進口水簾_離心風機的作用及歷史-化工設(shè)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(shè)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(shè)備和家用電器設(shè)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(shè)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(jié)構(gòu)已比較完善了。 1892年法國研制成橫流風機;1898年,愛爾蘭人設(shè)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(yīng)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: |
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: |
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(yīng)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(yīng)用遠景。
關(guān)鍵詞:變頻調(diào)速;高壓變頻技術(shù);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(yīng)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(shù)、微電子技術(shù)、光電子技術(shù)的不斷發(fā)展和矢量控制技術(shù)的不斷完善,其中各種拓撲結(jié)構(gòu)的高壓變頻器相繼在應(yīng)用市場上出現(xiàn),尤其在最近幾年,在技術(shù)和應(yīng)用領(lǐng)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(yīng)用于電力、冶金、化工、建材等領(lǐng)域。
二、系統(tǒng)技術(shù)方案設(shè)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(shè)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(shè)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(shù)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(gòu)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(jié)構(gòu)、可靠性高等特點。除塵風機電氣系統(tǒng)的主接線結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。10kV電源通過母線段網(wǎng)側(cè)高壓開關(guān)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(shè)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(guān)QS3,合隔離開關(guān)QS1、QS2。QS2與QS3之間還設(shè)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(guān)QS1、QS2;合隔離開關(guān)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(shù)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(shè)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(shè)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(shè)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(shè)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(gòu)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(yīng)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(yīng)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(gòu)造有關(guān)。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(yīng)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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