1. 故障現(xiàn)象
    1999年8月中旬某天夜晚10點許，我電位化工分廠三鼓冷工段一臺正在運(yùn)行的160m3/min的羅茨風(fēng)機(jī)（風(fēng)機(jī)型號為LG - 700×830 - 2，配用JS128 - 10、130kW電機(jī)）忽然發(fā)生故障，所配用的三菱MT - A140E - 132K型變頻器保護(hù)動作停機(jī)，此時變頻器機(jī)身面板上LED顯示為“E.OC3”，即過流斷路故障。經(jīng)當(dāng)班操縱工切換，將故障風(fēng)機(jī)退出運(yùn)行，啟用另一臺備用風(fēng)機(jī)，焦?fàn)t生產(chǎn)恢復(fù)正常。
2. 監(jiān)查分析
    經(jīng)現(xiàn)場調(diào)查分析，當(dāng)時的生產(chǎn)工藝參數(shù)壓力、流量等均在正常范圍內(nèi)，未有異常變化；風(fēng)機(jī)所配用的130kW電機(jī)長期工作負(fù)荷一直很穩(wěn)定，且負(fù)載率只有70%左右。根據(jù)變頻器過流保護(hù)動作分析，故障發(fā)生在風(fēng)機(jī)設(shè)備上的可能性很大。但此臺風(fēng)機(jī)體積大、質(zhì)量重，很難立即正確查找出故障點究竟在何部位。按以往的常規(guī)檢查方法，需要3 ~ 4名維修工對風(fēng)機(jī)作解體檢查，處理后再重新組裝，這樣至少要一整天時間，費(fèi)時費(fèi)力。
    我們根據(jù)現(xiàn)有條件，設(shè)想用變頻器低速拖動風(fēng)機(jī)旋轉(zhuǎn)，通過風(fēng)機(jī)內(nèi)可能產(chǎn)生的異常聲響來判別故障的種類要方便得多。
    我們在現(xiàn)場用所配用的三菱變頻器從0Hz開始逐步加至10Hz，然后緩慢加志20Hz，最后至30Hz止；再從30Hz緩慢減至20Hz，然后10Hz以下，反復(fù)多次。其間，我們細(xì)心觀察電機(jī)、風(fēng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀況，電機(jī)無異常，但發(fā)現(xiàn)風(fēng)機(jī)齒輪箱內(nèi)部在低頻率10 ~ 20Hz運(yùn)轉(zhuǎn)時，內(nèi)部發(fā)出煩悶的周期性異常聲響。這樣反復(fù)多次試驗，很快判別并確定風(fēng)機(jī)齒輪箱內(nèi)有機(jī)械故障。
3. 故障修復(fù)
    經(jīng)維修工打開齒輪箱蓋后發(fā)現(xiàn)，在箱內(nèi)有一小鐵塊，兩只齒輪中的一只齒輪的齒角被碾壞，形成一個不規(guī)則的缺口毛邊平面。據(jù)此分析，齒輪箱內(nèi)兩咬合的齒輪在較高速運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，被小鐵塊卡住，在較大的轉(zhuǎn)動慣性力作用下被碾過造成齒輪損壞，并使變頻器發(fā)生過流保護(hù)動作停機(jī)。維修工將損壞的齒輪缺口毛邊銼平整理修復(fù)后，風(fēng)機(jī)很快恢復(fù)了生產(chǎn)運(yùn)行。該故障風(fēng)機(jī)從檢查到修復(fù)，前后僅用了2個多小時。用這種方法檢查判別風(fēng)機(jī)等大型設(shè)備故障，既方便又省時省力。

　崗位職責(zé)

　　在生產(chǎn)班長的直接領(lǐng)導(dǎo)下，與推焦、裝煤、攔焦、上升管工等崗位密切配合。進(jìn)行消煙除塵，安全順利地完成出爐計劃。

　　崗位安全操作要點

　　1、上崗前必須穿戴齊勞動保護(hù)用品。

　　2、 交接班時對設(shè)備各系統(tǒng)進(jìn)行全面檢查，作好交接班記錄。

　　3、 開車前應(yīng)先給信號后動車，并注意前方是否有人或其它障礙。

　　4、 工作中禁止與他人說閑話，更不準(zhǔn)做其他工作，注意力要集中。

　　5、 設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)時各部位不能進(jìn)行加油、清掃、檢修、工具不能亂放。

