鋒速達通風降溫系統(tǒng)
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進口水簾_離心風機的作用及歷史-化工設備知識機械百科高壓離心風
| 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(yè)爐窯的通風和引風；空氣調(diào)節(jié)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(xiàn)代離心風機基本相同,整體廠房降溫通風。1862年，英國的圭貝爾發(fā)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(yè)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(fā)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(diào)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(fā)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(jié)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(zhuǎn)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(shù)、改進轉(zhuǎn)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(diào)速；高壓變頻技術；轉(zhuǎn)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(zhuǎn)爐2座，采用“三吹三”方式，轉(zhuǎn)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(diào)節(jié)風門的出口擋板調(diào)節(jié)風量來滿足生產(chǎn)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(diào)速，則存在以下缺點：
（1） 調(diào)速范圍窄，轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定；
（2） 電機的效率低，損耗大；
（3） 液力耦合器經(jīng)常出現(xiàn)故障，不能滿足連續(xù)生產(chǎn)的需要；
（4） 調(diào)節(jié)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(diào)節(jié)。
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(diào)節(jié)。
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(zhuǎn)爐處于哪一個運行階段，產(chǎn)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(diào)節(jié)，造成大量的電能浪費。隨著市場競爭的不斷加劇，節(jié)能降耗、進步生產(chǎn)效率成為企業(yè)發(fā)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(fā)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(xiàn)，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(shù)高、無諧波（輸進諧波小，對供電電網(wǎng)無污染；輸出諧波小，電機附加發(fā)熱和轉(zhuǎn)矩脈動�。┛煽啃愿叨艿皆絹碓蕉嗟挠脩魵g迎，現(xiàn)已廣泛應用于電力、冶金、化工、建材等領域。
二、系統(tǒng)技術方案設計
通過對冶煉工藝的分析：轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(tài)，高速和低速，高速定為45Hz,可以調(diào)節(jié)；低速定為20Hz,可以調(diào)節(jié)�？煽紤]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(shù)：
風機參數(shù)
風機型號：D700-13
額定風量：42000m3 /h
額定風壓：25490Pa
轉(zhuǎn)速：2965rpm
軸功率：400Kw
電機參數(shù)
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(zhuǎn)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(tǒng)電氣構成
根據(jù)現(xiàn)場生產(chǎn)工藝情況，選用湖北三環(huán)發(fā)展股份有限公司研究開發(fā)生產(chǎn)的高壓變頻器作為主件，該變頻調(diào)速系統(tǒng)具有諧波含量小，功率因數(shù)高、模塊化結構、可靠性高等特點。除塵風機電氣系統(tǒng)的主接線結構圖如圖1所示。10kV電源通過母線段網(wǎng)側(cè)高壓開關DL接進系統(tǒng)，采用多重化移相干式隔離變壓器進行電源側(cè)電氣隔離，以減小對電網(wǎng)的諧波污染；變壓器輸出經(jīng)功率柜逆變輸出后直接驅(qū)動三相異步電動機，實現(xiàn)除塵風量的控制。為保證整個除塵風機系統(tǒng)可靠性，系統(tǒng)設計中我們還采用工頻旁路。當系統(tǒng)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(xiàn)故障時，系統(tǒng)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(tǒng)啟動風機，進口擋板控制風量。
圖1 系統(tǒng)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(diào)速裝置,運行可靠,節(jié)電效果明顯,達到了預期效果。經(jīng)過工頻和變頻運行對比，丈量和統(tǒng)計的煉鋼轉(zhuǎn)爐除風機改造后各項技術指標如下表
（1）節(jié)電效果明顯。改造前,該風機天天均勻電耗為7700kW?h,而現(xiàn)在僅為3653kWh左右,均勻天天節(jié)電4047kWh,節(jié)電率達57%,年節(jié)電效益為73萬元。
（2）系統(tǒng)實現(xiàn)自動控制,操縱簡單。系統(tǒng)利用轉(zhuǎn)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(xiàn)了風機的高、低速自動控制,系統(tǒng)也可根據(jù)工作需要進行人工操縱,且操縱方便。
（3）系統(tǒng)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(diào)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(wǎng)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(zhuǎn)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(tǒng)的可靠性，減少了因頻繁更換軸承影響轉(zhuǎn)爐正常生產(chǎn)。
（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(yè)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(wǎng)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(cè)吸風和雙側(cè)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(huán)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(jù)需要調(diào)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(shù)? 扇風機工作的基本參數(shù)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(shù)；抽出式工作時，風壓參數(shù)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(zhuǎn)數(shù)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(wǎng)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(xiàn)不穩(wěn)定運轉(zhuǎn)的現(xiàn)象，選擇扇風機時，應使工況點在駝峰右段的高效區(qū)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(zhuǎn)數(shù)的扇風機運轉(zhuǎn)特性。類型特性曲線的坐標值是無量綱風量系數(shù)、風壓系數(shù)和功率系數(shù)。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(yōu)化選擇。 選擇? 根據(jù)主扇和輔扇所工作的管網(wǎng)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(zhuǎn)穩(wěn)定、效率較高、能耗和投資較少的扇風機。扇風機選定后，根據(jù)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(lián)合作業(yè)? 當單臺扇風機不能滿足生產(chǎn)對通風的要求時，可用多臺痢風機串聯(lián)或并聯(lián)作業(yè)，以提高風量和風壓。扇風機串聯(lián)作業(yè)通常用于通風阻力較大的礦井，例如兩臺風機在進風系統(tǒng)連續(xù)壓入；兩臺風機在排風系統(tǒng)連續(xù)抽出；或兩臺風機分別在進風系統(tǒng)與排風系統(tǒng)一壓一抽等聯(lián)合作業(yè)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(lián)作業(yè)。風機串聯(lián)作業(yè)時，各風機的風量相等，風壓之和等于網(wǎng)路總阻力。扇風機并聯(lián)作業(yè)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(chǎn)要求時，可在同一井口安裝兩臺主扇并聯(lián)作業(yè)。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(lián)運轉(zhuǎn)，各扇風機的風量之和等于礦井的總風量。
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