車間安裝負壓風(fēng)機:變頻技術(shù)在風(fēng)機上的應(yīng)用風(fēng)機振動故障診斷及處
- 廠房通風(fēng)降溫_天津濱海新區(qū)新能源巨頭云集 光伏產(chǎn)業(yè)駛?cè)肟燔嚨廊?/a>
- 負壓風(fēng)機_讓啟動軸流風(fēng)機更加的安全的方法編碼器在風(fēng)機主電機中
- 水簾廠家_空壓機機箱檢查的方法軸流風(fēng)機可靠性的提高三相異步電
- 負壓除塵風(fēng)機_節(jié)能減排措施繼續(xù)執(zhí)行,供給緊縮明顯風(fēng)機的功率消
- 通風(fēng)降溫方案_風(fēng)機行業(yè)機電節(jié)能產(chǎn)品評審會議在沈陽召開冶金行業(yè)
變頻技術(shù)在風(fēng)機上的應(yīng)用
變頻技術(shù);風(fēng)機;調(diào)速;節(jié)能;經(jīng)濟效益
引言
變頻調(diào)速技術(shù)以改變交流電動機的電源頻率來改變電動機的速度,是一項較成熟的高科技成果。所采用的變頻器是一種較為理想的高效調(diào)速裝置,具有體積小、重量輕、安裝操作簡便、調(diào)整范圍平滑、節(jié)電效果好等優(yōu)點,正逐步取代原有的機械調(diào)速、串級調(diào)速、直流調(diào)速等裝置,具有廣闊的應(yīng)用前景。
1.變頻器簡介
變頻器:是把工頻電源變換成各種頻率的交流電源,以實現(xiàn)電機的變速運行的設(shè)備。
我們在使用的變頻器主要采用交-直-交方式,為了產(chǎn)生可變的電壓和頻率,該設(shè)備首先要把交流電源通過整流器轉(zhuǎn)換成直流電源,再把直流電源變換為頻率、電壓均可控制的交流電源以供給電動機。
變頻器作用:節(jié)能和調(diào)速,實現(xiàn)自動控制程序高精度控制。
2.變頻器節(jié)能技術(shù)原理分析及應(yīng)用
2.1風(fēng)機改造的必要性
在工業(yè)生產(chǎn)和產(chǎn)品加工制造業(yè)中,風(fēng)機等設(shè)備應(yīng)用范圍廣泛;其電能消耗和諸如閥門、擋板相關(guān)設(shè)備的節(jié)流損失以及維護、維修費用占到生產(chǎn)成本的7%-25%,是一筆不小的生產(chǎn)費用開支。隨著經(jīng)濟改革的不斷深入,市場競爭的不斷加。还(jié)能降耗業(yè)已成為降低生產(chǎn)成本、提高產(chǎn)品競爭力的重要手段之一。
變頻調(diào)速技術(shù),正是順應(yīng)了工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)代發(fā)展的要求,在我國多種行業(yè)的電機傳動設(shè)備中得到實際應(yīng)用。卓越的調(diào)速性能、顯著的節(jié)電效果,提高設(shè)備利用率,從而降低電機功耗達到系統(tǒng)高效運行的節(jié)能降耗目的。
2.2風(fēng)機改造節(jié)能原理
變頻狀態(tài)下,應(yīng)用變頻器改變風(fēng)機電機輸入電壓頻率,從而控制電機的轉(zhuǎn)速。電機的轉(zhuǎn)速可以用公式表示:n=60f(1-s)/p
n為轉(zhuǎn)速、f為頻率、p為電機級數(shù)、s電機轉(zhuǎn)差率
風(fēng)機的變速運動是利用改變風(fēng)機轉(zhuǎn)速來改變風(fēng)機曲線這種變化關(guān)系可以用一組公式來表達:
Q1/Q2=n1/n2 H1/H2=(n1/n2)2 P1/P2=(n1/n2)3
式中:Q1、H1、P1—風(fēng)機在n1轉(zhuǎn)速時的風(fēng)量、風(fēng)壓、功率;
Q2、H2、P2—風(fēng)機在n2轉(zhuǎn)速時相似工況下的風(fēng)量、風(fēng)壓、功率。
由上面的公式可知,假如轉(zhuǎn)速降低一半,即:n2/n1=1/2,則P2/P1=1/8,可見降低轉(zhuǎn)速能大大降低軸功率達到節(jié)能的目的。當(dāng)轉(zhuǎn)速由n1降為n2時,風(fēng)機的額定工作參數(shù)Q、H、P都降低了。也就是說當(dāng)轉(zhuǎn)速降低時,額定工作參數(shù)相應(yīng)降低,但效率不會降低。因此在滿足操作要求的前提下,風(fēng)機仍能在同樣甚至更高的效率下工作。降低了轉(zhuǎn)速,風(fēng)量就不再用關(guān)小風(fēng)門來控制,風(fēng)門始終處于全開狀態(tài),避免了由于關(guān)小風(fēng)門引起的風(fēng)力損失增加,也就避免了總效率的下降,確保了能源的充分利用。根據(jù)風(fēng)機系統(tǒng)特性曲線如下圖加以分析。
