鼓風機在水處理曝氣中作用用進行污水生物處理的主要構(gòu)筑物。活性污泥法是需氧性生物處理方法，在處理過程中，為了維持微生物的生命活動，必須保證水中有一定量的溶解氧。所謂曝氣，就是不斷地把空氣打入水中，或利用機械攪拌作用使空氣中的氧溶入水中。曝氣池主要由池體、曝氣系統(tǒng)和進出水口三個部分組成。池體一般用鋼筋混凝土筑成，平面形狀有長方形、方形和圓形等。曝氣方法主要有鼓風曝氣和機械曝氣。2、鼓風機曝氣的主要設(shè)備鼓風曝氣，又稱壓縮空氣曝氣。主要設(shè)備有羅茨風機，離心風機，漩渦風機，回轉(zhuǎn)式風機，水環(huán)式風機等。3、鼓風機在設(shè)備通氣前的檢測時運行注意事項正式通水前，先進行通氣檢測，通氣前先啟動風機，開啟風機風量的50%，送至生化池曝氣管道中檢測，檢查管道所有節(jié)點焊接安裝質(zhì)量，不能有漏氣現(xiàn)象發(fā)生，不易檢測時應(yīng)用肥皂水進行檢測，此時，風機運轉(zhuǎn)特別注意，比如回轉(zhuǎn)式風機不能空載運行，風機潤滑油在沒有壓力時，潤滑油不能自動循環(huán)使用，風機有缺油運行的風險，因此在試漏檢測時，要不斷的從進風口加適量潤滑油讓風機正常運轉(zhuǎn)。
全球能源危機讓風力發(fā)電成為電力“新寵”， 趨之若鶩，其優(yōu)勢在于成本低廉、綠色環(huán)保且可行性強。陸、海風電場相繼建造，規(guī)模迅速提升。
對于鋼材料的風電設(shè)備而言，包括塔架、塔筒、風機輪轂等，運行后最大的挑戰(zhàn)就是腐蝕，惡劣的自然環(huán)境、鹽堿海水腐蝕、潮濕空氣銹蝕、極端高、低溫，風擊浪打的應(yīng)力腐蝕，
并且由于風電場，都建于偏遠野外，海上風電場更是難以接近，因此設(shè)備的防腐維護難上艱難且成本昂貴。“抗腐蝕”成為了風電設(shè)備最大的考驗。全球領(lǐng)先的表面處理專家，維爾貝萊特（集團）永遠站在產(chǎn)業(yè)和技術(shù)前沿，提出了“終身防腐”的表面處理概念，即最大可能地延長風電設(shè)備安全使用壽命，并在其預(yù)計的工作期限內(nèi)最低的維護需求。
維爾貝萊特（集團）的“終身防腐”的表面處理概念主要通過2個基本步驟來實現(xiàn)，即拋丸預(yù)處理和噴涂防腐底漆。
第一步 - 拋丸清理
零件要取得持久且有效的防腐性能，對其表面進行徹底的預(yù)處理是第一關(guān)鍵步驟。以風電塔筒為例，維爾貝萊特的全自動塔架拋丸設(shè)備，拋丸器被固定于1個伸長臂支架上，隨其沿塔筒移動，對塔架表面進行拋丸處理。設(shè)計原理是，塔筒作自動旋轉(zhuǎn)，同時拋頭沿著伸長支臂移動并拋射磨料到工件表面。對塔架內(nèi)部某些難以接近的區(qū)域，可加選人工補噴，以確保工件的所有表面都徹底清理干凈。拋丸步驟和拋丸質(zhì)量對于防腐效果至關(guān)重要，它直接決定了是否能取得防腐漆和金屬表面間最大的附著力。
通過一個水平和交叉輸送履帶將磨料送入拋丸機。其他輔助的輸送帶和一個雙料斗提機確保給拋頭渦輪的充足磨料供給。拋丸開始前，一個全自動光柵感應(yīng)裝置偵測到零件位置，并相應(yīng)調(diào)節(jié)拋頭與零件的相對位置。帶2個電機驅(qū)動旋轉(zhuǎn)輥道的輸送臺車負責塔架在拋丸過程的旋轉(zhuǎn)移動。拋頭支撐臂直接安裝與拋丸室頂下，其高度可調(diào)，以配合取得最佳的拋丸角度。
第二步 – 噴漆和烘干
拋丸結(jié)束后，碩大的塔架工件進行吹掃除塵，高效的Air-Shoc芯筒式濾器，具有 58.000 m³/h的濾過能力。第二步進入噴漆流程，清理干凈且表面無殘留磨料的工件被送入防腐底漆噴涂室。該噴漆房及烘干室二合為一的特殊設(shè)計，免除了類似塔架這樣巨重型工件在兩個工作室之間來回移送的麻煩，實現(xiàn)噴漆和烘干在同一房體內(nèi)完成。除了噴漆均勻、漆膜厚度最佳等優(yōu)勢外，該噴漆房還具有高度自動化、省能耗、操作簡單、生產(chǎn)成本低等特性。
維爾貝萊特（集團）的優(yōu)勢
今天，千瓦級、兆瓦級的風機需要塔架高度高達80米，直徑5米，塔架被分為幾段，有的長度長達36米。使用鋼材的厚度約50 mm, 每段分段重量就重約70噸。再比如，風機輪轂也是巨型的，單個重量有的甚至達到30噸以上。處理這些體積巨大、重量驚人的工件，本身就不是件容易的事，且它們對于拋丸、噴漆的要求又甚高且每個細節(jié)表面都要處理徹底。維爾貝萊特（集團）針對性地設(shè)計了幾種具有超常承載能力的零件輸送系統(tǒng)，如吊鉤式、臺車式。
除了具有處理巨型尺寸和重量零件的能力，系統(tǒng)的自動化水平，和生產(chǎn)速度以實現(xiàn)經(jīng)濟、高效的防腐作業(yè)也是維爾貝萊特（集團）設(shè)備卓爾不凡的特性。此外，結(jié)合高性能的磨料回收和漆霧過濾系統(tǒng)，確保無污染的生產(chǎn)，讓維爾貝萊特（集團）的防腐方案能完全滿足客戶各方面的要求。
