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變頻器在風(fēng)機(jī)水泵上的應(yīng)用 |
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| 節(jié)能改造方案
我們是研究和生產(chǎn)變頻器的專業(yè)公司，產(chǎn)品已形成四大系列，幾十個(gè)規(guī)格，其中一些專用變頻器是國(guó)內(nèi)首創(chuàng)。在10KV普通變頻器系列中，大容量是我們的強(qiáng)項(xiàng)，這是由于我們有自己的科學(xué)的擴(kuò)容技術(shù)，容量等級(jí)能覆蓋10KV電機(jī)的所有功率等級(jí)。
現(xiàn)在以風(fēng)機(jī)100KW電機(jī)1臺(tái) 為例，作以下具體的介紹：
一、風(fēng)機(jī)工作原理
,車間降溫負(fù)壓風(fēng)機(jī); 在生產(chǎn)過程中所需要的風(fēng)量是經(jīng)常隨工藝及操縱的需要不同程度調(diào)節(jié)的，而傳統(tǒng)的調(diào)節(jié)方案是通過放風(fēng)閥來調(diào)節(jié)的，用來帶動(dòng)風(fēng)機(jī)的電動(dòng)機(jī)本身轉(zhuǎn)速是不可調(diào)節(jié)的，因此大量的風(fēng)量通過放風(fēng)法放掉，也就是說，造成電能的大量的浪費(fèi)，根據(jù)鼓風(fēng)機(jī)風(fēng)量和轉(zhuǎn)速成正比關(guān)系。
Q1/Q2=N1/N2
式中：Q1、Q2為轉(zhuǎn)速快和慢的風(fēng)量 米/分
鼓風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓和轉(zhuǎn)速的平方成正比。
H1/H2=（N1/N2）
式中：H1、H2為轉(zhuǎn)速快和慢的風(fēng)壓
鼓風(fēng)機(jī)所需的功率與轉(zhuǎn)速的立方成正比。
N1/N2=（N1/N2）
式中：N1、N2為轉(zhuǎn)速快和慢所需功率KW。
從上述關(guān)系可知，假如我們使用改變轉(zhuǎn)速來實(shí)現(xiàn)改變風(fēng)量的方法，就不至于把大量的風(fēng)量白白放掉，從而節(jié)約了大量的電能，為此結(jié)合貴司的實(shí)際情況，經(jīng)多方論證，，著重致力于變頻器調(diào)速在貴司的推廣應(yīng)用工作。美國(guó)NBB深圳市升立興電子有限公司生產(chǎn)的NBB-BF-22-4型變頻器，控制電機(jī)為22KW。運(yùn)行效果良好，工作頻率為 ，工作電流在 左右，節(jié)能效果≥30％，日節(jié)能電（按24小時(shí)）158度。根據(jù)測(cè)算，5個(gè)月可收回全部投資，從結(jié)果上看，均取得了明顯的節(jié)電效果，不僅節(jié)電30%左右，同時(shí)還增加設(shè)備的使用壽命，進(jìn)步電動(dòng)機(jī)功率因數(shù)，改善了工人的操縱條件，降低了環(huán)境噪音等，深得各方面的好評(píng)。
二、調(diào)速方案的選擇
改變鼓風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速的方法目前使用調(diào)速型液力偶合器和電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速器等，現(xiàn)階段在羅次鼓風(fēng)機(jī)中應(yīng)用較多的是使用調(diào)速型液力偶合器，而過往變頻調(diào)速技術(shù)的應(yīng)用，由于受技術(shù)條件的限制而極少有在這方面的報(bào)道，近年來隨著改革開放深進(jìn)發(fā)展，隨著世界科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，大功率的晶體管、電子技術(shù)的迅速的發(fā)展，大規(guī)模集成電路和微機(jī)技術(shù)的突飛猛進(jìn)，變頻調(diào)速已成為現(xiàn)實(shí)。變頻調(diào)速在變頻范圍、動(dòng)態(tài)響應(yīng)、工作效率、調(diào)整精度、功率因數(shù)、輸出特性保護(hù)功能及可靠性方面，都達(dá)到了較為完美的程度。因此得到了廣泛的應(yīng)用。
變頻調(diào)速的原理是根據(jù)異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速：
N=60F（1-S）/P
式中F為電源頻率，P為極對(duì)數(shù)，S為電機(jī)的轉(zhuǎn)差率。
從上式可知改變供電頻率，即可改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速。
無論是在電機(jī)與羅次鼓風(fēng)機(jī)之間裝設(shè)調(diào)速型液力偶合器或直接對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行變頻調(diào)速控制，都滿足控制進(jìn)窯風(fēng)量的要求。根據(jù)每個(gè)廠的具體情況，應(yīng)選用何設(shè)備，對(duì)此，我們根據(jù)貴司的實(shí)際調(diào)查，作出如下分析：
1、 一般風(fēng)機(jī)選型余量比較大，電機(jī)約有22KW左右的余量。這就是說，一般用風(fēng)量只有銘牌風(fēng)量的70～90%，放風(fēng)率高達(dá)10～30%，若對(duì)風(fēng)機(jī)進(jìn)行調(diào)速控制，則風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速需調(diào)至額定轉(zhuǎn)速的70～90%，即可滿足最大用風(fēng)量的要求。假如選用與風(fēng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速相一致的調(diào)速型液力偶合器，因其傳動(dòng)效率與轉(zhuǎn)速成正比，將使偶合器在額定轉(zhuǎn)速的70～90%以下運(yùn)行，系統(tǒng)的傳動(dòng)效率較低，意味著電能的浪費(fèi)；若改變電機(jī)的極對(duì)數(shù)，其系統(tǒng)的效率固然進(jìn)步，但更換電機(jī)的設(shè)備投資則需增加更多，固然這兩個(gè)方案都與目標(biāo)存在一定的差距，但若使用變頻調(diào)速器，因其直接改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速不存在滑差損失，效率高，在高、低轉(zhuǎn)速時(shí)系統(tǒng)的效率不變，這就較為適合工廠的具體情況。
2、 而貴司電機(jī)的輸出功率占電機(jī)額定功率的50%左右,廠房通風(fēng)降溫，故假如使用調(diào)速型液力偶合器，若不便換電機(jī)，則存在電機(jī)功率因數(shù)過低的缺陷，增加功率因數(shù)補(bǔ)償設(shè)施也需另外投資，若選用變頻調(diào)速器，因其能進(jìn)步電機(jī)的功率因數(shù)接近于1，這就能較好地解決這個(gè)題目。