由圖可以說明其節(jié)電原理:(H表示壓力,Q表示流量)
上圖中,曲線(1)為風(fēng)機在恒定轉(zhuǎn)速n1下的風(fēng)壓—風(fēng)量(H-Q)特性,曲線(2)為管網(wǎng)風(fēng)阻特性(風(fēng)門全開)。
假設(shè)風(fēng)機工作在A點效率最高,此時風(fēng)壓為H2,風(fēng)量為Q1,軸功率N1與Q1、H2的乘積成正比,在圖中可用面積AH2OQ1表示。如果生產(chǎn)工藝要求,風(fēng)量需要從Q1減至Q2,這時用調(diào)節(jié)風(fēng)門的方法相當(dāng)于增加管網(wǎng)阻力,使管網(wǎng)阻力特性變到曲線(3),系統(tǒng)由原來的工況點A變到新的工況點B運行。從圖中看出,風(fēng)壓反而增加,軸功率與面積BH10Q2成正比。顯然,軸功率下降不大。如果采用變頻器調(diào)速控制方式,風(fēng)機轉(zhuǎn)速由n1降到n2,根據(jù)風(fēng)機參數(shù)的比例定律,畫出在轉(zhuǎn)速n2風(fēng)壓-風(fēng)量(H-Q)特性,如曲線(4)所示?梢娫跐M足同樣風(fēng)量Q2的情況下,風(fēng)壓H3大幅度降低,功率N3隨著顯著減少,工廠通風(fēng)設(shè)備,用面積CH30Q2表示。節(jié)省的功率△N=(H1-H3)×Q2,用面積BH1H3C表示。顯然,節(jié)能的經(jīng)濟效果是十分明顯的。
3.節(jié)能實例分析
某大型煤礦對其引風(fēng)機進行了改造試驗。改造前經(jīng)過多組測試,以進行比較。表1為75kW風(fēng)機的具體參數(shù):頻率50HZ、電壓380V、電流150A、功率75kW。該風(fēng)機在頻率為42HZ時就能滿足井下抽風(fēng)要求。
。
鋒速達 專業(yè)提供工廠?車間降溫設(shè)備通風(fēng)工程風(fēng)機:屋頂風(fēng)機、順向式屋頂風(fēng)機、屋頂排風(fēng)機、屋頂排熱設(shè)備、屋頂負壓風(fēng)機、大型屋頂風(fēng)機。
風(fēng)機采用變頻器調(diào)速實現(xiàn)風(fēng)量控制,穩(wěn)定性和可靠性高,調(diào)節(jié)特性好;變頻調(diào)速使電機運行明顯改善,維護量明顯減少,使系統(tǒng)更加方便操作,設(shè)備工作效率明顯提高。更為重要是它的節(jié)能效果取得了可觀的經(jīng)濟效益。變頻調(diào)速技術(shù)作為高新技術(shù)、基礎(chǔ)技術(shù)和節(jié)能技術(shù),已經(jīng)滲透到經(jīng)濟領(lǐng)域所有技術(shù)部門中。我國以后在變頻調(diào)速技術(shù)方面應(yīng)積極做的工作是:
。1)應(yīng)用變頻調(diào)速技術(shù)來改造傳統(tǒng)的產(chǎn)業(yè),節(jié)約能源及提高產(chǎn)品質(zhì)量,獲得較好的經(jīng)濟效益和社會效益;
。2)大力發(fā)展變頻調(diào)速技術(shù),必須把我國變頻調(diào)速技術(shù)提高到一個新水平,縮小與世界先進水平的差距,提高自主開發(fā)能力,滿足國民經(jīng)濟重點工程建設(shè)和市場的需求;
。3)規(guī)范我國變頻調(diào)速技術(shù)方面的標(biāo)準(zhǔn),提高產(chǎn)品可靠性工藝水平,實現(xiàn)規(guī);、標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)。
關(guān)鍵詞:風(fēng)機;故障診斷;振動 風(fēng)機振動故障診斷及處理
1 風(fēng)機故障機理研究
風(fēng)機的故障常從振動狀況方面體現(xiàn)出來,根據(jù)振動信號進行監(jiān)測與診斷是 目前風(fēng)機設(shè)備維護管理的主要手段,經(jīng)過多年的發(fā)展與完善,風(fēng)機振動故障診斷已經(jīng)形成了比較完備的理論與技術(shù)體系,地溝送風(fēng)。近年來,隨著非線性理論的發(fā)展,尤其是信號處理、知識工程和計算智能等理論技術(shù)與故障診斷的融合滲透,使風(fēng)機故障診斷的內(nèi)容得到了進一步的豐富與充實。