　　6、 消煙車向端臺行走時要減速行車。

　　7、 行車途中，不準(zhǔn)任何人上、下車。

　　8、 升降導(dǎo)套在下位時不得開動車輛。

　　9、非本崗位人員嚴(yán)禁開車操作。

　　10、檢修電器要由專業(yè)人員進(jìn)行，配電室非專業(yè)人員不得入內(nèi)。

　　11、在操作當(dāng)中發(fā)生故障時，立即通知班長及值班長，聯(lián)系有關(guān)崗位并配合及時修復(fù)。

　　12、必須在出焦前才能揭蓋，如果推焦裝煤車或消煙車風(fēng)機(jī)供水系統(tǒng)出現(xiàn)故障短時間不能排除，消煙車應(yīng)開回端臺。

　　操作規(guī)程

　　1、出焦前將消煙車開到即將出爐的炭化室上對位。

　　2、人工打開消煙孔蓋。

　　3、通知上升管工關(guān)閉橋管翻板，然后使導(dǎo)套下降到位，然后開啟水泵，再啟動風(fēng)機(jī)。

　　4、開始裝煤時，在機(jī)側(cè)吸口處提前點火。

　　5、裝煤結(jié)束，推焦車對上爐門后，提起升降套筒，關(guān)嚴(yán)消煙孔蓋，嚴(yán)禁冒煙冒火。

　　6、消煙完成后，先停風(fēng)機(jī)電機(jī)，必須保證整個系統(tǒng)內(nèi)無煙塵，后停水泵。

　　7、將消煙車開到下一出爐號。

　　技術(shù)要點

　　1、消煙車司機(jī)應(yīng)盡量提前在推焦之前對好位進(jìn)行預(yù)熱，先不要開風(fēng)機(jī)和水泵。

　　2、開始推焦后方可開啟風(fēng)機(jī)和水泵。

　　3、焦側(cè)升降套筒要放到底，機(jī)側(cè)套筒可以適當(dāng)調(diào)整高度。

　　4、開始裝煤時應(yīng)提前在機(jī)側(cè)點火。

　　5、裝煤完畢關(guān)閉大蓋時要先關(guān)機(jī)側(cè)孔再蓋焦側(cè)孔。

　　6、關(guān)閉孔蓋后延后10―20秒左右停止風(fēng)機(jī)和水泵。

　　7、盡量在風(fēng)機(jī)完全停止后再行走。

　　設(shè)備維護(hù)與保養(yǎng)

　　1、按照巡檢制度要求每班對設(shè)備進(jìn)行巡檢，并做好記錄。

　　2、做好設(shè)備的日常維護(hù)保養(yǎng)工作，對日常維護(hù)保養(yǎng)和設(shè)備運(yùn)行情況作好記錄。

　　3、走行裝置軸承，鏈傳動等潤滑零部件，應(yīng)定期注油，保持潤滑良好，走行電機(jī)每六個月更換一次潤滑油。

　　4、 注意檢查制動器的磨損情況，當(dāng)閘瓦磨損量為原厚度的1/2時必須更換。

　　5、配合電工定期檢查電器設(shè)備零部件，如配電室內(nèi)部接觸器，行程開關(guān)，制動器信號，限位開關(guān)等是否靈敏，電機(jī)的滑環(huán)和炭刷的接觸情況是否良好。

　　6、檢查儀表是否靈敏可靠，顯示是否準(zhǔn)確。

　　7、每班清掃一次設(shè)備衛(wèi)生。

　　O 引言

　　軸流通風(fēng)機(jī)級 ( 本體 ) 效率高，但噪聲和出口速度大；動能占全壓的 30%~50% 。因此，必須安裝擴(kuò)散筒―塔及消聲器來回收動能及降低噪聲，所以對裝置風(fēng)機(jī) ( 即有集流器、擴(kuò)散筒―塔及消聲器等器件 ) 效率影響極大。