中國風機產(chǎn)業(yè)網(wǎng) 云南號稱有色金屬王國，有色金屬的礦藏量非常豐碩，種類繁多，銅、鉛、鈦、鎢、鋅、錫、錳等等，所在多有，為了發(fā)展礦產(chǎn)資源，云南冶煉工業(yè)也異軍突起，以云銅、云錫、會澤鉛鋅礦為代表的冶煉企業(yè)發(fā)展迅猛，尤其是煉鋅業(yè)在海內(nèi)處于領(lǐng)先水平，為此，我們以昊龍興煜冶煉公司新建的2萬噸電爐煉粗鋅的企業(yè)作為試點，企圖在海內(nèi)煉鋅業(yè)有新的突破。
我們在此企業(yè)中的一冷轉(zhuǎn)子，螺旋給料機，電極晉升各系統(tǒng)普遍應(yīng)用了艾默生EV1000、EV2000產(chǎn)品，尤其是電極晉升系統(tǒng)為企業(yè)節(jié)約資金，降低消耗，節(jié)約能源方面作出了貢獻。下面將此電極晉升系統(tǒng)加以敘述。
一、出產(chǎn)工藝流程及實現(xiàn)的目的
采用密閉式礦熱電爐冶煉電爐合金粉，電爐煉粗鋅在冶金業(yè)應(yīng)用很廣，出產(chǎn)流程短，投資少，占地小，效率高。礦熱電爐冶煉出產(chǎn)要求控制爐內(nèi)溫度氣氛，常常調(diào)解電極電流；電爐溫度丈量采用熱電偶，溫度計顯示，電極電暢通流暢過電流互感器、電流表顯示，電爐的電壓可以調(diào)節(jié)電爐變壓器的分接開關(guān)來完成。
冶煉過程中要求電極插到電爐熔中，而不能只插到電爐內(nèi)爐料表層，這樣易造成電弧高溫將鋅揮發(fā)成煙氣不能形成鋅液造成鋪張。目前，還沒有更好的辦法丈量電極在爐中的正確位置，也無法在高溫爐
中安裝可供丈量的位置傳感器，只能用原始的在電極爐外部劃線和人
為觀察的辦法對電極定位，但這種辦法效率低，仍難免會在某一時段泛起鋪張。
為了實現(xiàn)丈量與現(xiàn)場操縱的自動化，考慮在電極晉升機（4KW）由EV1000-4T0055G驅(qū)動，電念頭經(jīng)減速機后，經(jīng)由鋼繩拖動電機上下移動，在電念頭軸上安裝旋轉(zhuǎn)編碼器，從而精確丈量出電極實際深度，以便根據(jù)出產(chǎn)工藝決定晉升機的運行方向既電念頭的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)。
二、非標的處理及實現(xiàn)方法
根據(jù)上述的要求，在艾默生變頻器開發(fā)部的支持下，在EV100上對正、反轉(zhuǎn)實現(xiàn)加減計數(shù)及復(fù)位清零的非標處理達到予期的目的。下面予以說明：
⒈非標的處理
非標的格局（艾默生L版本）
FA.00
長度清零初值
0．000~65.535
,負壓風機廠家直供; FA.01
正/反轉(zhuǎn)計數(shù)增減模式
0．正轉(zhuǎn)減反轉(zhuǎn)加
1．正轉(zhuǎn)達加，反轉(zhuǎn)減
根據(jù)此非標的處理，可以靈活的對電極進行加減計數(shù)，精度可達到±0.01mm，遠遠超出工藝要求的水平。同時配合遠程控制器，隨時可讀取當前電極的絕對深度，而且在長度清零時可以恢復(fù)到FA.00設(shè)定的值。
⒉實現(xiàn)的方法（電極晉升機）
（一）、技術(shù)特性
⑴電機功率4～7.5KW
⑵晉升絲桿3根T40X6
⑶電極晉升速度67～288mm/min
⑷電極直徑ф500
⑸最大晉升速度～2200mm
⑹最大靜止晉升重量6000Kg
(二)、結(jié)構(gòu)原理
變頻器型號為EV1000-4T0055G，編碼器珠海瓦特公司出產(chǎn)（型號為：（VLT12-05-SF-1000）。電極的零點以爐體的頂點為基準點，深度不超過5m。為對零點的確定送變頻器的X1作為清零復(fù)位端子，其電路端子，其電路原理圖如圖2所示：
電極晉升裝置主要用于黃磷電爐等冶煉爐的電極晉升，由一個中央筒（供電極伸出用），一個蝸輪減速機，一個中央太陽輪，兩個傳動箱，三套螺母、絲桿或附屬三角架組成。電機經(jīng)皮帶輪、蝸桿蝸輪減速機，帶動小齒輪、中央太陽輪、傳動箱齒輪同步運行，使螺母、絲桿勻速運動，達到上下升降的目的。
3.主要參數(shù)的設(shè)置：
F0.00
6
F0.03
1
F7.00
39
F7.03
44
F8.02
7FF
FA.01
0
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10月31日，國電蒙能赤峰風電公司二期工程崗子風電場首臺風機吊裝完成，標志著崗子風電場工程項目正式進入風機安裝階段。
時值赤峰地區(qū)大風季節(jié)，天氣多變，氣溫下降，受地域環(huán)境影響極大，給崗子風電場風機吊裝工作帶來了諸多的困難，任務(wù)艱巨，環(huán)境艱苦，工期緊張，已到了刻不容緩的關(guān)鍵時期。
