工廠降溫設備影響空調制冷效果的因素合理選擇通風機耐磨堆焊材料

　　空調制冷工程由壓縮機，冷凝器，膨脹閥和蒸發器組成，其工作過程如下：制冷劑在壓力溫度下沸騰，低于被冷卻物體或流體的溫度。壓縮機不斷地抽吸蒸發器中產生的蒸氣，并將它壓縮到冷凝壓力，然后送往冷凝器，在壓力下等壓冷卻和冷凝成液體，制冷劑冷卻和冷凝時放出的熱量傳給冷卻介質(通常機房空調采用的空氣)，與冷凝壓力相對應的冷凝溫度一定要高于冷卻介質的溫度，冷凝后的液體通過膨脹閥或其他節流元件進入蒸發器。
　　在整個循環過程中，壓縮機起著壓縮和輸送制冷劑蒸氣并造成蒸發器中的低壓力，冷凝器中的高壓力的作用，是整個工程的心臟;節流閥對制冷劑起節流降壓作用并調節進入蒸發器的制冷劑流量;蒸發器是輸出冷量的設備，制冷劑在蒸發器中吸收被冷卻物體的熱量，從而達到制取冷量的目的；冷凝器是輸出熱量的設備，從蒸發器中吸取的熱量連壓縮機消耗的功轉化的熱量在冷凝器中被冷卻介質帶走。
　　空調的節能
　　在我們電信生產中，空調的節能管理工作較為薄弱，能源浪費現象較為嚴重，所以加強空調的維護管理和技術改造，可以達到節能的目的。
　　從空調的壓焓圖來看，只有運行在在最佳的工況和條件，才能發揮空調的最大制冷量，達到空調節能的目的�？照{的節能，我們維護部門應該從運行成本、維護保養方面的角度進行考慮。
　　由于空調四大件中，壓縮機效率已經由投資成本決定，因此影響空調制冷效果的具體因素如下：
　　一、制冷工程的蒸發溫度
　　蒸發器內制冷劑的蒸發溫度，應該比空氣溫度低，這樣機房的熱量才會傳給制冷劑，制冷劑吸收熱量后蒸發成氣體，由壓縮機吸走，使得蒸發器的壓力不會因受熱蒸發的氣體過多而壓力升高，從而使蒸發溫度也升高，以致影響制冷效果，而這個的溫差，是結合空調的投資成本(要降低溫差，必須加大空調循環風量，增大空調的蒸發器，導致空調成本的增加)，及制冷工作時能耗費用而綜合決定的。在我們機房空調中，蒸發器采用的是直接蒸發式，這個溫差為12～14℃(見空調與制冷技術手冊P746),而實際上，由于種種不良因素的影響，不能很好的保證這個溫差，有時在20℃以上(蒸發器上結冰)，這樣我們的能耗就增加了。通過計算，在冷凝溫度不變情況下，蒸發溫度越低，壓縮機制冷效果降低，排氣溫度升高。制冷工程中蒸發器的制冷劑，蒸發溫度降低1度，要產生同樣的冷量，耗電約增加4%左右。
　　影響蒸發溫度的因素有以下幾點：
　　1.蒸發器管路結油：正常情況下由于潤滑油和氟利昂互溶，在換熱器表面不會形成油膜，可以不考慮油膜熱阻，但在追加潤滑油情況下，必須選用和原來標號相同的潤滑油，防止油膜的產生。
　　2.空氣過濾網堵塞：必須定期更換過濾網，保證空調所需的循環風量。
　　3.干燥過濾器堵塞：為保證制冷剤的正常循環，制冷工程必須保持清潔、干燥，如果工程有雜質，就會造成干燥過濾器堵塞，工程供液困難，影響制冷效果。
　　4.制冷劑太少，追加氟利昂。
　　二、脹閥開啟度度不對
　　必須定期測量膨脹閥過熱度，調整膨脹閥開啟度。步驟如下：
　　停機。將數字溫度表的探頭插入到蒸發器回氣口處的保溫層內，準備讀出蒸發器回氣的溫度T1。將壓力表與壓縮機低壓閥的三通相連(HIROSS40UA等沒有低壓閥的空調，則將壓力表與蒸發器上的接頭相連)，準備讀出蒸發器出口壓力所對應的溫度T2。