　　長期以來，關(guān)于對旋裝置風(fēng)機(jī)效率的說法不一，效率相差 50% 左右，分歧極大，文獻(xiàn) [1] 認(rèn)為對旋風(fēng)機(jī)在結(jié)構(gòu)和原理上先進(jìn)，在獲得整直圓周方向速度分量的同時，并加給氣流能量，從而達(dá)到普通軸流式通風(fēng)機(jī) 不能 達(dá)到的高效率和高風(fēng)壓，對旋裝置效率比 JBT 級效率高 8% ，可提高風(fēng)壓 10%~20% 。采用不同運(yùn)行方式，可分級使用，一機(jī)多用，能較大幅度降低電耗，節(jié)能省電 [1] 。文獻(xiàn) [2] 認(rèn)為由于對旋中沒有導(dǎo)流器，效率應(yīng)該高于雙級軸流式是錯誤的。并在理論和試驗中證明：對旋最高效率低 1%~2% [2] 。文獻(xiàn) [3] 認(rèn)為對旋采用三元流動葉輪，高轉(zhuǎn)速和加裝消聲器，可同時提高風(fēng)機(jī)效率和壓力，對旋 FBDII 系列由國家煤礦防塵通風(fēng)安全產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心風(fēng)機(jī)實驗室，按照 MT 755-1997 標(biāo)準(zhǔn)，對整機(jī)性能進(jìn)行了檢驗 [3] 。結(jié)果表明：最高全壓效率 85% ，比波蘭高 8% ，比日本和國內(nèi)廠家也高 3%~8% ，壓力提高 10%~21% ，噪聲低 3~8dB[ 注：不知是 A 聲級還是比 A 聲級，從其單位 dB 看是比 A 聲級 L SA ] ，對旋裝置風(fēng)機(jī)達(dá)到 JBT 所 不能 達(dá)到的高效率、高風(fēng)壓及送風(fēng)距離長，現(xiàn)場使用還表明：兩臺 JBT(28kW) 串聯(lián)，送風(fēng)距離只有 500m ，風(fēng)量只有 100m 3 /min[ 筆者注：棗莊煤礦 1 臺 JBT(11kW) 送風(fēng)距離已達(dá) 3795m ，風(fēng)量達(dá) 85.22m 3 /min] ，而采用 1 臺 FBDII № 6/2 × 18.5 對旋，送風(fēng)距離達(dá) 1300m ，出口風(fēng)量 280m 3 /min ，至少節(jié)能約 30% ，運(yùn)行效率高，運(yùn)行兩年節(jié)省電費(fèi)就可收回風(fēng)機(jī)的購置費(fèi)，是礦用局部通風(fēng)機(jī)理想的更新?lián)Q代產(chǎn)品。

　　綜上所述，對我國目前大量使用中的對旋通風(fēng)機(jī)進(jìn)行剖析探討研究，弄清各性能參數(shù) , 很有必要。

　　1  基本概念

　　在研究軸流通風(fēng)機(jī)內(nèi)的流動現(xiàn)象時，一般只對級 ( 本體 ) 進(jìn)行分析，級是由葉輪和導(dǎo)葉組成。通常以級型式分析風(fēng)機(jī)，雙級高壓軸流 ( 普通軸流式 ) 通風(fēng)機(jī)的效率比對旋高 1%~2% ，指的是級 ( 本體 ) 的全壓效率，

　　表達(dá)式： η = Qp / P 。只有效率高、高風(fēng)壓和大風(fēng)量才有理論根據(jù)，比 A 聲級 L SA = L A － 10lg( Q p 2 )+19.8 ， Q p 2 大， L SA 值就小。