在困難和考驗面前，風電公司參建干部員工發(fā)揚“特別能吃苦、特別能戰(zhàn)斗、特別能奉獻”的“鐵人”精神，迎難而上，攻堅破難，奮力拼搏，在總結(jié)一期風機吊裝經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，結(jié)合二期風電施工工期緊、受氣候影響大、道路狀況差、安全風險大等實際情況，超前籌劃，科學安排，明確責任，精心組織。吊裝前，與各參建單位多方協(xié)調(diào)，對施工單位的施工資質(zhì)、施工組織設(shè)計以及各項報驗資料等進行仔細審查，合理組織相關(guān)技術(shù)人員優(yōu)化吊裝方案，完善安全措施，制定應(yīng)急預(yù)案，強化作業(yè)人員吊裝技能，排查作業(yè)隱患；吊裝中，風電公司精心組織，施工單位、監(jiān)理單位、吊裝單位緊密協(xié)作，按要求把握、控制好每一個環(huán)節(jié)、每一個細節(jié)的吊裝作業(yè)，全程旁站，有力監(jiān)督；吊裝后，認真檢查驗收，層層到位，嚴格把關(guān)，葉片組裝、葉輪和機艙對接準確無誤，保證工程質(zhì)量，確保二期工程風機吊裝任務(wù)圓滿完成，為年底實現(xiàn)“雙投”目標搭建“綠色通道”。
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高壓變頻器在熱電廠風機節(jié)能中的實踐與應(yīng)用 |
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摘 要 本文通過高壓變頻器在生產(chǎn)中的實際應(yīng)用，先容變頻器的節(jié)能原理、控制調(diào)試過程中的一些體會。
關(guān)鍵詞 高壓變頻器、節(jié)能原理、操縱使用。
1、引言
隨著現(xiàn)代化企業(yè)的不斷進步和發(fā)展，效益最大化是企業(yè)永恒的主題。利用高新技術(shù)來進步企業(yè)生產(chǎn)裝置的治理水平和節(jié)能降耗已是各企業(yè)首選的手段之一。高壓變頻節(jié)能技術(shù)隨著國內(nèi)一些生產(chǎn)廠家研制水平的不斷進步已接近甚至超過世界同行的先進水平，并以產(chǎn)品性能穩(wěn)定、價格適宜、售后服務(wù)及時等上風深受國內(nèi)企業(yè)廣泛接受和應(yīng)用。
泰達熱電公司五號熱源廠為三臺75T/H的硫化床鍋爐，采用單引風、一次送風、二次送風的形式。風機型號分別為 JLY75?15N025D左45°、JLG75?12N016D右90°、JLG75?22AN014D右90° 配置功率分別為560KW、315KW、250KW 電壓為10KV的三相交流異步電動機，風門采用進風口擋板調(diào)節(jié)。這種配置的缺點是擋板兩側(cè)風壓差造成節(jié)流損失，同時風機擋板執(zhí)行機構(gòu)為大力矩電機執(zhí)行器易出故障 ，風機自動率較低。為此我們對引風量的調(diào)節(jié)、一次風量的調(diào)節(jié)、二次風量的調(diào)節(jié)在全國首家大膽采用了10KV高?高變頻調(diào)速技術(shù)。以1#爐為例我們分別選擇了DFCVERT?MV?710/10B、DFCVERT?MV?450/10B、DFCVERT?MV?355/10B變頻器以達到節(jié)能降耗及進步自動化水平。目前經(jīng)過對1#爐變頻器的調(diào)試運行驗證收到了預(yù)期效果，安裝工藝、操縱控制都有了突破性進展。
2、采用變頻調(diào)速節(jié)能的基本原理
一般電氣拖動設(shè)備設(shè)計上考慮有短時過載運行的情況，在電動機的功率配置上往往要大于負載最大功率的10%左右甚至更大一些，電動機選小了大負載運行時電機發(fā)熱導(dǎo)致盡緣過早老化影響電機使用壽命，電機選大了勵磁電流增大，無功損耗大功率因數(shù)低而且不經(jīng)濟，另外電動拖動設(shè)備不是長期工作在滿負荷狀態(tài)，而是長期工作在經(jīng)濟負荷狀態(tài)，即額定值得85%左右，這樣剩余功率和冗余功率就是一種浪費而采用變頻技術(shù)正是解決這一題目的最好辦法。它可以做到自動負荷匹配，在任何工況下電動機和負荷都可以實現(xiàn)最佳的負荷匹配。
利用變頻器作為風量的調(diào)節(jié)最直接的效益就是節(jié)能降耗。采用變頻調(diào)速的主要特點是消除或減少檔板的節(jié)流損失，可自動調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速與負荷匹配從而達到最佳的節(jié)能目的。一般情況下生產(chǎn)設(shè)備的節(jié)能可以通過兩種手段實現(xiàn)一是減少運行時間，二是在滿足運行工況的條件下削減輸進功率，顯然第一種方法不適合連續(xù)運行的鍋爐風機，那么利用變頻調(diào)速可以削減輸進功率正適合不需要恒轉(zhuǎn)矩的風機、水泵類的設(shè)備。下面就節(jié)能原理作一先容。
2.1、風機節(jié)能的基本原理
風機典型的風量??壓力特性曲線如圖2.1所示。
 圖2.1風機的風量?壓力特性
通常調(diào)節(jié)風量的方法有兩種：
（1）、控制輸出或輸進的風門。
�。�2）、控制旋轉(zhuǎn)速度。