　　開機，讓壓縮機運行15分鐘以上，進入正常運行狀態，使工程壓力和溫度達到一恒定值�，F場測得高壓壓力為18Kg/cm2，高壓開關始終處于閉合運行狀態，故對工程影響不大，不用作特別處理。
　　讀出蒸發器出口溫度T1與蒸發器出口壓力所對應的溫度T2，過熱度為兩讀數之差。注意，必須同時讀出這兩個讀數，因為膨脹閥是一個機械結構，它的動作會同時引起T1和T2的改變。
　　膨脹閥過熱度應在5-8℃之間，如果不是，則進行調整。
　　具體調整步驟：
　　1)拆下膨脹閥的防護蓋；
　　2)轉動調整螺桿2—4圈；(專業空調的膨脹閥一般采用壓桿式和散型齒輪式，散型齒輪式是用一個小齒輪帶動一個大齒輪，調節的圈數比較多，一般可以調2~4圈；壓桿式可調圈數比較少，每次調1/4圈；O65空調的膨脹閥采用散型齒輪式)
　　3)等10分鐘后，從新測量過熱度，是否在正常范圍，不是的話，重復上述操作。調節過程必須小心仔細。(如果膨脹閥油堵嚴重，應用無水乙醇進行清洗，再從重新裝上；失去調節功能的膨脹閥應更換；更換時，注意安裝位置和做好保溫)
　　三、制冷工程的冷凝壓力
　　1.空調冷凝器臟
　　機房空調一般采用風冷式冷凝器，它由多組盤管組成，在盤管外加肋片，以增加空氣側的傳熱面積，同時，采用風機加速空氣的流動，以增加空氣側的傳熱效果。因片距較小，加上機房空調連續長時間使用，飛蟲雜物及塵埃粘在冷凝器翅片上，致使空氣不能大流量通過冷凝器，熱阻增大，影響傳熱效果，導致冷凝效果下降，高壓側壓力升高，制冷效果降低的同時，消耗了更多的電力，冷凝壓力每升高1kg/cm2，耗電量增加6～8%。
　　對策：結合空調使用環境，根據結灰情況，定期對空調外機進行沖洗，具體方法是用水槍或壓縮空氣，由內向外沖洗空調冷凝器，清除附在冷凝器上的雜物和灰塵，現在杭州電信分公司每年兩次對機房空調外機進行沖洗，保證良好的排熱效果的同時，節約了大量的能源。
　　2.冷凝器配置不當
　　有些廠家為了節約成本，追求利潤最大化，故意配置偏小的冷凝器，使空調制冷效果降低，這種情況盡量在空調設計時進行避免，但有時也會發生，夏天造成空調頻繁高壓告警，頻繁沖洗空調外機也無濟于事，嚴重加重了維護人員的工作量，必須更換冷凝器。如杭州轉塘、新風機房，由于冷凝器配置偏小，夏季三天兩頭高壓故障，維護人員疲于奔命，浪費了大量的人力物力，現在杭州電信分公司對配置不合理的冷凝器已進行了更換，很好的解決了這個問題。
　　3.工程內部有空氣
　　如果空調抽真空不夠，加液時不小心，就會混進空氣。空氣在制冷工程中是有害的，它會影響制冷剤的蒸汽的冷凝放熱，使冷凝器的工作壓力升高，如當時的冷凝溫度為35度，對應的冷凝壓力為12.5kg/cm2表壓，可實際壓力表的壓力可能是14kg/cm2，這多出來的1.5kg/cm2的空氣占據在冷凝器中(道爾頓定律)，由于排氣壓力增高，排氣溫度也升高，制冷量減少，耗電量增加，所以必須清除高壓工程中的空氣。
　　對策：進行放空氣操作。在停機情況下，從排氣口或冷凝器絲堵處放氣進行放氣操作。
　　4.制冷劑沖注過多，冷凝壓力也會升高。由于多余的制冷劑會占據冷凝器的面積，造成冷凝面積減少，使冷凝效果變差。
　　結論：通過上述手段，可以保證空調工作在最佳狀況，不僅降低了空調的故障率，而且單臺空調在夏季可以節約10~20%的能量，因此，加強空調維護，對空調的制冷效果、空調壽命、尤其是節約能源具有重要的意義。