　　效率有全壓效率 η = Qp / P 、靜壓效率 η s = Qp s / P 和 級效率、裝置效率、運(yùn)行效率等，風(fēng)機(jī)實際運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性不僅與風(fēng)機(jī)本身效率高低有關(guān)，而主要取決于其壓力特性和管網(wǎng)特性的匹配。只有運(yùn)行效率高，才有實際的節(jié) 能效果 ， 全壓效率大于靜壓效率,廠房負(fù)壓風(fēng)機(jī)，級效率大于裝置效率，而裝置效率又大于運(yùn)行效率。國務(wù)院提出風(fēng)機(jī)運(yùn)行效率應(yīng)達(dá) 70% 以上。

2  　對旋 FBDII 系列結(jié)構(gòu)分析 ( 圖 1)

　　在設(shè)計配有通風(fēng)機(jī)的管網(wǎng)系統(tǒng)時，必須注意：在靠近通風(fēng)機(jī)進(jìn)、出口截面約兩倍直徑長度內(nèi)，不應(yīng)安裝影響通風(fēng)機(jī)進(jìn)、出口截面氣流均勻性的元 件。如不遵守這一原則，就會由于其進(jìn)口或出口存在著不均勻速度場而大大惡化通風(fēng)機(jī)的特性曲線。從圖 1 知， FBD Ⅱ系列對旋式通風(fēng)機(jī)，結(jié)構(gòu)極其復(fù)雜龐大恰就違背這一原則。

　　從圖 1 結(jié)構(gòu)圖知： FBD Ⅱ系列對旋式局部通風(fēng)機(jī)，結(jié)構(gòu)極其復(fù)雜龐大，結(jié)構(gòu)設(shè)計不甚合理。例如：其葉輪 / 電機(jī)與主風(fēng)筒之間構(gòu)成的環(huán)形通道對氣流的均直性影響很大，從而對風(fēng)機(jī)性能影響也很大。

1、引言

　　電力資源是資源戰(zhàn)略題目中的重中之重，是國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展的重要基礎(chǔ)。風(fēng)機(jī)是火力發(fā)電廠最重要的輔助設(shè)備之一，鍋爐的四大風(fēng)機(jī)的總耗電量約占機(jī)組發(fā)電量的2%左右。由于設(shè)計的考慮，而導(dǎo)致風(fēng)機(jī)型號的層層加碼，電站鍋爐的風(fēng)機(jī)的風(fēng)量和風(fēng)壓富裕度達(dá)20%～30%是很常見的事情，因此對其開展節(jié)能減排，意義重大。

2、用戶情況簡介

　　青島熱電團(tuán)體公司是國有獨資大型熱電聯(lián)產(chǎn)企業(yè)，主要擔(dān)負(fù)著為青島市企、事業(yè)單位和居民供熱及部分發(fā)電任務(wù)。

　　自1993年景立以來，形成了供熱、發(fā)電、熱力工程設(shè)計與施工、熱力產(chǎn)品制造與經(jīng)營、新型建材、房地產(chǎn)開發(fā)等多種產(chǎn)業(yè)并舉的熱電發(fā)展新格式。2001年公司推出“熱到家”服務(wù)品牌，成為全國供熱行業(yè)中首家注冊服務(wù)商標(biāo)的企業(yè)。

　　為了建設(shè)資源節(jié)約型和環(huán)境友好型企業(yè)，青島熱電股份有限公司決定對其1#、2#的75t/h煤粉爐的引風(fēng)機(jī)開展變頻改造，進(jìn)一步降低能耗，進(jìn)步企業(yè)的核心競爭力。

　　改造前，引風(fēng)機(jī)采用風(fēng)門調(diào)節(jié)，風(fēng)門最大開度不超過60%。

　　引風(fēng)機(jī)電動機(jī)的主要參數(shù)及運(yùn)行數(shù)據(jù)如下：

3、現(xiàn)場控制要求及改造方案介紹

　　由于是廠內(nèi)的第一例煤粉爐的引風(fēng)機(jī)變頻改造，廠家非常重視，作為一個交鑰匙工程，同時也�？磳ζ浜蟮膸着_煤粉爐變頻改造提供一個樣本。除了對變頻器本身的一些基本性能要求可靠外，還包括如下幾項：