3、 調(diào)速型液力偶合器是安裝在風(fēng)機(jī)與電機(jī)之間的，選用調(diào)速型液力偶合器必須重新出力原來的基礎(chǔ)，其說需的施工工期較長(zhǎng)，一般都要一個(gè)月左右，這對(duì)于不具有備用機(jī)組的立窯來說是較難安排這么長(zhǎng)的停機(jī)時(shí)間的，而安裝變頻調(diào)速，則主要是線路的轉(zhuǎn)換，可以不停機(jī)先做好預(yù)備工作，轉(zhuǎn)接時(shí)只需一個(gè)班次即可，這樣可基本不影響生產(chǎn)，較為有利。
4、 在設(shè)備投資方面，液力偶合器固然比變頻器價(jià)格低，但若更換電機(jī)，則不相上下，假如變頻器不用供水供油，系統(tǒng)簡(jiǎn)單，運(yùn)行用度低，則其投資用度較高的部分也可以得到補(bǔ)償。
從上述的比較可知，結(jié)合工廠的實(shí)際情況，最理想的還是選用的變頻調(diào)速器。
三、應(yīng)用情況
變頻器自2003年起我公司在國(guó)內(nèi)一些地區(qū)推廣應(yīng)用，并在風(fēng)機(jī)的電機(jī)上正式投進(jìn)運(yùn)行后，已有幾年時(shí)間，設(shè)備使用正常，取得了令人滿足的效果。我公司在其中兩個(gè)廠安裝的3臺(tái)變頻器與變頻器安裝前的同期的運(yùn)行數(shù)據(jù)作一比較。
注：電度數(shù)據(jù)為該風(fēng)機(jī)單獨(dú)安裝電度表計(jì)量所得。
從以上兩表實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)可知，節(jié)電效果時(shí)十分明顯，每噸熟料均勻節(jié)電25～60%，假如以綜合電價(jià)0.5元計(jì)算，每臺(tái)變頻器價(jià)格均勻以20萬計(jì)，大概一年半即可收回投資。
用變頻調(diào)速器調(diào)節(jié)鼓風(fēng)機(jī)風(fēng)量，在使用上也達(dá)到了十分理想的效果。
1、 由于省往了放風(fēng)閥，進(jìn)窯風(fēng)量的變化由變頻調(diào)速來實(shí)現(xiàn)，使進(jìn)窯空氣進(jìn)壓及氣流速度穩(wěn)定。操縱更加簡(jiǎn)單，只要轉(zhuǎn)動(dòng)旋鈕就可調(diào)節(jié)頻率變速，頻率用數(shù)字顯示，由于頻率與轉(zhuǎn)速成正比關(guān)系，所以能精確地定量用風(fēng)，避免了使用放風(fēng)閥時(shí)引起風(fēng)壓及風(fēng)量巨變的弊端，從而穩(wěn)定了風(fēng)機(jī)的使用效果，為提產(chǎn)量質(zhì)量打下基礎(chǔ)，也減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。
2、 有的工廠原來放風(fēng)是使用循環(huán)放風(fēng)的形式，這樣雖能降低風(fēng)機(jī)的噪聲，但同時(shí)由于大量的過剩風(fēng)量在風(fēng)機(jī)的管道內(nèi)循環(huán)，因而在放風(fēng)量達(dá)時(shí)經(jīng)常引起風(fēng)機(jī)發(fā)熱，這就極大地影響了風(fēng)機(jī)的安全運(yùn)轉(zhuǎn)，用變頻調(diào)速器控制風(fēng)量，沒有過剩風(fēng)量循環(huán)，為風(fēng)機(jī)的安全運(yùn)轉(zhuǎn)提供了有利的條件，由于風(fēng)機(jī)經(jīng)常處于減速運(yùn)行，因而風(fēng)機(jī)運(yùn)行噪聲也得到了大幅度的降低，并進(jìn)步了風(fēng)機(jī)的使用壽命，得到了工人的歡迎和贊賞。
3、 風(fēng)機(jī)采用變頻調(diào)速可方便地從低速啟動(dòng)，啟動(dòng)平穩(wěn)，啟動(dòng)電流小，對(duì)進(jìn)步質(zhì)量起到良好的作用。
可見變頻調(diào)速在水泥廠的立窯風(fēng)機(jī)上的運(yùn)用是成功的，達(dá)到了預(yù)期的效果，其經(jīng)濟(jì)效益是明顯的，再加上良好的控制性能和改善工況后的效益，確實(shí)是企業(yè)技術(shù)改造的理想設(shè)備，得到領(lǐng)導(dǎo)及工人師傅的充分肯定，具有很高的推廣應(yīng)用價(jià)值。
四、幾點(diǎn)總結(jié)
1、 工廠選型時(shí)除必須作好充分的實(shí)際調(diào)查之外，必須認(rèn)真做好細(xì)致的可行性認(rèn)證，節(jié)能效果的大小，除了設(shè)備本身的節(jié)電潛力外，更主要的是與實(shí)際工況有直接的關(guān)系，如風(fēng)機(jī)選型余度過大，放風(fēng)量大，時(shí)間長(zhǎng)，則節(jié)電效果明顯，反之節(jié)電效果就相對(duì)較低。
2、 由于變頻器一次性投資較高，考 到設(shè)備配套本身已有一定的安全系數(shù)，所以選用變頻器容量也可按實(shí)際的運(yùn)行工況出發(fā)，運(yùn)行電流不超過變頻器的額定電流，只要能滿足啟動(dòng)要求就可以了。這樣可以選用容量較小的變頻器，以減少一次性投資。
3、 變頻器的使用要盡量保證其使用環(huán)境的要求，一般水泥廠環(huán)境比較惡劣，所以在使用過程中要密切留意變頻器的冷卻系統(tǒng)是否正常，否則要及時(shí)處理；同時(shí)，定期進(jìn)行吹塵保養(yǎng)，萬一出了故障，要弄清故障顯示的內(nèi)容，有時(shí)可能是某種保護(hù)功能動(dòng)作，不一定是變頻器的題目，要有的方失往排除切不可隨意亂動(dòng)必要時(shí)可與銷售商取得聯(lián)系確保變頻器更好的為人們服務(wù)。
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中國(guó)風(fēng)機(jī)產(chǎn)業(yè)網(wǎng) 輪回流化床鍋爐的預(yù)熱冷態(tài)啟動(dòng)時(shí)，鍋爐上水溫度一般控制于70℃左右，上水過程因?yàn)槭軣崦娴纳崂鋮s，實(shí)際進(jìn)入鍋爐汽包的水溫約35℃左右（根據(jù)環(huán)境溫度變化有所變化），遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于70℃，進(jìn)入汽包的水溫越低，鍋爐啟動(dòng)時(shí)間即越長(zhǎng)，燃油耗量也越大。因此，在確定啟動(dòng)并網(wǎng)時(shí)間后，提前于公道的時(shí)間投入爐底加熱預(yù)熱鍋爐可縮短啟動(dòng)時(shí)間。
對(duì)于輪回流化床鍋爐投入潤(rùn)滑油代辦代理爐底加熱還可以對(duì)床料有一定的預(yù)熱作用，這樣可以在啟動(dòng)過程中使床溫的出發(fā)點(diǎn)較高，縮短床料的加熱時(shí)間。所以輪回流化床鍋爐投入爐底加熱的意義要大于煤粉爐。
燃料鍋爐啟動(dòng)時(shí)跟著床溫的升高，河北板框壓濾機(jī)單位耗油量大幅增加，因此啟動(dòng)過程中，投煤的時(shí)間越早，啟動(dòng)節(jié)油的效果越大，如上所述投煤溫渡過低輕易泛起爐內(nèi)爆燃結(jié)焦，所以必需根據(jù)實(shí)際情況選擇公道的投煤溫度，一般揮發(fā)份高的煤投煤溫度低一點(diǎn)，揮發(fā)份低的煤投煤溫度高一點(diǎn)。