圖2.2（a）為采用第一種方法時的特性 ，管路的節(jié)流阻力改變時，可以得到所需的送風特性。圖2.2（b）為調(diào)速情況下風機的運行特性圖中（pu）均采用標么值。
圖2.2（a）風門調(diào)速時的特性 （b）調(diào)速控制時的特性 r: 管路阻抗R+節(jié)流阻抗
采用調(diào)速方法節(jié)能的原理是基于風量、壓力、轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系這些關(guān)系是
Q ∝ n
p ∝ T ∝ n2
P ∝ Tn ∝ n3
式中Q??風量 p??壓力 n??轉(zhuǎn)速 T??轉(zhuǎn)矩 P??軸功率
風機的風量與轉(zhuǎn)速的1次方成正比，壓力與轉(zhuǎn)速的2次方成正比，而軸功率與轉(zhuǎn)速的3次方成正比，即能耗與轉(zhuǎn)速成立方關(guān)系如電機在80%額定轉(zhuǎn)速時，其功耗即可降至（0.8）3≈50%
軸功率的實際值（KW）由下式給出
式中 Q??風量
p??壓力（n3/s）
ηb??風扇或風機的效率
ηc??傳動裝置效率，直接傳動時為1
圖2.3所示為采用不同的調(diào)節(jié)方法時電動機輸進功率（既風機軸功率）與風量的關(guān)系曲線。
圖2.3風機各種風量調(diào)節(jié)時的輸進功率比較
1?輸出端風門控制時的電動機輸進功率2?輸進端風門控制的電動機輸進功率3?轉(zhuǎn)差功率調(diào)速（滑差電動機、液力耦合器）時電動機的輸進功率4?變頻器調(diào)速控制時的電動機輸進功率5?理想輸進功率
采用不同的調(diào)節(jié)方法電動機的輸進功率（既電源應(yīng)提供的功率）也不同圖中比較了輸出端風門控制、輸進端風門控制、電磁轉(zhuǎn)差調(diào)速及液力耦合控制、和采用變頻調(diào)速控制的電動機的輸進功率（既電源提供的功率）與風量之間的相互關(guān)系。
圖2.4表示輸進端風門控制、電磁轉(zhuǎn)差或液力耦合調(diào)速控制以及變頻調(diào)速控制方法下將風量調(diào)到0.5（Pu）時的節(jié)電情況。
圖2.4風量為50%時節(jié)約的電能
圖中劃斜線部分的面積表示風量調(diào)到0.5（Pu）時的節(jié)電量。變頻調(diào)速的情況下所需電源功率僅為全風量的12.5%當然這是理想情況下得到的結(jié)果。
2.2、我廠1#爐三臺風機的節(jié)能估算
由于在相同條件下風壓和流量的大小與電機電流的大小成正比所以這里只用工頻運行檔板調(diào)節(jié)時的電機電流和變頻調(diào)節(jié)時變頻器的輸進電流作一比較從而說明節(jié)電效果。
在蒸汽流量為48T/H時各自的電源側(cè)電流見表一
以下公式可估算出節(jié)電的結(jié)果
圖3.1功率單元電路結(jié)構(gòu)
根據(jù)表二可得出1#爐每小時可節(jié)能421.2度電
以上只是利用電流的變化做一比較，在實際運用中各種運行工況的不同節(jié)能效果也不一樣。所以實際節(jié)能要比估算的結(jié)果有一定的出進，但從結(jié)果上看節(jié)能還是非常明顯的。
3、高壓變頻裝置的基本原理
3.1、功率單元的基本結(jié)構(gòu)
DFCVERT?MV變頻器的功率單元是以交?直?交的形式組成的，它是先把工頻交流電通過整流器變成直流電，然后再把直流電變換成頻率、電壓均可控制的PWM波交流電。它由三部分組成既整流器、逆變器和中間環(huán)節(jié)如圖3.1所示：
圖3.2逆變器原理
3.2、逆變器的基本原理
交?直?交變頻器的交??直變換一般采用二極管來實現(xiàn)。而把直流變?yōu)樗枰l率的交流電時一般采用逆變的方法來實現(xiàn)，所以也叫逆變器。由圖3.2簡單地說明了逆變器的工做原理
圖3.3（a）電壓疊加原理圖
當兩組開關(guān)K1、K1’和K2、K2’輪流切換時，負載R上便得到了交變電壓uR。假如這兩組開關(guān)利用四只電子開關(guān)器件來代替并輪流導(dǎo)通與關(guān)斷就實現(xiàn)了由四只電子開關(guān)器件控制的直流??交流逆變。
3.3單元串聯(lián)多電平變頻器原理
單元串聯(lián)多電平PWM電壓型變頻器采用若干個低壓PWM變頻功率單元串聯(lián)的方式實現(xiàn)直接高壓輸出。該變頻用具有對電網(wǎng)諧波污染小，輸進功率因數(shù)高，輸出波形好，不存在由諧波引起的電動機附加發(fā)熱和轉(zhuǎn)矩脈動、噪聲、共模電壓等題目，可以使用普通的異步電機。取名為完美無諧波變頻器。
單元串聯(lián)多電平變頻器采用若干個獨立的低壓功率單元串聯(lián)的方式來實現(xiàn)高壓輸出其原理如圖3.3所示
,水簾生產(chǎn)廠家;
圖3.3（b）主電路系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖
供率單元與主控系統(tǒng)之間通過光纖進行通訊，以解決強弱電之間的隔離和干擾題目。功率單元采用模塊化結(jié)構(gòu)，所有的功率單元可以互換，維修也比較方便每個單元只有三個輸進、兩個輸出電源連接和一個光釬插頭與系統(tǒng)連接，所以功率單元的更換十分方便。1#爐變頻器還采用了冗余功率單元設(shè)計方案及功率單元自動旁路技術(shù)即使在功率單元損壞的條件下還能滿載運行。
4、DCS控制系統(tǒng)及工頻旁通
變頻器的調(diào)速控制系統(tǒng)可由遠程/本地控制，遠程時操縱職員通過DCS系統(tǒng)在CRT上的模擬器對DCS的輸出值進行調(diào)節(jié)，此輸出值為反饋給變頻器的4??20MA標準信號，對應(yīng)不同的頻率給定值，變頻器通過DCS的給定調(diào)節(jié)電動機的轉(zhuǎn)速實現(xiàn)對風機轉(zhuǎn)速控制從而達到調(diào)節(jié)風量的目的。
利用變頻器調(diào)節(jié)技術(shù)無疑要在原有的回路中加裝一套變頻調(diào)節(jié)設(shè)備，這將增加一個設(shè)備故障點，影響機爐系統(tǒng)的安全運行，
為了充分保證系統(tǒng)的可靠性為變頻器加裝了工頻旁路裝置，當變頻器故障時變頻器停止運行電機可以直接手動切換到工頻運行同時不會影響對變頻器的檢驗如圖4.1所示。
5、結(jié)束語
我廠1#爐變頻器自2003年安裝調(diào)試，2004年3月正式投進運行。在調(diào)試及運行中變頻器經(jīng)歷了多種方式的考驗，突破了變頻器與相關(guān)設(shè)備相匹配的各種難點實踐證實高壓變頻裝置節(jié)能效果明顯，實現(xiàn)了電機的軟啟動，也減少了風道的震動與磨損。總之DFCVERT?MV型變頻器在1#爐風機系統(tǒng)中應(yīng)用是很成功的。隨著變頻技術(shù)的發(fā)展作為大容量傳動的高壓變頻調(diào)速技術(shù)也得到了廣泛的應(yīng)用，在電力行業(yè)對于很多高壓大功率的輔機設(shè)備推廣和采用變頻技術(shù)不僅可以取得相當明顯的節(jié)能效果，而且也得到了國家產(chǎn)業(yè)政策的支持，代表了今后更多行業(yè)節(jié)能技術(shù)的方向。目前很多行業(yè)越來越多的職員對此都形成廣泛的共叫。
參考文獻
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[3] 東方凱奇 用戶手冊 東方凱奇電氣有限責任公司
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收錄時間:2011年04月01日 06:46:34 來源:中國傳動網(wǎng)"+"\r\n原文網(wǎng)址："+d 作者:
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高壓變頻技術(shù)在熱源廠循環(huán)流化床鍋爐風機上的應(yīng)用 |
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1 引言
風機是一種量大面廣、耗電量極大的動力機械。我國每年風機的電能消耗占總消耗的10％以上，在電力、鋼鐵、煤炭、冶煉產(chǎn)業(yè)中，風機的耗電量往往占生產(chǎn)用電的20％以上。因此，對風機的節(jié)能研究具有十分重要的經(jīng)濟意義。
風機系統(tǒng)中流量的調(diào)節(jié)常采用改變檔板開度的方式，因而在檔板上產(chǎn)生附加的壓力損失。消耗了大量能源。采用變頻調(diào)速技術(shù)改造風機系統(tǒng)，不僅可以節(jié)約能源，而使系統(tǒng)運行更加公道可靠。
哈爾濱市華能集中供熱有限公司在建的熱源廠，設(shè)計規(guī)模為6臺116MW（160t）循環(huán)硫化床熱水鍋爐，3臺75t/h循環(huán)硫化床蒸汽鍋爐，2臺12MW背壓式汽輪發(fā)電機組，總供熱面積為1800萬平方米，最大熱負荷為1054.8MW。
項目建成后可以承擔起哈爾濱市道里、道外兩個區(qū)大部分的冬季取熱任務(wù)。項目03年開始建設(shè)，04年投產(chǎn)2臺116MW熱水爐，05年底已有4臺116MW熱水爐、三臺75t/h蒸汽爐和兩臺12MW背壓機組投進運行。九臺循環(huán)硫化床鍋爐全部為哈爾濱鍋爐廠生產(chǎn)，其中116MW循環(huán)硫化床熱水鍋爐是該廠生產(chǎn)的第一臺目前國內(nèi)最大的循環(huán)硫化床熱水鍋爐。
循環(huán)硫化床作為一種清潔高效燃燒技術(shù)在國際上被廣泛認可，其具有燃燒適應(yīng)性廣、燃燒效率高、氮氧化合物排量低、負荷調(diào)節(jié)范圍大、污染物排放低等特點，屬于環(huán)保型鍋爐，是國家大力推廣的新型鍋爐。其燃燒工藝如下：燃料由爐前給煤系統(tǒng)送進爐膛。送風系統(tǒng)由一次風（鼓風）和二次風組成，一次風由爐床下部送進爐膛，主要保證料層流化：二次風沿燃燒室分級多點送進，主要增加爐膛的氧量起到助燃作用。燃燒后的物料變成一些較小的顆粒隨煙氣一起進進分離器，經(jīng)過固氣分離其中大部分顆粒由分離器下部的返料器從新送進爐膛，使爐膛內(nèi)有足夠高的灰度，保證流化；煙氣經(jīng)過電除塵器由引風機抽出。
