DCS系統，由DCS系統來完成正常操縱，調整負載轉速為生產工藝要求值。 ???????? 6 對外接口 ????????模擬量輸進：2路，4～20mA 。4～20mA時輸進阻抗250Ω，用于接收速度設置或被控量設置的模擬信號；現場的流量、壓力等信號。 ????????模擬量輸出：2路，4～20mA 。4～20mA輸出時最大阻抗500Ω。以模擬方式輸出變頻器的運行速度；變頻器的輸進、輸出電壓、電流、功率及功率因數等變量。 ????????數字量輸進：12路，光電隔離，隔離電壓500VAC。接收遠程控制信號，速度給定開關信號及各開關狀態等。 ????????數字量輸出：9路，中間繼電器隔離，隔離電壓750VAC，接點容量5A。輸出變頻器狀態，控制主電源開斷。 ????????通訊接口：提供隔離RS485，MODBUS、以太網等通訊規約，實現與上位系統的通訊。 ???????? 7 效益分析 ???????? 7.1 ????????通過12天性能考核分析：改造后節能：50.3%-29.3%=21%, 21%×450kW=94.5kW?h；一年按開車300天計算，可節約電量：94.5×24×300=68萬度。每度電按0.3元計算，一年可節約電費68×0.3=20.4萬元。 ????????? ???????? 7.2 CO1O1 ????????通過12天性能考核分析：改造后節能：72.3%-33.7%=38.6%，38.6%×710kW=274.1kW?h；一年按開車300天計算，可節約電量：274.1×24×300=197.4萬度。每度電按0.3元計算，一年可節約電費197.4×0.3=59.21萬元。 ????????????? 通過以上兩個案例分析，由此可見，在滿足生產要求的條件下，采用變頻調速便可將風門或液離耦合器耗費的電能節約下來，一年節省電費79.6萬元。 ????????????? 綜合效益：通過降低綜合運營本錢最高可達50%（電費本錢＋設備故障本錢＋設備維護本錢＋設備更新本錢＋耦合器的冷卻水系統運行本錢）。另外由于變頻用具有軟啟停功能，延長了設備的使用壽命。由此產生的間接效益將是無法估量。 ???????? 8 結束語 ????????????? 總之，云天化國際富瑞公司在風機、泵類負載進行高壓變頻節能改造不管從操縱、運行維護，還是節能方面都取得很好的效果，是成功的。其控制方便，靈活，優良的調速性能，完全可以滿足生產工藝的要求;良好的節能效果，可以進步系統的運行效率。變頻器的使用大大進步了系統的自動化控制水平，使整套設備的控制系統變得更加安全可靠，從而保證了生產的高效和穩定。 ??
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