因此在有前提的廠，如啟動(dòng)時(shí)間可控、燃料有選擇的余地，應(yīng)貯備部門揮發(fā)分高、著火點(diǎn)低的煙煤或褐煤作為啟動(dòng)燃料。待啟動(dòng)正常后，再轉(zhuǎn)換為常規(guī)燃料。
為獻(xiàn)禮農(nóng)歌會(huì)，預(yù)祝第三屆農(nóng)歌會(huì)圓滿舉辦成功，滁州市人民政府通過精心準(zhǔn)備，層層篩選出滁州市十大城建項(xiàng)目暨十大招商項(xiàng)目十大技改項(xiàng)目并于11月6日上午在滁州職業(yè)技術(shù)學(xué)院新校區(qū)舉行隆重的集中竣工慶典活動(dòng)。安徽省政府副省長(zhǎng)花建慧，市領(lǐng)導(dǎo)江山、江俊、王圖強(qiáng)、汪建中等出席并為竣工慶典活動(dòng)剪彩。
揚(yáng)子空調(diào)近年來不斷取得突破發(fā)展，市場(chǎng)份額不斷擴(kuò)大，產(chǎn)品制造能力與市場(chǎng)銷售情況越發(fā)不協(xié)調(diào)，為此，揚(yáng)子空調(diào)自09年開始在公司內(nèi)全面實(shí)施“IE”技改項(xiàng)目，為使國(guó)內(nèi)先進(jìn)的模糊控制技術(shù)和變頻技術(shù)在空調(diào)企業(yè)得到運(yùn)用，對(duì)原有生產(chǎn)線進(jìn)行大規(guī)模技術(shù)改造，對(duì)整個(gè)廠區(qū)的現(xiàn)有物流布局、生產(chǎn)線布局、配套布局、倉儲(chǔ)布局等各方面進(jìn)行全面調(diào)整和整體優(yōu)化。并以期能夠有效拉動(dòng)上游配套產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，提升公司在安徽乃至全國(guó)家電行業(yè)中的地位。
此次揚(yáng)子空調(diào)入選滁州市十大技改項(xiàng)目，充分肯定了揚(yáng)子空調(diào)自實(shí)施“IE”技改項(xiàng)目后所取得的成效，相信揚(yáng)子空調(diào)自實(shí)施“IE”技改項(xiàng)目改造后，勢(shì)將取得更大的發(fā)展。另據(jù)悉，揚(yáng)子空調(diào)“IE”技改項(xiàng)目與2010年10月基本完成，并投入試運(yùn)行。該項(xiàng)目達(dá)產(chǎn)達(dá)效后，可實(shí)現(xiàn)年產(chǎn)能家用空調(diào)480萬臺(tái)，中央80萬冷噸，熱泵熱水器40萬套。
上海電氣自2009年以來股價(jià)走勢(shì)
□本報(bào)記者 李曉輝
上海電氣（601727）董事長(zhǎng)徐建國(guó)對(duì)中國(guó)證券報(bào)記者說：“去年我提出，即便是冬天也不能‘貓冬’，而要‘冬練’，要一手抓結(jié)構(gòu)調(diào)整，一手抓新業(yè)務(wù)發(fā)展。相信今年我們的增長(zhǎng)會(huì)快于去年，毛利率、業(yè)績(jī)指標(biāo)都會(huì)比去年更好�！�
2009年，上海電氣實(shí)現(xiàn)營(yíng)業(yè)收入577.9億元，實(shí)現(xiàn)凈利潤(rùn)25.01億元，每股收益0.2元，在中國(guó)證券報(bào)金牛百強(qiáng)上市公司評(píng)選中，居機(jī)械類排名第6位。這個(gè)傳統(tǒng)的電力和工業(yè)設(shè)備制造巨頭，未來也將全力打造核電、風(fēng)電以及裝備制造的海外項(xiàng)目工程整體競(jìng)爭(zhēng)力。
風(fēng)電設(shè)備力爭(zhēng)前三
在世博會(huì)中國(guó)館第8層的“低碳未來”展區(qū)，有兩個(gè)緩緩轉(zhuǎn)動(dòng)的帶有“上海電氣”寓意“創(chuàng)新永恒”的風(fēng)電軸承。上海電氣是最早參與大型風(fēng)機(jī)制造的企業(yè)之一，自2004年即開始從事風(fēng)電設(shè)備的研發(fā)與生產(chǎn)，與Aerodyn聯(lián)合設(shè)計(jì)了適應(yīng)中國(guó)風(fēng)況的2MW風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，目前公司在臨港基地已形成了完整的風(fēng)電設(shè)備制造能力，風(fēng)電制造產(chǎn)業(yè)鏈日趨完整。
2009年上海電氣風(fēng)電銷售收入達(dá)到12.44億元，同比增長(zhǎng)30%以上。去年風(fēng)機(jī)訂單超過50億元，其中1.25MW機(jī)型合同超過20億元，2MW機(jī)型合同超過30億元。
徐建國(guó)對(duì)中國(guó)證券報(bào)記者表示，雖然目前風(fēng)機(jī)在公司銷售額占比不大，但是每年增幅都在100%以上。公司今年風(fēng)機(jī)銷售將達(dá)到40億元，到2012年將超過100億元，屆時(shí)上海電器在風(fēng)電整機(jī)領(lǐng)域?qū)⒘?zhēng)前三。
7月1日，上海電氣3.6MW風(fēng)機(jī)正式下線，預(yù)計(jì)8月份將正式投入批量應(yīng)用。徐建國(guó)對(duì)此表示，近年上海電氣將重點(diǎn)發(fā)展海上風(fēng)電領(lǐng)域，主力機(jī)型也將是3.6MW。徐建國(guó)表示：“這個(gè)行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈很長(zhǎng)，我們定位于設(shè)備制造商，其他方面我們會(huì)考慮聯(lián)合發(fā)展，而不是延伸到整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈上。”
2010年5月24日，上海電氣與華能集團(tuán)在北京簽訂了150臺(tái)2MW、共計(jì)30萬千瓦的風(fēng)電機(jī)組采購框架協(xié)議，這將為明年目標(biāo)翻番留足后勁。
核電2012年業(yè)績(jī)集中釋放
6月12日，由上海電氣承制的全球首臺(tái)AP1000國(guó)產(chǎn)化主設(shè)備，三門核電1號(hào)機(jī)組安注箱已順利發(fā)運(yùn)，這標(biāo)志著我國(guó)第三代核電技術(shù)設(shè)備國(guó)產(chǎn)化實(shí)現(xiàn)了零的突破。
上海電氣是我國(guó)三大核電設(shè)備制造商之一，2009年底，核電領(lǐng)域在手訂單349億元。作為國(guó)內(nèi)最早進(jìn)入核電行業(yè)的企業(yè)和AP1000技術(shù)的受讓方，承接了浙江三門、山東海陽核電1號(hào)、2號(hào)機(jī)組的穩(wěn)壓器、蒸發(fā)器、安注箱，堆內(nèi)構(gòu)件和控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)等設(shè)備的國(guó)產(chǎn)化研制，在第三代核電的產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)中占據(jù)技術(shù)先發(fā)優(yōu)勢(shì)。