摘要：闡述了預選堆焊材料的原則和方法。對堆焊材料的工藝性作了比較，給出了堆焊材料相對耐磨性試驗的結果。最后說明了直接在產品上進行跟蹤試驗、鑒定耐磨性及考慮經濟性做出藥芯焊絲和焊條選擇等情況。

關鍵詞：通風機；耐磨；堆焊材料

中圖分類號：TG44 　　文獻標識碼：B

The Reasonable Selection of Wear-resistant Surfacing Material of Fans

Abstract: This paper specified the principle and method of pre-selecting surfacing material and compared the technology of surfacing material. And the testing result of surfacing material relative wear-resisting is come out. Finally, some conditions such as the tracking test directly on products, the identification of wear-resisting and the selection of flux-cored wire and electrodes considering economy are specified.

Key words: fan; wear-resisting; surfacing material

0 　引言

　　經受著含有磨料的氣流沖擊，使風機迊風面的金屬表面產生低應力磨料磨損和沖刷磨損，這是一種普遍現象。低應力磨料磨損是固態磨料以某種速度，較自由地與所接觸的金屬表面做相對運動引起的[1]。沖刷磨損是含有粉塵的氣體高速沖向金屬表面形成的磨損，其影響因素有粉塵或固體顆粒濃度及硬度與被磨表面間的 相對速度 沖擊角等[2]。

　　近年來，風機葉輪的線速度提高很快，相同工況下風機磨損速度加快，對耐磨堆焊技術要求越來越高。為選擇出具有良好的耐沖擊性、抗磨料磨損性的堆焊材料，提高堆焊技術、延長風機使用壽命，進行了大量的堆焊試驗。耐磨堆焊是把填充金屬熔敷在基體表面以提供抗磨損、抗沖擊、防擦傷等保護層的工藝過程。要充分發揮堆焊技術的優勢必須解決好兩方面的問題：一是正確選用堆焊材料；二是選定合適的堆焊方法及相應的堆焊工藝。

1　 預選堆焊材料

　　合理地選擇堆焊材料，才能使風機堆焊件具有較高的使用壽命。收集適合于高溫或常溫條件下、受低應力磨料磨損和沖刷磨損風機零部件堆焊材料的相關資料，預選了兩類堆焊合金中的12種堆焊材料：一類是具有非常好的耐磨料磨損性、較好的耐熱性、良好的抗沖擊性的 高鉻合金鑄鐵堆焊材料；一類是具有較好的抗沖擊性、良好的耐磨料磨損性的馬氏體堆焊材料[3]。

　�。�1）手工電弧焊堆焊方法：預選3種高鉻合金鑄鐵堆焊焊條；

　�。�2）CO2氣體保護堆焊方法：預選6種馬氏體堆焊藥芯焊絲和3種高鉻合金鑄鐵堆焊藥芯焊絲。

2 　堆焊材料的工藝性比較

　　在10mm×200mm×600mm鋼號為Q345A試板上，按照表1堆焊工藝參數，盡量選用工藝參數的下限值，減少合金元素的燒損，獲得熔深淺、稀釋率較低的堆焊層。模擬風機葉片堆焊形式，每種堆焊材料各堆焊一件。在堆焊過程中進行工藝性比較：包括電弧的穩定性、煙塵及飛濺大小、焊縫成型情況、有無裂紋等。

　　堆焊工藝性比較結果如下。

　�。�1）手工電弧堆焊：3種高鉻合金鑄鐵堆焊焊條，堆焊時容易引弧、電弧穩定、煙塵較大、有飛濺、成型正常、堆焊層有分布不均的可見裂紋、工藝性尚可。

　�。�2）CO2氣體保護堆焊：在所選堆焊材料中馬氏體堆焊藥芯焊絲含碳量和合金成分較少，因此，提出一條基本要求即堆焊層應成型光滑、無明顯裂紋。

　　其中3種馬氏體堆焊藥芯焊絲，堆焊時煙塵相對大一些，堆焊層有少量可見裂紋，被淘汰；其余3種馬氏體堆焊藥芯焊絲，堆焊時送絲暢通、易引弧、電弧穩定、煙塵與飛濺相對較少、多層堆焊后無明顯裂紋、成型美觀、堆焊工藝性良好。

　　3種高鉻合金鑄鐵堆焊藥芯焊絲，堆焊時電弧較穩定、煙塵大、飛濺相對多一些，在堆焊層出現細小橫向裂紋，工藝性尚可。

3 　堆焊材料的相對耐磨性試驗

3.1　 試件堆焊和試樣加工

　　以Q345A鋼板20mm×80mm×250mm作為基材，采用3種馬氏體堆焊藥芯焊絲、3種高鉻合金鑄鐵藥芯焊絲、3種高鉻合金鑄鐵堆焊焊條，按表1的堆焊工藝參數分別堆焊尺寸為35mm×200mm堆焊層、多道堆焊、堆焊3層 , 堆焊層高度保證達到6~7mm。