發(fā)生故障的風(fēng)機設(shè)備在運行中一般處于非線性振動狀態(tài) ,應(yīng)用非線性動力學(xué)理論,針對電機組軸系存在的關(guān)鍵振動問題,建立了轉(zhuǎn)子非線性動力學(xué)模型,從理論、試驗和數(shù)值計算等方面,對各種故障因素影響下的動力學(xué)行為進行了綜合分析,提出了對軸系振動故障進行綜合治理的方案。闡述了風(fēng)機等旋轉(zhuǎn)機械常見故障,如不平衡、不對中、彎曲、裂紋、松動、碰摩、喘振、油膜渦動、油膜振蕩、旋轉(zhuǎn)失速等故障的產(chǎn)生機理,以表格的形式總結(jié)出了各種故障與振動特征、敏感參數(shù)和故障原因之間的對應(yīng)關(guān)系,給出了相應(yīng)的治理措施。
總體來說,風(fēng)機振動故障產(chǎn)生于4個方面:電機、風(fēng)機本身、基礎(chǔ)和風(fēng)管。其因果分析如圖 1所示,其中由風(fēng)機本身原因引起的故障占主導(dǎo)地位。
2 風(fēng)機故障的診 斷推理
目前,故障診斷推理過程中采用的方法較多,按照它們隸屬的學(xué)科體系,可以將其分為 3類:基于控制模型故障診斷、基于模式識別故障診斷和基于人工智能故障診斷。
。1)基于控制模型的故障診斷
對于動態(tài)系統(tǒng),若通過理論或?qū)嶒灧椒軌蚪⒛P,則系統(tǒng)參數(shù)或狀態(tài)的變化可以直接反映設(shè)備物理系統(tǒng)或物理過程變化,為故障診斷提供依據(jù)。此方法涉及模型建立、參數(shù)估計、狀態(tài)估計和觀測器應(yīng)用等技術(shù),其中,參數(shù)與狀態(tài)估計技術(shù)是關(guān)鍵,需要系統(tǒng)的精確模型,在實際生產(chǎn)環(huán)境中,對于復(fù)雜的設(shè)備而言,該方法不是經(jīng)濟可行的。
。2)基于模式識別的故障診斷
模式識別是對一系列過程或事件進行分類或描述,主要分為統(tǒng)計法和語言結(jié)構(gòu)法兩大類。設(shè)備的故障診斷可以視為模式識別過程:測量并記錄設(shè)備的運行狀態(tài)參數(shù),從中提取故障征兆參數(shù),對于不同的故障狀態(tài),相應(yīng)的征兆參數(shù)形成不同的模式 ,將系統(tǒng)的狀態(tài)模式與故障字典中的故障樣本模式進行匹配,從而識別出設(shè)備的故障。當(dāng)系統(tǒng)的模型未知或者非常復(fù)雜時,該方法為解決故障診斷問題提供了一種簡便有效的手段。
。3)基于人工智能的故障診斷
基于人工智能故障診斷的研究主要分為兩類:基于知識(符號推理)的故障診斷和基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(數(shù)值計算)的故障診斷。
①基于知識的故障診斷
大致經(jīng)歷了兩個發(fā)展階段 :基于淺知識(規(guī)則)的專家系統(tǒng)和基于深知識(模型知識)的專家系統(tǒng)。專家系統(tǒng)是一種人工智能軟件系統(tǒng),利用領(lǐng)域?qū)<业慕?jīng)驗知識,根據(jù)用戶給出的關(guān)于問題的信息數(shù)據(jù),按照一定的推理機制,從知識庫中選擇對于問題的最合理的解釋;谥R的故障診斷專家系統(tǒng)有很多優(yōu)點,例如:適合于模擬人的邏輯思維過程 ,解決需要進行邏輯推理的復(fù)雜診斷問題;知識可以用符號表示 ,在已知基本規(guī)則的情況下,無需大量的細節(jié)知識;便于與傳統(tǒng)的符號數(shù)據(jù)庫接口等。雖然已經(jīng)出現(xiàn)了許多成熟的商業(yè)軟件,并且在工程實踐中得到了應(yīng)用,但仍存在一些問題 :知識獲取中的“瓶頸”問題難于解決;“知識窄臺階”問題;易產(chǎn)生“組合爆炸”、“無窮遞歸”問題 ;實時在線診斷 能差等。
② 基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的故障診斷