徐建國(guó)對(duì)中國(guó)證券報(bào)記者表示，核電設(shè)備與風(fēng)機(jī)不同，屬于國(guó)家核準(zhǔn)，能夠拿到訂單的企業(yè)很少。公司去年底349億元的訂單大約在3-4年時(shí)間逐漸釋放，到2012年的業(yè)績(jī)體現(xiàn)最為明顯。按照目前核電領(lǐng)域發(fā)展速度，預(yù)計(jì)公司的核電業(yè)務(wù)至少能夠支撐未來10年的發(fā)展。
5月18日，上海電氣完成非公開發(fā)行共募集資金22.21億元。這其中，約8.4億元擬用于核電領(lǐng)域的產(chǎn)能擴(kuò)建和技術(shù)提升，將幫助公司形成年產(chǎn)4-6套蒸汽發(fā)生器、壓力容器和穩(wěn)壓器，8-10套堆內(nèi)構(gòu)件和控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的核電核島主設(shè)備集成制造產(chǎn)業(yè)化規(guī)模。
海外工程成增長(zhǎng)新引擎
上海電氣海外工程業(yè)務(wù)，短短5年時(shí)間就從6億元營(yíng)業(yè)額迅速增長(zhǎng)到2009年近70億元的規(guī)模。過去一年中，上海電氣新增海外工程訂單220億元，累計(jì)海外工程訂單更是超過710億元。
徐建國(guó)表示，目前上海電氣在海外電力工程方面已經(jīng)具有一定的影響力，公司目前承包的電站工程已經(jīng)分布在10多個(gè)國(guó)家，今年公司將向相對(duì)發(fā)達(dá)的國(guó)家和地區(qū)拓展，進(jìn)入傳統(tǒng)歐美能源巨頭的市場(chǎng)。
對(duì)于未來幾年海外工程市場(chǎng)的成長(zhǎng)性，他表示繼續(xù)看好：“‘十二五’期間，我們可能不會(huì)再現(xiàn)以前的快速增長(zhǎng)，但肯定能保證每年高于10%的增長(zhǎng)，預(yù)計(jì)到2016年海外工程銷售額將達(dá)到150億元�！�
徐建國(guó)強(qiáng)調(diào)，海外市場(chǎng)的風(fēng)險(xiǎn)目前是上海電氣考慮較多的問題，比如復(fù)雜的商務(wù)條款和電力標(biāo)準(zhǔn)等問題。他指出，隨著規(guī)模越來越大，公司所面臨的風(fēng)險(xiǎn)也越大，公司將充分考量當(dāng)?shù)厥袌?chǎng)的實(shí)際情況，發(fā)揮第三方機(jī)構(gòu)作用，盡可能規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)。
來源：中國(guó)證券報(bào)
空調(diào)器室外機(jī)組風(fēng)扇出口防護(hù)網(wǎng)后面的氣流漩渦脫落引起的氣動(dòng)噪聲是空調(diào)器室外機(jī)組噪聲增加的一個(gè)重要因素。這類噪聲不僅與氣流的流動(dòng)速度有關(guān)，而且還與物體特征尺寸等多種因素有關(guān)。因此，在國(guó)內(nèi)，關(guān)于空調(diào)器室外機(jī)組風(fēng)扇出口湍流噪聲的研究一直沒有得到應(yīng)有的重視，成為困擾空調(diào)器室外機(jī)組氣動(dòng)噪聲的一個(gè)重要因素[1]。本文就是在這樣的背景下，聯(lián)合某大型空調(diào)器研究所，通過試驗(yàn)，開展了對(duì)空調(diào)器室外機(jī)組防護(hù)網(wǎng)后氣流漩渦脫落對(duì)空調(diào)器氣動(dòng)噪聲影響的研究。 2 空調(diào)器室外機(jī)組噪聲產(chǎn)生的機(jī)理 通常，空調(diào)器室外機(jī)組都是采用軸流風(fēng)扇作為通風(fēng)裝置，軸流風(fēng)扇發(fā)出的噪聲包括兩部分：一部分是湍流噪聲，另一部分是離散頻率噪聲。低壓軸流風(fēng)機(jī)，如用于空調(diào)器的風(fēng)機(jī)，通過對(duì)葉輪和支撐進(jìn)行適當(dāng)?shù)陌才诺却胧�，遠(yuǎn)離低壓軸流風(fēng)機(jī)處測(cè)得的噪聲，主要是湍流噪聲。湍流噪聲的根源是隨機(jī)脈動(dòng)力[2]，其主要機(jī)理：（1）葉輪進(jìn)口來流不均勻；（2）物體湍流邊界層內(nèi)的隨機(jī)脈動(dòng)壓力；（3）動(dòng)葉湍流邊界層的旋渦自葉片后緣脫落時(shí)引起的壓力脈動(dòng)，不論邊界層是否分離，這種脈動(dòng)都存在，其典型例子為卡門渦街；（4）當(dāng)來流為湍流時(shí)，來流的脈動(dòng)速度是隨機(jī)的，則攻角的脈動(dòng)和隨之而來的升力脈動(dòng)也是隨機(jī)的；（5）二次渦流產(chǎn)生的噪聲；（6）間隙噪聲。
4 試驗(yàn)結(jié)果分析 噪聲試驗(yàn)是在半消聲室進(jìn)行的。從結(jié)果來看，風(fēng)扇轉(zhuǎn)速、防護(hù)網(wǎng)對(duì)空調(diào)器室外機(jī)組噪聲有較大的影響。 圖1表示了產(chǎn)品機(jī)上防護(hù)網(wǎng)的存在對(duì)噪聲聲壓級(jí)分布的影響�？梢钥闯�，在低頻范圍和高頻范圍內(nèi)，防護(hù)網(wǎng)的存在對(duì)頻譜分布影響很小，而在1000Hz頻率附近,
屋頂風(fēng)機(jī)排風(fēng)設(shè)備，防護(hù)網(wǎng)的存在對(duì)頻譜分布影響較大，正是這個(gè)頻率范圍，由于防護(hù)網(wǎng)的存在引起聲壓級(jí)的增加，才造成噪聲級(jí)（A聲級(jí)）的明顯增大。因?yàn)橐訟聲級(jí)作為噪聲衡量標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，聲音通過A網(wǎng)絡(luò)時(shí)，低頻段有較大的衰減。雖然從圖1看到的低頻段聲壓級(jí)較高，但對(duì)總噪聲的影響較小。這一點(diǎn)可根據(jù)A聲級(jí)計(jì)算公式說明。
根據(jù)每一頻率下的聲壓值，計(jì)算出A聲級(jí)，有防護(hù)網(wǎng)時(shí)為57.7dB(A)，無防護(hù)網(wǎng)時(shí)為53.8dB(A)�？梢钥闯觯捎诜雷o(hù)網(wǎng)的存在才使噪聲明顯增大。但是，如果分段計(jì)算A聲級(jí)，就會(huì)發(fā)現(xiàn)，對(duì)噪聲影響最大的是在1000Hz附近的頻率范圍，圖2表示了每一頻率的A計(jì)權(quán)的結(jié)果，可清楚地看出，在1000Hz附近頻率范圍的聲壓分布對(duì)噪聲有明顯的影響。表1給出了3個(gè)頻率范圍的A聲級(jí)。因此，如何減小1000Hz附近頻率范圍的聲壓級(jí)是降低噪聲的關(guān)鍵。從圖1可以看到，1000Hz附近頻率范圍聲壓級(jí)的增大是由于防護(hù)網(wǎng)的存在。因此，可以認(rèn)為風(fēng)扇出口氣流和防護(hù)網(wǎng)的干涉及引起的渦脫落是主要的噪聲源。 表1 不同頻率的聲壓級(jí)對(duì)總噪聲的影響 無防護(hù)網(wǎng) 產(chǎn)品機(jī)防護(hù)網(wǎng) 25～630Hz 50.5dB(A) 51.4dB(A) 630～1600Hz 50.2dB(A) 55.8dB(A) 1600～10000Hz 47.0dB(A) 51.5dB(A)