　�、僮冾l裝置有自動切換的電源旁路系統(tǒng)，采用一拖二控制，可使兩臺電機(jī)任意一臺變頻運(yùn)行而另一臺工頻運(yùn)行。

　�、谝�求提供遠(yuǎn)程控制后臺（用戶機(jī)組控制系統(tǒng)未采用DCS集控系統(tǒng)）。

　　③變、工頻互切要求平穩(wěn)可靠，保證鍋爐不滅火、不產(chǎn)生正壓、不會產(chǎn)生安全事故。

　�、茏冾l轉(zhuǎn)工頻時風(fēng)門由全開自動調(diào)整到合適角度的時間能滿足實際工況的要求。

　　⑤變頻故障且工頻投進(jìn)失敗時，發(fā)出大聯(lián)鎖信號。

　�、迌蓚�切換柜之間、切換柜與開關(guān)柜之間閉鎖試驗滿足要求。

　　經(jīng)過廠家多方調(diào)研對比及招標(biāo)，終極決定采用由廣州智光電氣股份有限公司生產(chǎn)的ZINVERT型系列智能高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)，其改造方案如下圖所示：

　　利用原備用開關(guān)柜做變頻器的進(jìn)線電源開關(guān)，增加兩套自動切換柜做為變頻器一拖二的選擇及變頻自動旁路運(yùn)行切換系統(tǒng)。采用一臺工頻、一臺變頻運(yùn)行方式：

　　選擇M1變頻;

　　切換柜1的J1、K1閉合，切換柜2的K2閉合，J2斷開，同時變頻器輸出閉鎖節(jié)點使M1電機(jī)進(jìn)線斷路器合閘回路切斷;M2電機(jī)進(jìn)線斷路器可正常操縱;在確認(rèn)J1、J2、M1進(jìn)線斷路器狀態(tài)后答應(yīng)閉合變頻進(jìn)線斷路器，M1變頻運(yùn)行。

　　選擇M2變頻;

　　切換柜2的J2、K2閉合，切換柜1的K1閉合，J1斷開，同時變頻器輸出閉鎖節(jié)點使M2電機(jī)進(jìn)線斷路器合閘回路切斷;M1電機(jī)進(jìn)線斷路器可正常操縱;在確認(rèn)J1、J2、M2斷路器狀態(tài)后答應(yīng)閉合變頻進(jìn)線斷路器，M2變頻運(yùn)行。

　　為滿足現(xiàn)場運(yùn)行的以上要求，針對性的設(shè)計如下：

　　①提供有專用遠(yuǎn)控臺，并根據(jù)用戶要求，兩個機(jī)組分別設(shè)有頻率調(diào)節(jié)器，根據(jù)對應(yīng)的電機(jī)變頻運(yùn)行時選擇調(diào)節(jié)器。

　�、赯INVERT系統(tǒng)成熟的轉(zhuǎn)速追蹤技術(shù)，無沖擊啟動任何轉(zhuǎn)速下的電機(jī)，可保證變、工頻互切時鍋爐不滅火、不產(chǎn)生正壓、不會產(chǎn)生安全事故。

　�、圩冾l轉(zhuǎn)工頻時需要風(fēng)門全開自動調(diào)整到合適角度后切換，由于廠家的風(fēng)門調(diào)節(jié)器無反饋信號，采用變頻器來控制關(guān)風(fēng)門的時間，通過現(xiàn)場試驗、修改變頻器控制器一個時間參數(shù)，很方便的選擇最合適的關(guān)風(fēng)門時間，保證了變、工頻互切時電機(jī)、鍋爐、機(jī)組的過渡平穩(wěn)。

　�、茉黾恿舜舐�(lián)鎖信號。一是變頻器故障且電機(jī)工頻投進(jìn)失敗，二是變頻器電源母線失電且備用電源投進(jìn)失敗，而電機(jī)工頻電源亦失電，三是變頻器電源母線失電且備用電源投進(jìn)失敗，而電機(jī)工頻投進(jìn)亦失敗，四是電機(jī)在工頻運(yùn)行時電機(jī)開關(guān)跳閘，幾種情況下均發(fā)出大聯(lián)鎖信號。