2 系統(tǒng)技術(shù)方案分析
對循環(huán)硫化床鍋爐調(diào)節(jié)主要就是對風系統(tǒng)的調(diào)節(jié)。目前調(diào)節(jié)風量的主要方法由通過風門擋板開度調(diào)節(jié)和改變電機轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)。其中以對電機變頻調(diào)速為最優(yōu)。
在一期工程中5#、6＃熱水爐三大風機中我們使用了國內(nèi)某家生產(chǎn)的斬波內(nèi)饋調(diào)速系統(tǒng)，該系統(tǒng)實際上為轉(zhuǎn)子串級調(diào)速的升級，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)范圍60％～100％。在04年和05年的使用中發(fā)現(xiàn)了很多題目。比如，調(diào)節(jié)范圍�。�30Hz～50 Hz）、故障率高、諧波大、不能實現(xiàn)真正的軟啟動等，最為嚴重的是由于該系統(tǒng)的配套電機必須是轉(zhuǎn)子帶滑環(huán)、碳刷的特種電機，使用中故障率很高，碳刷磨損很嚴重，均勻一個月就要停爐換滑環(huán)、碳刷。對供熱穩(wěn)定、平時的日常使用維護帶來很多題目。
在二期工程中根據(jù)現(xiàn)場的工藝情況和前一年的使用情況，我們選用了6臺東方日立（成都）電控設(shè)備有限公司生產(chǎn)的高壓大功率變頻器，6臺變頻器分別控制3＃、4＃熱水爐的一次風機（1250kW/6000V）、二次風機（250 kW/6000V）、引風機（800 kW/6000V）。
3 裝置原理特點
附圖 單元串聯(lián)多電平拓撲結(jié)構(gòu)
該高壓變頻器系統(tǒng)采用直接“高?低?高”變換形式，為單元串聯(lián)多電平拓撲結(jié)構(gòu)（見附圖），主體結(jié)構(gòu)由多組功率模塊串并聯(lián)而成，從而由各組低壓疊加而產(chǎn)生需要的高壓輸出。以8級變頻器為例，每相由8個PWM變頻功率單元串聯(lián)實現(xiàn)直接高壓輸出，三相24個。每個功率單元承受全部的輸出電流，但僅承受1/8的輸出電壓和1/24的輸出功率，相電壓為433×8＝3464V，所對應(yīng)的線電壓為6000 V。經(jīng)疊加后線電壓波形具有33門路電平，它相當于48脈波變頻，理論上47次以下的諧波都可抵消，總的電壓和電流失真率可分別低于1.2%和0.8%，堪稱無諧波污染變頻器。
它對電網(wǎng)諧波污染小，輸進電流諧波畸變小于3％，電網(wǎng)輸進電壓諧波畸變小于3％，直接滿足IEEE519-1992的諧波抑制標準，輸進功率因數(shù)達0.95以上，不必采用輸進諧波濾波器和功率因數(shù)補償裝置，輸出波形質(zhì)量好，輸出電流諧波畸變小于3％，不存在諧波引起的電機附加發(fā)熱和轉(zhuǎn)矩脈動、噪聲、輸出dv/dt、共模電壓等題目，不必加輸出濾波器，就可使用普通的鼠籠異步電機。
變頻裝置具有工頻旁路功能，用于變頻與工頻之間的切換；旁路刀閘容量滿足工頻要求，刀閘具有防誤操縱的機械閉鎖功能，并帶有電磁鎖，以作為電氣連鎖的保護，防止誤操縱。變頻器、斷路器、刀閘和電纜的一次電路。
4 節(jié)能分析
通過流體力學的基本定律可知：風機、水泵類設(shè)備均屬于平方轉(zhuǎn)矩負載，其轉(zhuǎn)速n與流量Q，壓力H以及軸功率P具有以下關(guān)系：Q∝n，H∝n2，P∝n3即流量與轉(zhuǎn)速成正比，壓力與轉(zhuǎn)速的平方成正比，軸功率與轉(zhuǎn)速的立方成正比。
3＃、4＃熱水爐在保證負荷的情況下：
引風機實際運行均勻在45 Hz；
一次風機均勻42 Hz；
二次風機均勻35 Hz。
假如在工頻下使用風們擋板控制一臺爐一個月使用電量：
（1250＋250＋800）×24×30=1656000kwh，以均勻電價0.7元/度計算，需1159200元�，F(xiàn)在使用變頻器后風門的擋板開度為100％，使用變頻調(diào)節(jié)風量，一臺爐一個月使用電量：〔（45/50）3×1250＋（42/50）3×250＋（35/50）3×800）〕×24×30=960354.72kwh，需672248.304元�？梢钥闯鲆慌_爐（一臺250KW/6000V變頻器 一臺1250KW/6000V變頻器 一臺800KW/6000V變頻器）年節(jié)省電量695645.28×6＝4173871.68 kwh，節(jié)省2921710.176元（我們供熱期為6個月），節(jié)電率為42％。
5 采用變頻器的優(yōu)越性
,整體廠房降溫通風; 變頻調(diào)速系統(tǒng)從2005年11月投進生產(chǎn)運行至今，充分體現(xiàn)出該裝置的先進性，主要特點如下：