為說明風(fēng)扇出口氣流和防護(hù)網(wǎng)的干涉引起的渦脫落是主要的噪聲源，進(jìn)行了不同防護(hù)網(wǎng)鋼絲直徑對(duì)噪聲影響的試驗(yàn)。圖3表示了鋼絲直徑2.5mm和2.0mm防護(hù)網(wǎng)的噪聲頻譜。可以看出，在1000Hz附近的頻譜范圍，二者存在一定的差別。正是這一差別使直徑2.5mm的防護(hù)網(wǎng)的噪聲減小了1.0dB(A)。造成這種現(xiàn)象的原因，可能是由于鋼絲直徑不同引起的渦脫落頻率也不同。根據(jù)脫落渦模型的假設(shè)，處在均勻流體中鈍體尾跡中脈動(dòng)速度的頻譜有一個(gè)非常寬的頻率范圍，通常最大聲功率級(jí)值是在脫落渦頻率處，如式（2），這個(gè)頻率f 與Strouhal數(shù)（St）有關(guān)。為了進(jìn)一步說明防護(hù)網(wǎng)鋼絲直徑的影響，圖4展示出了鋼絲直徑2.5mm的防護(hù)網(wǎng)和鋼絲直徑4.0mm的防護(hù)網(wǎng)的噪聲頻譜，它充分說明了防護(hù)網(wǎng)鋼絲直徑對(duì)噪聲的重要影響。由于手工加工鋼絲直徑為4.0mm的防護(hù)網(wǎng)時(shí)，防護(hù)網(wǎng)的內(nèi)圈不便加工，只是將風(fēng)扇出風(fēng)速度最大處的防護(hù)網(wǎng)鋼絲直徑加粗到4.0mm。
根據(jù)流場(chǎng)測(cè)試結(jié)果[5]可知，風(fēng)扇出口最大速度為10m/s左右，因此可以計(jì)算出，采用直徑2.0mm的防護(hù)網(wǎng)時(shí)，渦脫落頻率最大值是在1000Hz附近；而采用直徑2.5mm的防護(hù)網(wǎng)時(shí)，渦脫落頻率最大值是在800Hz附近。這個(gè)結(jié)果從物理上解釋如下，由于尾跡寬度隨著鋼絲直徑的增大而增大，引起了紊流噪聲頻譜中的主要頻帶向低頻范圍移動(dòng)。如果用A聲級(jí)測(cè)量，則直徑大的鋼絲在降低噪聲方面是有好處的。這樣，當(dāng)噪聲級(jí)在A聲級(jí)的基礎(chǔ)上被評(píng)價(jià)時(shí)，必須考慮噪聲的頻譜形式，因?yàn)榧词馆椛涞目偮暪β氏嗤�，根�?jù)聲功率在不同的頻率范圍內(nèi)所占百分比的不同，基于A聲級(jí)的噪聲也是不同的，這說明鋼絲直徑可能對(duì)噪聲頻譜分布有重要的影響。 結(jié)合以上關(guān)于防護(hù)網(wǎng)鋼絲直徑對(duì)噪聲影響的分析，可以看出，空調(diào)器室外機(jī)組風(fēng)扇出口的防護(hù)網(wǎng)對(duì)氣動(dòng)噪聲的影響非常重要。由于氣動(dòng)噪聲是空調(diào)器室外機(jī)組噪聲最重要的組成部分，為了降低氣動(dòng)噪聲，必須得保證風(fēng)扇出口氣流速度與防護(hù)網(wǎng)鋼絲直徑很好地匹配，以避免1000Hz頻率附近的脫落渦存在，從而降低由于氣流和防護(hù)網(wǎng)干涉引起的氣動(dòng)噪聲。
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新型冰箱風(fēng)機(jī) |
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作者：ebm-papst風(fēng)機(jī)(上海)有限公司 孫繼光 |
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冰箱風(fēng)機(jī)使用環(huán)境惡劣，低溫、濕潤(rùn)以及頻繁的溫度轉(zhuǎn)換要求風(fēng)機(jī)具有非�？煽康男阅�；壓縮機(jī)功能的多樣化要求風(fēng)性能夠長(zhǎng)期頻繁開啟，并達(dá)到10萬小時(shí)以上運(yùn)轉(zhuǎn)壽命；美國(guó)和歐洲新的能耗標(biāo)準(zhǔn)要求風(fēng)機(jī)具有高效率；還有很重要的一點(diǎn)是消費(fèi)者生活水平不斷進(jìn)步，要求安裝在熱塑材料（這些材料的吸音效果極差）制成的冷凍或冷躲室內(nèi)風(fēng)機(jī)降低噪音。這些都成為新型風(fēng)機(jī)研制過程中的需要考慮因素。下面主要介紹進(jìn)步風(fēng)機(jī)效率和性能的方法，并把交流風(fēng)機(jī)和新型直流無刷風(fēng)機(jī)的特性作一定比較。
外部環(huán)境
風(fēng)機(jī)在冰箱內(nèi)運(yùn)轉(zhuǎn)，產(chǎn)生部分熱量，一定程度上增加了壓縮機(jī)的負(fù)荷，導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)效率的降低。
無霜風(fēng)機(jī)
無霜風(fēng)機(jī)大都安裝在蒸發(fā)器和冰箱內(nèi)氣流流經(jīng)的通道。制冷時(shí)，風(fēng)機(jī)把干燥的冷氣從蒸發(fā)器吹到箱體內(nèi)；除霜時(shí)，風(fēng)機(jī)四周的環(huán)境溫度會(huì)短時(shí)間處于冰點(diǎn)以上，濕度由于冰霜融化會(huì)達(dá)到飽和，這時(shí)風(fēng)機(jī)一般會(huì)停止工作，水氣會(huì)在風(fēng)機(jī)的表面凝聚。當(dāng)蒸發(fā)器重新工作并達(dá)到正常溫度時(shí)，風(fēng)機(jī)重新啟動(dòng)，干燥的氣流會(huì)將凝聚在風(fēng)機(jī)表面的水分帶走。
循環(huán)風(fēng)機(jī)
用于風(fēng)循環(huán)的風(fēng)機(jī)工作環(huán)境溫度在冰點(diǎn)之上，活動(dòng)的氣流可以使冰箱內(nèi)產(chǎn)生不同的溫層。風(fēng)機(jī)工作的環(huán)境濕度取決于安裝位置和開關(guān)門的次數(shù)。
工作點(diǎn)
無霜風(fēng)機(jī)典型的風(fēng)葉尺寸是100mm, 轉(zhuǎn)速約為每分鐘2400轉(zhuǎn)，這是綜合考慮交流電機(jī)效率和噪音的結(jié)果。風(fēng)機(jī)的輸出功率為0.7W。按照一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的2.5英寸、輸進(jìn)功率為7W C型罩極電機(jī)計(jì)算，效率只有10%。下面我們來看一下新型電機(jī)與標(biāo)準(zhǔn)C型電機(jī)的比較。
圖1：罩極電機(jī)EM2513LN
改進(jìn)后的電機(jī)
新型的罩極電機(jī)（如圖1所示）是為整個(gè)冰箱市場(chǎng)特別研制開發(fā)的，充分考慮了能耗、性能和工作環(huán)境。
與目前市場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)的C型罩極電機(jī)相比，新型電機(jī)采用了較小的轉(zhuǎn)子尺寸，增加磁場(chǎng)作用長(zhǎng)度，由此減小了邊沿效應(yīng)引起的損耗。鐵通道和線圈兩邊的橫截面的減少，使轉(zhuǎn)子的滑差損耗與定子的雜散損耗得到非線性整合，磁通量密度保持在公道的水平。這些改動(dòng)主要的優(yōu)點(diǎn)在于減少了線圈的均勻周長(zhǎng)，減少了銅耗。電機(jī)的軸向間隔采用彈性橡膠圈安裝定位，由此產(chǎn)生的3mm厚度的增加，由于使用了較小尺寸端蓋得到了補(bǔ)償。