　　先將試件堆焊面在磨床上加工出平面，以加工的平面為基準在基材側刨削試件厚度至15mm，之后采用線切割方法在每塊試件上加工出3件15mm×26mm×56mm耐磨試樣，編號做標識。

　　加工材質為Q345A，尺寸為15mm×26mm×56mm試樣6件, 做相對耐磨性試驗的基準試樣。

3.2　 相對耐磨性試驗

　　將耐磨試樣分成兩部分，委托鄭州機械研究所做相對耐磨試驗，試驗結果如下。

　　第一部分：CO2氣體保護焊藥芯焊絲堆焊的6種試樣，模擬風機工況進行了純磨粒磨損試驗，試樣編號6#代表Q345A鋼基準試樣；編號1#、2#、4#代表馬氏體堆焊藥芯焊絲堆焊試樣；3#、無編號、7#代表高鉻合金鑄鐵藥芯焊絲堆焊試樣，其試驗結果見表2。

　　第二部分：手工焊條電弧焊堆焊的3種耐磨試樣試驗結果見表3；試驗設備：MLS-225型濕砂橡膠輪式磨損試驗機；介質組成：1.5kg石英砂（50~90目）+1kg水。

表3 試驗結果

摘要：本文介紹山西兆豐鋁業公司自備電廠設計3臺135MW循環硫化床機組，于2006年6月相繼投產發電，投產以來，由于風機出力不滿，風機等效使用效率不高，廠用電率舉高不下，原風機采用液力耦合器調速方式，該調節方式在滿負荷時相能對經濟運行，但在低轉速情況下，能量損失嚴重，因此電廠必須對有節能空間的輔機進行變頻器調節改造，自備電廠首先選擇引風機進行了技術改進。

1、引風機改造前現狀
自備電廠為3×135WM循環硫化床發電機組。三臺機組六臺引風機全部采用液力耦合器調節方式，液力耦合器是通過控制工作腔內工作油液的動量矩變化，來傳遞電動機能量并改變輸出轉速的，電動機通過液力耦合器的輸入軸拖動其主動工作輪，對工作油進行加速，被加速的工作油再帶動液力耦合器的從動工作渦輪，把能量傳遞到輸出軸和負載，這樣，可以通過控制工作腔內的油壓來控制輸出軸的力矩，達到控制負載的轉速的目的。液力耦合器調速范圍在20%～95％之間，其效率基本上與轉速成正比，隨著輸出轉速的降低，效率基本上成正比下降。100%轉速時效率95%，75%轉速時效率約72%，20%轉速時效率約19%，液力耦合器用于風機，其軸的輸出功率與轉速的三次方成正比，當轉速下降時，雖然液力耦合器效率與轉速成正比下降，但電動機綜合軸功率還是隨著轉速的下降成二次方比例下降，因此低轉速時，風機的綜合效率很低，電機耗能相對較大。引風機電機設計參數如下：
名稱型號額定功率（kw）額定電壓（v）額定電流(A)額定功率轉速功率因數引風機YKKZ10-618006000212.7509860.85
2、改造實施方案
1.變頻器選型配置方案
按照引風機電機容量，選用北京合康億盛變頻科技股份有限公司生產的變頻器HIVERT-Y06/220，額定輸出電流為220A。保留現有的引風機電動機和高壓開關，考慮6kV配電室位置情況，我們將除塵器配電室空余空間位置隔離設置為變頻器間，變頻器電纜用原引風機動力電纜，變頻器至風機電纜重新布置。變頻器控制電源采用380V控制，電源一路取源于變頻器變壓器變壓交流380V，另一路取于機組380V工程，兩路電源可以自動切換無需人工調整。變頻器間電纜溝道在原電纜溝的基礎上進行完善，保證滿足施工要求。
2.引風機改造
由于原引風機使用液力耦合器進行調節，變頻改造后，電機由變頻器拖動進行變頻運行，必須將液力耦合器拆除。但是拆除液力耦合器后電機和風機間連接軸的空間距離太長，扭距大容易造成變形，造成工程停機，因此在原液力耦合器位置專門進行設計制作了連接軸，并考慮在軸中位置設計支撐聯軸器，軸的設計考慮了在0～50Hz范圍內沒有共振點。