（1）由于變頻器可以非常平穩(wěn)的調(diào)整風量，運行中可以任意調(diào)整鍋爐負荷，鍋爐運行參數(shù)得到改善，進步了鍋爐效率。
（2）使用變頻后，由于啟動和停止時間都可以設(shè)定，減少了對煙道、風道和風門擋板的沖擊腐蝕，相應(yīng)的延長了很多零件的使用壽命，有效的進步了相應(yīng)設(shè)備的檢驗周期，節(jié)約了大量維護用度。
（3）由于有變頻調(diào)節(jié)，系統(tǒng)實現(xiàn)了軟啟動，風機在低頻下啟動，啟動電流很小，啟動時間延長，避免了原來在較大慣性負荷情況下，數(shù)倍于額定起動電流對電網(wǎng)和機械設(shè)備的沖擊，有效延長了電機壽命。
（4）進步了功率因數(shù)，功率因數(shù)在0.95以上。
6 結(jié)束語
高壓變頻系統(tǒng)由于其節(jié)能效果明顯，特別是在低負荷時更為明顯，采用變頻調(diào)速后實現(xiàn)了電機軟啟動，延長了電機和風機的使用壽命，由于風門全開，極大的延長了風門的使用和檢驗周期，也減少了風管道的振動和摩擦。良好的性能會越來越為各行各業(yè)所應(yīng)用，具有極好的使用價值。
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收錄時間:2011年03月17日 00:48:14 來源:未知 作者:
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固態(tài)繼電器在全新風機組中的應(yīng)用 |
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1 控制空調(diào)機組送風溫度的原因
在傳統(tǒng)的采用單元式空調(diào)機的空調(diào)系統(tǒng)中，其風系統(tǒng)通常都是一個循環(huán)的系統(tǒng)�？諝饨�(jīng)空調(diào)機組處理后由送風管送到受控環(huán)境，與受控環(huán)境的空氣混合后再由回風管回到空調(diào)機組。假如其中對空氣品質(zhì)有一定的要求，則在空調(diào)機組的進風口再引進定量的新風，再在受控環(huán)境的出風口將定量的空氣經(jīng)排風管排走即可。這種情況下對受控環(huán)境的溫度控制通常是控制空調(diào)機的回風溫度，其控制方法已非常成熟。
然而，在某些特定的使用環(huán)境如汽車發(fā)動機的實驗室、動物實驗艙等地方，由于空氣流過受控環(huán)境后會變得有毒或有異味，不能再循環(huán)利用，必須全部排走。這時的風系統(tǒng)里面就沒有了回風的部份，稱為全負壓通風系統(tǒng)。全負壓通風系統(tǒng)中假如受控環(huán)境特別小，而風量又很大，即換氣次數(shù)特別多，在這種情況下對它的溫度控制就只能是控制空調(diào)機組的送風溫度。
2 控制空調(diào)機組送風溫度的難點
采用壓縮機制冷的空調(diào)機組要控制它的送風溫度，主要存在如下難點：
首先，實驗環(huán)境對空調(diào)機組的控制精度要求較高，一般要求溫度精度波動范圍為±1℃ ，甚至是±0．5℃ 。這樣的要求即使在全回風的空調(diào)系統(tǒng)中，也要費很多的功夫才能做到。
其次，單元式空調(diào)機的壓縮機是一個典型的開關(guān)部件，而出于本錢及制造工藝方面的考慮，單元式空調(diào)機組通常只配一至兩個的壓縮機，這使得壓縮機運行與停機時的送風溫度相差達10℃ 以上。并且，由于制冷系統(tǒng)壓力平衡和回油的需要，壓縮機的運行和停機都有嚴格的時間限制。所以，單元式空調(diào)機組單純靠壓縮機制冷來控制送風溫度幾乎無法做到。這也是從前的空調(diào)系統(tǒng)在需要控制送風溫度時極少選用單元式柜機而多用制冷量連續(xù)可調(diào)的冷水機組加末真?zhèn)�主要原因。
要解決上述難點，其關(guān)鍵是要盡量使單元式空調(diào)機組的壓縮機長時間地保持穩(wěn)定的狀態(tài)，同時用其他連續(xù)可調(diào)的控制方法對制冷量（或加熱量）進行微調(diào)，才能有效地對空調(diào)機組的出風溫度進行控制。
3 用固態(tài)繼電器及PLC 實現(xiàn)的送風溫度控制
3．1 控制系統(tǒng)的工作原理
對于單元式空調(diào)機組而言，由于前面提到的壓縮機控制上的缺陷，要對壓縮機的制冷量進行微調(diào)不太現(xiàn)實。因此，只能從機組的另一可進行溫度調(diào)節(jié)的部件?? 加熱器處進手。假如可以通過加熱器進行熱補償，抵消壓縮機多余的冷量，那么就可以達到對制冷量進行微調(diào)的目的�；谶@個理論，人們開始應(yīng)用可控硅功率調(diào)節(jié)器通過導(dǎo)通角的變換來控制電加熱器的輸進功率，進進加熱量的調(diào)節(jié)。但是可控硅功率調(diào)節(jié)器自身的發(fā)熱量大，需要大型的散熱片和專用的散熱風扇，因而體積較大而且本錢通常比較高，達到500元／kW 左右。