在以往的設(shè)計(jì)中，油氈或纖維不能有效的防止由于頻繁的溫度改變或過飽和的濕度引起的潤(rùn)滑油外漏，一般采用軸承蓋解決這一題目。新型電機(jī)摒棄了油氈，采用特殊的潤(rùn)滑方式，潤(rùn)滑油能夠在電機(jī)啟動(dòng)之后緩慢開釋；并采用毛細(xì)原理，使軸承上任何需要潤(rùn)滑的地方都只會(huì)從“儲(chǔ)油區(qū)”汲取需要數(shù)目的潤(rùn)滑油，不會(huì)逾額，這樣在各種狀況下軸承都能得到更加可靠的潤(rùn)滑。這是采用毛氈設(shè)計(jì)所不能達(dá)到的。進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)證實(shí)這種風(fēng)機(jī)的使用壽命可以達(dá)到10萬小時(shí)以上。更為重要的是，在實(shí)際的應(yīng)用中，風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)過程中潤(rùn)滑油發(fā)出吱吱聲和泄露現(xiàn)象基本消除。
新型潤(rùn)滑劑采用低粘稠系數(shù)的含硅油脂，比通常使用的合成油脂的粘稠度要低。低粘稠系數(shù)使電機(jī)使用一種油脂就能夠在-40℃～60℃的溫度范圍內(nèi)工作，特別適用于如壓縮機(jī)冷卻等用途。
線圈用聚酰胺樹脂密封。線圈和引出線接頭處采用特殊專利技術(shù)，保證了接頭處也嚴(yán)格密封�？晒┻x擇的還有插頭等其它連接方式。 
圖2：直流無刷電機(jī)BG2012
直流無刷電機(jī)
為了替換現(xiàn)有冰箱使用的交流風(fēng)機(jī)，進(jìn)步效率，不對(duì)稱罩極電機(jī)的機(jī)械原理引進(jìn)了直流無刷電機(jī)的設(shè)計(jì)中（圖2）。附加的電路板表面涂有一層防腐蝕的琺瑯，使少量的冷凝水不會(huì)影響電路板的電子特性。這在一定程度上解決了防潮題目。但是，由于某些電子元器件仍需要額外的保護(hù)，整個(gè)電機(jī)必須加以密封。為了保護(hù)電子元器件不受堅(jiān)硬樹脂的擠壓，密封外殼采用了普通塑料。這樣，電路板與濕潤(rùn)的氣流隔離。在除霜階段，環(huán)境溫度上升，密封盒內(nèi)的氣體膨脹，防止?jié)駶?rùn)的空氣進(jìn)進(jìn)，冷凝水也避免附著在電機(jī)的表面。在環(huán)境溫度低于電機(jī)的表面溫度時(shí)開啟電機(jī)也會(huì)對(duì)電路起到一定的保護(hù)作用。
電機(jī)通過低壓線圈供電，外接電源通過一個(gè)電容性限流器直接供給低壓線圈。一列電阻提供短路和過載保護(hù)。直流無刷電機(jī)的外形和安裝方式和交流電機(jī)基本一致，在多數(shù)的產(chǎn)品中能夠直接替換，從而達(dá)到A級(jí)節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)。
節(jié)能
我們把兩種新的設(shè)計(jì)與市場(chǎng)上標(biāo)準(zhǔn)的風(fēng)機(jī)作了能耗比較。結(jié)果如圖3所示，C型罩極電機(jī)帶100mm風(fēng)葉轉(zhuǎn)速在每分鐘2400轉(zhuǎn)的時(shí)候，功率為6.9W，而EM2513LN只有4.8W，功率消耗減少了30%。繼續(xù)進(jìn)步效率可以把軸徑減少到3.175mm (1/8英寸)以下。實(shí)在對(duì)于軸承來說，2mm的軸徑就足夠了，但是必須小心放置電機(jī)，由于軸過細(xì)輕易受到損壞。假如使用更好的矽鋼片和高純度的銅，功耗可以進(jìn)一步降到4W以下，當(dāng)然本錢會(huì)有所增加。
測(cè)試結(jié)果顯示，直流無刷電機(jī)BG2012的節(jié)能效果更好，功耗2.4W, 只有標(biāo)準(zhǔn)電機(jī)的1/3。 即使這樣，很大一部分功率被起保護(hù)作用的電阻消耗掉了。假如使用外接裝置替換電阻，功耗可以進(jìn)一步降低到約1.8W。 
圖3：無霜風(fēng)機(jī)的輸進(jìn)功率
噪音
電器中使用的電機(jī)和風(fēng)機(jī)數(shù)目的增加要求降低噪音，尤其是家用電器，所以我們也對(duì)新型電機(jī)的噪音進(jìn)行了測(cè)試。測(cè)試比較了不同的設(shè)計(jì) ：4極和2極直流無刷電機(jī)以及2極罩極電機(jī)。固然4極直流無刷電機(jī)采用了更為昂貴的材料，但是最后的結(jié)果還是2極直流無刷電機(jī)設(shè)計(jì)比較公道，由于2極直流無刷電機(jī)的噪音特性要遠(yuǎn)遠(yuǎn)好于4極直流無刷電機(jī)。
實(shí)驗(yàn)設(shè)置
把帶100mm標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)葉的電機(jī)安裝在1.84m高的立式商用冷柜中。風(fēng)機(jī)上配有橡膠減震圈。實(shí)驗(yàn)中，風(fēng)機(jī)通過外部電源直接供電，壓縮機(jī)處于停機(jī)狀態(tài)，這樣消除了其他因素的影響，從而只測(cè)定、比較風(fēng)機(jī)工作時(shí)的噪音。在每次試驗(yàn)之前，風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速調(diào)整到每分鐘2400轉(zhuǎn)。
聲壓通過一個(gè)放置在閉門狀態(tài)的冰柜前1m處，高度在冰柜一半的位置的麥克測(cè)得。也可以采用帶有錄音裝置立體聲麥克（模擬人耳）記錄分析聲音效果。聲音的測(cè)試在特殊的噪音實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。噪音水平通過頻率范圍從16Hz～10kHz的1/24倍頻程濾波器自動(dòng)光譜儀顯示。
分光光譜測(cè)試
圖4顯示了噪音測(cè)試的基本結(jié)果。電機(jī)的主要噪音，反映在基頻也就是電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)頻率40Hz分頻。諧波（80、120、160、200Hz）分頻的噪音水平也有差別。線頻是引起100Hz分頻噪音的主要原因，尤其是對(duì)罩極式電機(jī)而言。僅從基頻來看，罩極式電機(jī)比其他兩種直流無刷電機(jī)的噪音要大。但是人耳隨著聲音頻率的升高感受越來越明顯。從諧波來看，罩極式電機(jī)在人耳敏感的較高分頻區(qū)域噪音較低，所以經(jīng)驗(yàn)告訴我們，罩極式電機(jī)的噪音應(yīng)當(dāng)是最小的。在較高分頻，2極和4極的直流無刷電機(jī)噪音變化較大。4極直流無刷電機(jī)在較高頻段會(huì)發(fā)出令人不安的噪音。
圖4：2400轉(zhuǎn)/分鐘單頻噪音水平
另一方面線頻產(chǎn)生的100Hz分頻噪音只與罩極式交流電機(jī)相關(guān)，電壓整流會(huì)優(yōu)化直流無刷電機(jī)在此頻段的噪音。當(dāng)用普通A型濾波器測(cè)試噪音時(shí)，如圖5所示，4極設(shè)計(jì)有明顯的缺陷。而2極直流無刷電機(jī)產(chǎn)生的噪音水平與罩極式交流電機(jī)相差不大。這與經(jīng)驗(yàn)基本一致。
圖5：2400轉(zhuǎn)/分鐘單頻噪音水平（A型濾波器）