3.控制回路改造
變頻器的控制與原來的DCS連接起來，控制電纜由變頻器至DCS工程控制柜敷設，相關的控制信號引入到DCS控制工程，可以實現遠控和就地控制，變頻器的加減頻率在DCS工程操作員站進行，調節頻率范圍為0～50Hz，變頻的狀態及控制信號在DCS工程進行顯示，滿足遠方操作控制的要求。
4.變頻器的主要功能設置
1）變頻器改造時原電機及保護回路不加任何改動可直接應用。
2）變頻器內部通訊采用光纖連接，可以有效提高控制信號通訊速度和抗干擾能力，變頻器內部強弱電信號分開布置，通過光電隔離、鐵殼屏蔽技術消除了控制的諧波影響
3）變頻器冷卻風扇一用一備冗余設計，單臺冷卻風機故障不影響工程正常運行，并可實現在線檢修。
4）6kV主電源故障時，變頻器供電可保持3秒鐘，一旦主電源重新受電，裝置工程能自動恢復正常工作而無需運行人員的任何干預，以滿足主電源母線工程快切需求。
5）變頻器設計有電動機所需的過載、過流、過壓、欠壓、過熱、缺相保護以及進線變壓器的保護和變頻器過載，變頻器過熱等全部保護功能。
6）變頻器動力電源和控制電源分開供電，動力電源為變頻調速工程內部供電，控制電源獨立于動力電源工程，變頻器自備UPS，可維持30min，控制電源故障時，變頻器不能立即停機。
7）變頻器在0～50Hz范圍內進行調整，調節范圍廣，輸出電壓穩定。
3、改造中重點考慮的幾個問題
1.變頻器做單獨接地網，接地網與電氣地網隔離，保證變頻器投運后對其他設備不產生干擾。
2.引風機原由電機非專用變頻電機，改造后電機冷卻風量不足，電機溫升不能超標。
3.考慮電機全壓啟動對廠用6KV母線的影響及對電機和風機的影響。
4.現有的風機電機連接所用的液力偶合器拆除后，連接軸必須進行認真計算設計，要充分考慮在整個調頻范圍內風機的共振問題。
5.變頻器及變頻控制室的排熱通風設計。
4、改造后經濟效益分析
1.節能分析
機組在100%、80%兩種負荷運行方式下電機狀況統計
機組負荷（MW）引風機電機電流(A)、占額電流的百分比、功率Pg(kw)100 140 63.5% 1298135 150 65.8% 1391
Pg=1.732×6.3×I×cosφ
1）機組在100%負荷運行方式下引風機電機變頻改造前后能耗比較
不使用變頻器調節模式：Pg=1391kw

使用變頻器調節模式：
風機效率：μf=0.63
傳動效率：μt=0.97
電機效率：μd=0.95
變頻器效率：μb=0.965
風機出口流量：Q=115m3/s
風機出口壓力：H=-5.4kPa
Pb=Pd/μb=Pf/μt×μd×μb=QH/（μf×μt×μd×μb）=115×5.4/（0.63×0.97×0.95×0.965）=1108kW
節能效果：μ=(Pg-Pb)/Pg=（1392-1108）/1392=20%
2）機組在80%負荷運行方式下引風機電機變頻改造前后能耗比較
不使用變頻器調節模式：Pg=1298kw
使用變頻器調節模式：
風機效率：μf=0.63
傳動效率：μt=0.97
電機效率：μd=0.95
變頻器效率：μb=0.965
風機出口流量：Q=115m3/s
風機出口壓力：H=-4.3kPa
Pb=Pd/μb=Pf/μt×μd×μb=QH/（μf×μt×μd×μb）=115×4.3/（0.63×0.97×0.95×0.965）=883kW
節能效果：μ=(Pg-Pb)/Pg=（1298-883）/1298=30%
3）單臺引風機節能計算
機組80%負荷運行，單臺引風機年使用300天，共計7200小時，935萬KW/h。
序號 名稱 需求比例 年現用電 年變頻用電 年節電1 引風機80%935kw/h 636kw/h 299萬kw/h
經濟效益計算：按照每度電0.3元計算，單臺引風機每年節約88萬元。
5、結論
變頻器改造，不僅提高設備的安全可靠性，提高了工藝流程的自動化水平，減少事故率，更為企業節約降耗提高經濟效益作出貢獻，在國家大力倡導節能減排，減少環境污染政策的指引下，推廣和使用變頻器必將是降低能源消耗的有力措施。

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