通過對加熱器的深進研究我們發(fā)現(xiàn)，單元式空調(diào)機組通常使用的是電阻式加熱器。電阻式加熱器的加熱功率與輸進功率的關(guān)系為
Q=kP 公式（1）
上式中的k為常數(shù)值，表示加熱器的效率。
而電加熱器的輸進功率與輸進電壓之間的關(guān)系式
 公式（2）
上式中的R值是加熱器的電阻值，為常數(shù)。
綜合上述2個公式，我們可以得下式
Q∝（U） 公式（3）
也就是說，電阻式加熱器的加熱功率是加載在電阻兩真?zhèn)�電壓值U的函數(shù)。
由于交流電信號在加載到電阻性負載上時等同于電壓值為其有效值的直流信號。而以固定的頻率開斷該電流信號時，輸出電壓的有效值與其占空比（即接通時間與波長時間之比）成正比例關(guān)系。因此當單元式空調(diào)機組的壓縮機長期處于穩(wěn)定的運行狀態(tài)（即長時間地運行或長時間地停機）時，只要想辦法改變加載在電加熱器兩真?zhèn)�電壓信號的占空比，就能做到微調(diào)空調(diào)機組的加熱量（或制冷量）。
3．2 固態(tài)繼電器的工作原理
交流固態(tài)繼電器SSR（Solid state relays）是一種無觸點通斷電子開關(guān)，為四端有源器件。其中兩個端子為輸進控制端，另外兩端為輸出受控端，中間采用光電隔離，作為輸進輸出之間電氣隔離（浮空）。在輸進端加上直流或脈沖信號，輸出端就能從關(guān)斷狀態(tài)轉(zhuǎn)變成導(dǎo)通狀態(tài)（無信號時呈阻斷狀態(tài)），從而控制較大負載。整個器件無可動部件及觸點，可實現(xiàn)相當于常用的機械式電磁繼電器一樣的功能。由于固態(tài)繼電器是由固體元件組成的無觸點開關(guān)元件，所以與電磁繼電器相比具有工作可靠、不受開關(guān)壽命限制．對外界干擾小，能與邏輯電路兼容、抗干擾能，0強、開關(guān)速度快和使用方便等一系列優(yōu)點。另外，固態(tài)繼電器的本錢較低，用于15kW 加熱器的固態(tài)繼電器本錢大約1000元。只有可控硅功率調(diào)節(jié)器的本錢十分之一。
3．3 控制系統(tǒng)的硬件組成及工作過程
控制系統(tǒng)的主控制器采用德國西門子公司的S7?224型PLC，由于要與固態(tài)繼電器的輸進信號匹配，因此PLC的數(shù)字量輸出點必須是直流輸出型而不能用繼電器輸出型。S7?224屬于小型PLC，共有14個數(shù)字量輸進點和10個數(shù)字量輸出點。其中第1和第2個數(shù)字量輸出點可作脈寬調(diào)制（PWM）輸出。實際應(yīng)用中我們把第2個輸出點用作電加熱器的控制。人機界面選用西門子公司的TD200文本顯示器。該型號顯示器可同屏顯示2X20字符，帶背景光并支持中文顯示。
溫度變送器選用兩個抗干擾能力較強的電流型變送器，分別置于空調(diào)機組的送風口及回風口。溫度變送器的輸出信號經(jīng)模擬量模塊進行A／D轉(zhuǎn)換后變?yōu)閿?shù)字化的溫度數(shù)據(jù)讀進到PLC中。電加熱器主電路的通斷控制用固態(tài)繼電器替換通常的交流接觸器。
主控制器根據(jù)新風進風溫度與設(shè)定送風溫度的偏差值控制壓縮機的開停機，作為送風溫度的粗調(diào)。其目的是使空氣到達加熱器前的溫度略低于設(shè)定的送風溫度。為了使壓縮機不會頻繁啟停，壓縮機開機溫度與停機溫度之間的溫度差設(shè)定了一個較大的值。而加熱器的作用則是對出風溫度進行微調(diào)。設(shè)定送風溫度和實測送風溫度這兩個溫度值用作一個PID回路運算的輸進，PID運算的結(jié)果則用于加熱器輸出點的PWM輸出控制，以控制固態(tài)繼電器的 得到了用戶的一致好評。通斷動作�？刂�軟件的流程圖參見圖1。
4 結(jié)束語
本系統(tǒng)采用可編程邏輯控制器及固態(tài)繼電器進行控制系統(tǒng)設(shè)計，硬件結(jié)構(gòu)簡單，響應(yīng)速度快，自動化程度高，以較低的投資本錢達到了控制空調(diào)機組出風溫度的目的。一臺5HP的單元式空調(diào)，應(yīng)用此方案重新設(shè)計后，在重慶某汽車生產(chǎn)廠的一個發(fā)動機實驗室經(jīng)過近兩年的現(xiàn)場使用，送風溫度的精度可控制在±0．5cc以內(nèi)。并且運行穩(wěn)定，操縱方便，
參考文獻：
[1]德國西門子公司．SIMATIC S7?200可編程序控制器系統(tǒng)手冊[M]．2002．
[2]吳金宏，吳吳．S／HS固態(tài)繼電器原理與應(yīng)用[J]．世界電子元器件第l期。網(wǎng)頁地址：http：／／www．chinaecnet．com／sjyy／sj0l0722．a(chǎn)sp |
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