綜合考慮噪音和節(jié)能的因素，2極直流無刷電機(jī)是最理想的選擇。外形尺寸與罩極式電機(jī)相似是2極直流無刷電機(jī)的另外一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，它可以用來直接替換現(xiàn)有設(shè)備中的交流電機(jī)而不需要任何的改動(dòng)。
結(jié)論
冰箱的功能由于采用了新型風(fēng)機(jī)得以改進(jìn)。采用含硅潤(rùn)滑劑的含油軸承技術(shù)減少了在冰點(diǎn)溫度的摩擦，使風(fēng)機(jī)工作的溫度范圍更加廣泛；防潮處理的直流無刷電機(jī)進(jìn)一步降低了功率消耗，使風(fēng)機(jī)達(dá)到新的能耗標(biāo)準(zhǔn)要求，并且不需要額外的裝置來降低噪音。
注：文章中所有數(shù)據(jù)和圖片來源于ebm-papst公司實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和資料。(end)
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收錄時(shí)間:2011年01月28日 06:26:01 來源:ebm-papst風(fēng)機(jī)(上海)有限公司 作者:
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煤礦主透風(fēng)機(jī)的高壓變頻改造 |
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摘要：礦井主透風(fēng)機(jī)是煤礦生產(chǎn)最重要的負(fù)荷之一，主透風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)通常都留有較大的余量，具有一定的節(jié)能空間。本文通過對(duì)新汶礦業(yè)團(tuán)體孫村煤礦北風(fēng)井主透風(fēng)機(jī)應(yīng)用北京合康億盛科技有限公司變頻改造情況的先容，說明在煤礦主透風(fēng)機(jī)上實(shí)施變頻不僅節(jié)能效果明顯，而且可以優(yōu)化整個(gè)電力傳動(dòng)系統(tǒng)的控制性能。
一、概述
礦井抽風(fēng)機(jī)是井工煤礦生產(chǎn)最重要的負(fù)荷之一，電動(dòng)機(jī)容量較大，由于其必須連續(xù)工作，使得抽風(fēng)機(jī)用電成為礦井的用電大戶，一般用電量占整個(gè)礦井的15％以上。由于抽風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)是按照礦井最大用風(fēng)量為基本選型參數(shù)，同時(shí)預(yù)留一定的安全系數(shù)，因此供風(fēng)能力偏大，特別是在礦井初期和透風(fēng)系統(tǒng)改造后，風(fēng)性能力富裕量大，具有較大的節(jié)能空間。下面對(duì)新汶礦業(yè)團(tuán)體公司孫村煤礦透風(fēng)機(jī)變頻改造情況進(jìn)行扼要先容。
新汶礦業(yè)團(tuán)體公司孫村礦主透風(fēng)機(jī)變頻器運(yùn)行現(xiàn)場(chǎng)
二、透風(fēng)機(jī)情況
新汶礦業(yè)團(tuán)體公司孫村煤礦是一個(gè)百年老礦，其北風(fēng)井透風(fēng)機(jī)站建于1981年，安裝兩臺(tái)G4-73-11№.28Ｄ型離心式風(fēng)機(jī)，各配有一臺(tái)YR1250－8／1430型電動(dòng)機(jī)，額定電壓6KV，功率1250KW，轉(zhuǎn)速730rpm，一臺(tái)工作，一臺(tái)備用。根據(jù)出廠風(fēng)機(jī)標(biāo)注的參數(shù),該風(fēng)機(jī)的額定最大排風(fēng)能力為11300m3/min。
由于該礦礦井透風(fēng)系統(tǒng)在2005年1月由一臺(tái)400風(fēng)井單獨(dú)運(yùn)行的中心分列式透風(fēng)系統(tǒng)，改變?yōu)橐慌_(tái)400風(fēng)井與北立井風(fēng)井聯(lián)合運(yùn)行的兩翼對(duì)角式透風(fēng)系統(tǒng)，礦井風(fēng)量的需求發(fā)生了較大變化，由原來的218.42m3/s，降到129.94m3/s。且礦井風(fēng)量調(diào)整只能靠調(diào)整風(fēng)機(jī)葉片導(dǎo)角完成，不能實(shí)現(xiàn)無級(jí)平滑調(diào)速，風(fēng)機(jī)整體耗能較多，風(fēng)機(jī)工作在低效區(qū)，原有的1250kW電機(jī)容量富裕過多。為了滿足風(fēng)量需求的變化，北風(fēng)井透風(fēng)機(jī)自2005年一月后，多次調(diào)整前導(dǎo)葉角度，由0°逐漸調(diào)整到現(xiàn)在的33°，節(jié)流功率損失非常大，即電動(dòng)機(jī)的能源損耗很大，風(fēng)機(jī)節(jié)能降耗的課題就提上了議事日程。
三、方案論證
1、北風(fēng)井風(fēng)機(jī)在實(shí)際使用過程中存在的主要題目： （1）透風(fēng)機(jī)前導(dǎo)器調(diào)節(jié)葉片角度約為33°，節(jié)流損失很大，存在大量的電能浪費(fèi)現(xiàn) （2）透風(fēng)機(jī)較小的角度變化將產(chǎn)生一個(gè)較大的風(fēng)量變化，使運(yùn)行控制比較困難，不能保證最佳運(yùn)行工況。 2、可行性分析 （1）方案選擇：為了選擇公道的節(jié)能方案，我們調(diào)研和計(jì)算了不同風(fēng)量調(diào)節(jié)方式的功率消耗情況（如圖1）。
圖1 不同風(fēng)量調(diào)節(jié)方法功率消耗曲線 （1?擋板法；2?前導(dǎo)器法；3?液力耦合器；4?繞線電動(dòng)機(jī)切換轉(zhuǎn)子電阻調(diào)速法；5?變頻調(diào)速法。） 由圖1可見，變頻調(diào)速法在現(xiàn)有的幾種風(fēng)量調(diào)節(jié)方法中是最理想、最有效、最節(jié)能的調(diào)節(jié)方法，而孫村煤礦現(xiàn)在使用的前導(dǎo)器法，功率消耗僅次于擋板法，節(jié)能空間較大。 （2）效益測(cè)算：應(yīng)用變頻調(diào)速，可以大大進(jìn)步電機(jī)轉(zhuǎn)速的控制精度，使電機(jī)在最節(jié)能的轉(zhuǎn)速下運(yùn)行。根據(jù)流體力學(xué)原理，軸功率與轉(zhuǎn)速的三次方成正比。當(dāng)所需風(fēng)量減少，風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速降低時(shí)，其功率按轉(zhuǎn)速的三次方下降。因此，精確調(diào)速的節(jié)電效果非常可觀。測(cè)算如下：
1#風(fēng)機(jī)的軸功率為796kW，進(jìn)口導(dǎo)葉的角度為33.75°，實(shí)際流量132.86m3/s。流量的百分比為：132.86/189=70.3%，因?qū)嶋H的測(cè)算可能有誤差，估計(jì)流量百分比在70.3%～80%之間，按80%守舊計(jì)算，通過查表，得出功率減少約20%，因工況的變化，估計(jì)節(jié)能點(diǎn)在15%～25%之間，節(jié)約功率為796×（0.15～0.25）=119.4～199kW。