　　⑤除了本身的電氣互鎖以外，還額外增加了切換柜與進(jìn)線開關(guān)柜之間的互鎖。如J1與J2互鎖，J1與M1進(jìn)線開關(guān)柜互鎖，J2與M2進(jìn)線開關(guān)柜互鎖。

　　⑥根據(jù)用戶要求，增設(shè)現(xiàn)場事故按鈕，當(dāng)現(xiàn)場發(fā)出緊急事故信號時，變頻器會緊急停機(jī)，并同時發(fā)出大聯(lián)鎖信號。

　　通過以上的一些針對性設(shè)計，很好的滿足了保證機(jī)組穩(wěn)定、可靠運(yùn)行的要求，所有功能均經(jīng)過雙方現(xiàn)場嚴(yán)格試驗后，都達(dá)到了預(yù)期的效果。

4、改造后的節(jié)能情況

　　引風(fēng)機(jī)變頻器于2007年10 月正式投進(jìn)運(yùn)行以來，連續(xù)無故障穩(wěn)定運(yùn)行，節(jié)能效果明顯。由于機(jī)組負(fù)荷變動，節(jié)能比例在一個范圍內(nèi)波動，經(jīng)過對改造前、后幾個月的引風(fēng)機(jī)用電量比較，得出了節(jié)能比例在40%以上，當(dāng)負(fù)荷低時，節(jié)能效果則更明顯。

　　引風(fēng)機(jī)變頻改造前后的各一時段基本相同蒸發(fā)量情況下可比的運(yùn)行均勻工況如下：

　　引風(fēng)機(jī)采用變頻改造后，體現(xiàn)出的以下效果令用戶很滿足：

　　1）節(jié)能效果明顯：節(jié)能比例在40%以上。

　　2）噪音大大減小，改善運(yùn)行職員的工作環(huán)境：采用變頻調(diào)節(jié)后，由于通過調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速實現(xiàn)調(diào)節(jié)，風(fēng)門全開，風(fēng)機(jī)、風(fēng)管的噪音大大下降，現(xiàn)場運(yùn)行職員反映良好。

　　3）設(shè)備運(yùn)行與維護(hù)用度下降：采用變頻調(diào)節(jié)后，由于通過調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速實現(xiàn)節(jié)能，在負(fù)荷率較低時，電機(jī)、風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速也降低，主設(shè)備及相應(yīng)輔助設(shè)備如軸承等磨損較前減輕，維護(hù)周期可加長，設(shè)備運(yùn)行壽命延長。

　　4）網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)進(jìn)步：采用高壓變頻調(diào)節(jié)系統(tǒng)后，電源側(cè)的功率因數(shù)可進(jìn)步到0.95以上，大大的減少無功功率需求，進(jìn)步機(jī)組發(fā)電無功輸出能力。

　　5）用高壓變頻調(diào)速裝置后，可對電機(jī)實現(xiàn)軟啟動，啟動時電流不超過電機(jī)運(yùn)行額定電流的1.2倍,廠房屋頂電動排氣設(shè)備，對電網(wǎng)無任何沖擊，電機(jī)使用壽命增長。

5、結(jié)語

　　青島熱電團(tuán)體公司#1、#2 機(jī)組引風(fēng)機(jī)采用ZINVERT系列高壓變頻器節(jié)能改造，高壓變頻器設(shè)備投運(yùn)至今運(yùn)行穩(wěn)定，明顯的節(jié)能效果也為熱電廠降低廠用電率，降低了發(fā)電本錢;運(yùn)行效果顯示，煤粉爐引風(fēng)機(jī)采用高壓變頻調(diào)節(jié)，滿足了爐膛風(fēng)量風(fēng)壓控制要求，進(jìn)步控制水平，保證了機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定性，說明對老式的煤粉爐進(jìn)行高壓變頻節(jié)能改造是切實可行的。

參考文獻(xiàn)

　　[1] 循環(huán)流化床鍋爐設(shè)備及系統(tǒng)，朱皚強(qiáng)，芮新紅編，北京，中國電力出版社，2004。

　　[2] ZINVERT系列高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)培訓(xùn)教材，廣州，廣州智光電氣股份有限公司，2006。