神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是模擬生物神經(jīng)系統(tǒng)而建立起來的自適應(yīng)非線性動力學(xué)系統(tǒng),具有可學(xué)習(xí)性和并行計算能力,車間降溫水簾,可以實現(xiàn)分類、自組織、聯(lián)想記憶和非線性優(yōu)化等功能。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)用于故障診斷領(lǐng)域 ,可以解決趨勢預(yù)測和診斷推理問題。目前,在故障診斷中應(yīng)用較多的有多層感知器(MLP)網(wǎng)絡(luò)、自適應(yīng)共振理論(ART)、自組織特征映射(FM)和雙向聯(lián)想記(BAM)等 。為了提高神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的工作性能,人們對網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)類型、學(xué)習(xí)算法和樣本處理等問題進行了研究:應(yīng)用模塊化神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)解決大規(guī)模復(fù)雜問題;應(yīng)用剪枝法優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)連接方式;將遺傳算法和混沌理論應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)訓(xùn)練中,解決局部極小問題;為提高網(wǎng)絡(luò)的泛化能力、加快網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)速度,在訓(xùn)練樣本中加入噪聲,或者對樣本數(shù)據(jù)進行優(yōu)化處理;谏窠(jīng)網(wǎng)絡(luò)的智能故障診斷具有很多優(yōu)點:知識表達形式統(tǒng)一,知識庫組織管理容易,通用性強,便于移植與擴展 ;知識獲取容易實現(xiàn)自動化(如自組織 自學(xué)習(xí));可以實現(xiàn)并行聯(lián)想和自適應(yīng)推理,容錯性強 ;能夠表示事物之間的復(fù)雜關(guān)系(如模糊關(guān)系);可以避免傳統(tǒng)專家系統(tǒng)的“組合爆炸”和“無窮遞歸”問題;推理過程簡單,可以實現(xiàn)實時在線診斷。但是也存在著一些問題:訓(xùn)練樣本獲取困難;忽視了領(lǐng)域?qū)<业慕?jīng)驗知識;連接權(quán)重形式的知識表達方式難于理解等。
3風(fēng)機狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術(shù)的發(fā)展趨勢
。1)整體系統(tǒng),已從單純監(jiān)測分析診斷向主動控制的方向發(fā)展。整個系統(tǒng)向著可靠性、智能化、開放性以及與設(shè)備融合為一體的方向發(fā)展,例如,利用可控電磁阻尼器和參數(shù)可控擠壓油膜阻尼器來在線消除機組失穩(wěn)故障,采用在轉(zhuǎn)子上安裝平衡頭的方法來解決機組不平衡故障,使用高精度的中心標(biāo)高測試儀以及可控支座調(diào)節(jié)器來處理不對中故障等。
。2)采集器,向著高精度、高速度、高集成以及多通道方向發(fā)展,精度從 8位到 12位甚至 16位;采集速度從幾赫發(fā)展到可達到幾萬赫;采集方式從等時采樣到等角度同步整周期采樣方向發(fā)展,這樣可以提供包括相位在內(nèi)的多種信息:采集的數(shù)據(jù)從只有穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)發(fā)展到包括瞬態(tài)數(shù)據(jù)在內(nèi)的多種數(shù)據(jù)。
。3)數(shù)據(jù)傳輸,從計算機的串行 口和并行口通訊向著網(wǎng)絡(luò)通訊(波特率可達 1O兆、100兆、甚至幾百兆)的方向發(fā)展。
。4)監(jiān)測系統(tǒng),向?qū)τ脩舾押玫姆较虬l(fā)展,顯示直觀化,操作方便化,采用計算機技術(shù)的最新成果,使用多媒體技術(shù),大屏幕立體動態(tài)圖像顯示。
。5)診斷系統(tǒng),向智能化診斷多種故障的方向發(fā)展,由在線采集、離線診斷向在線采集、實時診斷方向發(fā)展,提高診斷準(zhǔn)確率。
(6)數(shù)據(jù)存儲,向大容量方向發(fā)展,存儲方式向通用大型數(shù)據(jù)庫方向發(fā)展。
總的來說,在風(fēng)機的在線檢測和故障診斷方面,盡管國內(nèi)己經(jīng)取得 了一定的進步,但與國外先進水平相比還有很大的差距 ,系統(tǒng)所具備的功能不很完善,在形成專用的智能軟件方面也還有一段距離。