2#風(fēng)機(jī)的軸功率為761kW，進(jìn)口導(dǎo)葉的角度為33.75度，實(shí)際流量129.94 m3/s。流量的百分比為：129.94/189=68.8%，因?qū)嶋H的測(cè)算可能有誤差，估計(jì)流量百分比在68.8%～80%之間，按著80%守舊計(jì)算，通過查表，得出功率減少約20%，因工況的變化，估計(jì)節(jié)能點(diǎn)在15%～25%之間，節(jié)約功率為761×（0.15～0.25）=114.15～190.25kW。
預(yù)計(jì)節(jié)電為120～190kW左右，按著電費(fèi)為0.58元/度，一年365天計(jì)算，（120～190）×24×365×0.58=60.9～96.5萬元。變頻改造預(yù)計(jì)投資170萬元，投資回收期為1.76～2.79年之間。
四、現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用
1、根據(jù)要求，設(shè)計(jì)方案一次回路如下圖所示：
在原來設(shè)備的基礎(chǔ)上，增加變頻器（HIVERT-Y06/154）一臺(tái)，增加自動(dòng)切換柜兩臺(tái)2#、3#，增加高壓電源柜1#（采用真空斷路器和微機(jī)保護(hù)等）一臺(tái)。
2、運(yùn)行方式：
（1）變頻器運(yùn)行1#風(fēng)機(jī)：DL1閉合，DL12閉合，DL11斷開，KM1閉合，DL22斷開。
（2）變頻器運(yùn)行2#風(fēng)機(jī)：DL1閉合，DL12斷開，DL21斷開，KM2閉合，DL22閉合。
（3）工頻運(yùn)行1#風(fēng)機(jī)：DL12斷開，DL11閉合，KM1受原系統(tǒng)控制。
（4）工頻運(yùn)行2#風(fēng)機(jī)：DL22斷開，DL21閉合，KM2受原系統(tǒng)控制。
3、現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)參數(shù)
北風(fēng)井風(fēng)機(jī)電機(jī)參數(shù)如表1
表1 北風(fēng)井1#和2#風(fēng)機(jī)電機(jī)參數(shù) 1#
| 2#
| 型號(hào)
| G4-73-No.28D
| 型號(hào)
| G4-73-No.28D
| 額定流量
| 101-189m3/s
| 額定流量
| 101-189m3/s
| 額定壓力
| 653-463mmH2O
| 額定壓力
| 653-463mmH2O
| 軸功率
| 1063kW
| 軸功率
| 1063kW
| 型號(hào)
| YR1250/1430
| 型號(hào)
| YR1250/1430
| 額定功率
| 1250kW
| 額定功率
| 1250kW
| 額定電壓
| 6000V
| 額定電壓
| 6000V
| 額定電流
| 146A
| 額定電流
| 146A
| 功率因數(shù)
| 0.8
| 功率因數(shù)
| 0.8
| 現(xiàn)有調(diào)節(jié)方式
| 進(jìn)口導(dǎo)葉調(diào)節(jié)
| 現(xiàn)有調(diào)節(jié)方式
| 進(jìn)口導(dǎo)葉調(diào)節(jié)
| 實(shí)際壓力
| 2990Pa
| 實(shí)際壓力
| 2890Pa
| 實(shí)際流量
| 132.86 m3/s
| 實(shí)際流量
| 129.94 m3/s
| 實(shí)際電流
| 93A
| 實(shí)際電流
| 89A
| 實(shí)際電壓
| 6500V
| 實(shí)際電壓
| 6500V
| 實(shí)際電功率
| 796kW
| 實(shí)際電功率
| 761kW
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五、改造前后對(duì)比
孫村礦北風(fēng)井抽風(fēng)機(jī)變頻裝置在2007年11月27日正式投進(jìn)運(yùn)行，根據(jù)風(fēng)量需求，將風(fēng)機(jī)運(yùn)行頻率調(diào)整為48Hz，電機(jī)輸出功率由改造前前導(dǎo)器葉片33.75°時(shí)的1027kW下降至911kW，下降了116kW。41119工作面結(jié)束后，北風(fēng)井抽風(fēng)機(jī)風(fēng)量富裕較多，根據(jù)風(fēng)量需求，將風(fēng)機(jī)運(yùn)行頻率降為44Hz，風(fēng)機(jī)輸出功率進(jìn)一步下降為726kW，節(jié)能效果更加明顯。使用情況如下：
1、 實(shí)際節(jié)電情況
為了真實(shí)把握風(fēng)機(jī)變頻改造后的實(shí)際節(jié)電情況，我們對(duì)風(fēng)機(jī)在工頻和變頻運(yùn)行狀態(tài)下的用電情況進(jìn)行了實(shí)測(cè)，風(fēng)量為130～131m3/min。
08年1月28日9：00－30日9：00風(fēng)機(jī)前導(dǎo)葉片33.75°，電機(jī)頻率為50Hz時(shí)，運(yùn)行2＃風(fēng)機(jī)電度表底數(shù)分別為9863.15和9889.1，24小時(shí)用電20760kWh。
08年1月30日11：00－2月2日11：00，風(fēng)機(jī)前導(dǎo)葉片0°，電機(jī)頻率為44Hz時(shí)，運(yùn)行2＃風(fēng)機(jī)電度表底數(shù)分別為9889.65和9911.07，24小時(shí)用電17136kWh。
在滿足礦井透風(fēng)要求的情況下，24小時(shí)節(jié)電3624kwh，節(jié)電率為17.46％，年節(jié)電132.3萬kWh，電費(fèi)75萬元。
2、運(yùn)行情況
（1）該產(chǎn)品自身功率因數(shù)高，無需額外的無功補(bǔ)償裝置。
（2）經(jīng)測(cè)試，變頻器自身輸出諧波含量低于4％，符合國(guó)家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求。
（3）變頻改造后，實(shí)現(xiàn)了電動(dòng)機(jī)的軟啟動(dòng)，往掉了原來的電抗器，避免了大電流對(duì)電網(wǎng)和電機(jī)的沖擊
（4）采用設(shè)備變頻運(yùn)行方式后，透風(fēng)系統(tǒng)操縱更加方便，同時(shí)降低了運(yùn)行噪聲，工作環(huán)境條件也有了明顯改善。
（5）設(shè)備磨損降低、延長(zhǎng)了維護(hù)期，維護(hù)工作量大大減少。
六、結(jié)束語
從合康公司變頻器在新汶礦業(yè)團(tuán)體公司孫村煤礦北風(fēng)井主透風(fēng)機(jī)技術(shù)改造的實(shí)際應(yīng)用情況來看，對(duì)礦井主透風(fēng)機(jī)進(jìn)行高壓變頻改造，不僅能夠有效地減少電能消耗，而且可以優(yōu)化整個(gè)電力傳動(dòng)系統(tǒng)的控制性能，具有極大的推廣應(yīng)用價(jià)值。
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