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屋頂排風(fēng)機(jī)_電廠風(fēng)機(jī)葉輪表面防磨強(qiáng)化技術(shù)及應(yīng)用化工百科風(fēng)機(jī)高


電廠風(fēng)機(jī)葉輪表面防磨強(qiáng)化技術(shù)及應(yīng)用
    
電廠風(fēng)機(jī)葉輪表面防磨強(qiáng)化技術(shù)及應(yīng)用
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摘要：分析了目前電廠風(fēng)機(jī)葉輪常用防磨技術(shù)的特點(diǎn)和存在的題目。根據(jù)幾種常用耐磨材料和氧化鋁陶瓷的磨損試驗(yàn)以及高強(qiáng)韌性膠粘劑在各種溫度下的力學(xué)性能測(cè)試結(jié)果，結(jié)合風(fēng)機(jī)的運(yùn)行工況，對(duì)陶瓷耐磨葉輪的可靠性作了分析，闡述了其主要特點(diǎn)，并展示了優(yōu)異的運(yùn)行業(yè)績(jī)。
關(guān)鍵詞：風(fēng)機(jī)；磨損；陶瓷葉輪

1. 葉輪常用防磨技術(shù)的特點(diǎn)和題目

1?1 葉輪常用防磨技術(shù)的特點(diǎn)

為了延長(zhǎng)風(fēng)機(jī)服役周期，降低發(fā)電本錢(qián)，國(guó)內(nèi)的燃煤電廠對(duì)排粉風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)葉輪幾乎無(wú)一例外地要實(shí)施防磨處理。目前仍在采用，且具有一定效果的可分為熱態(tài)和冷態(tài)兩種防磨技術(shù)。實(shí)踐證實(shí)，僅就葉輪的防磨效果而言，前者優(yōu)于后者。電廠風(fēng)機(jī)葉輪常用防磨技術(shù)的分類(lèi)和特點(diǎn)見(jiàn)表

電廠風(fēng)機(jī)葉輪常用防磨技術(shù)的分類(lèi)和特點(diǎn)

1.2 熱態(tài)防磨技術(shù)存在的主要題目

1?2?1 裂紋傾向大

在對(duì)剛性或規(guī)格大的整體葉輪進(jìn)行較大范圍的堆焊和噴焊防磨處理時(shí)，因熱輸進(jìn)量大，工件受熱不均所形成的熱應(yīng)力，會(huì)誘發(fā)葉輪上的承載焊縫產(chǎn)生裂紋；在高強(qiáng)度、低韌性的堆焊耐磨焊道和焊層上必有裂紋產(chǎn)生；在防磨工藝不當(dāng)時(shí)，堆焊耐磨焊道上的裂紋極易向葉輪的母材中擴(kuò)展；經(jīng)多元共滲的護(hù)板，其周邊近縫區(qū)因滲透元素的污染及硬度值偏高，很不輕易清理干凈。該區(qū)域打磨得過(guò)淺或過(guò)窄，護(hù)板組合焊接時(shí)難免出現(xiàn)裂紋。打磨得過(guò)深或過(guò)寬，又將影響到防磨效果。

1?2?2 變形無(wú)法控制

剛性或規(guī)格小的整體葉輪在進(jìn)行熱態(tài)防磨處理時(shí)，無(wú)論采用對(duì)稱(chēng)施焊，剛性固定等工藝措施，均不能有效地控制葉輪的變形。而葉輪的尺寸及葉片的型線(xiàn)得不到保證，將對(duì)風(fēng)機(jī)的運(yùn)行帶來(lái)不利影響。

1?3 冷態(tài)防磨技術(shù)存在的主要題目

1?3?1 防磨效果有限

粘涂技術(shù)、火焰噴涂和電弧噴涂?jī)H適應(yīng)于引風(fēng)機(jī)葉輪，但其效果不佳；高速電弧噴涂引風(fēng)機(jī)葉輪的效果有限；噴涂工藝應(yīng)用在排粉風(fēng)機(jī)葉輪上幾乎沒(méi)有成功的實(shí)例。

1?3?2 耐磨保護(hù)層不牢固

粘涂耐磨層和鑲嵌陶瓷,因其物理性能、結(jié)合強(qiáng)度及結(jié)構(gòu)形式的限制,當(dāng)葉輪在一定溫度下高速旋轉(zhuǎn)時(shí),易脫落和發(fā)生崩裂。

2. 陶瓷耐磨葉輪的關(guān)鍵技術(shù)

2.1 MD-Ⅲ航空級(jí)高強(qiáng)韌性膠粘劑簡(jiǎn)介

氧化鋁陶瓷是已發(fā)現(xiàn)的最硬的無(wú)機(jī)化合物之一，具有一般金屬耐磨材料難以相比的抗磨損性能。顯然，只要通過(guò)一種可靠的冷方法，將超耐磨的氧化鋁陶瓷復(fù)合連接在風(fēng)機(jī)葉輪上，便可完全克服葉輪由常用防磨技術(shù)處理后所導(dǎo)致的裂紋、變形、耐磨效果不理想和耐磨層不牢固這幾種弊端。

目前燃煤電廠在煤粉管道和彎頭、煤粉分離器錐體等靜止部件和設(shè)備上，采用粘接氧化鋁陶瓷元件進(jìn)行防磨處理已經(jīng)比較普遍。而把耐磨性?xún)?yōu)異的氧化鋁陶瓷應(yīng)用在承受交變動(dòng)載荷、有一定溫度、線(xiàn)速度大和可靠性要求高的風(fēng)機(jī)葉輪上，雖早就有所嘗試，但成功的范例很少。要在高速旋轉(zhuǎn)的葉輪上牢固地粘接氧化鋁陶瓷元件，盡非是一項(xiàng)簡(jiǎn)單的技術(shù)。利用自蔓延高溫合成技術(shù)、拱形原理、陶瓷橡膠復(fù)合工藝和焊接等方法，將氧化鋁陶瓷與葉輪上的平、弧面進(jìn)行大面積復(fù)合連接，即不現(xiàn)實(shí)、不可靠亦不經(jīng)濟(jì)。實(shí)在在二十多年前國(guó)外的一些公司，便采用粘接技術(shù)將工程陶瓷十分成功地運(yùn)用到了電廠風(fēng)機(jī)葉輪上。由經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)可知，氧化鋁陶瓷的耐磨性決定葉輪的使用壽命，而膠粘劑的強(qiáng)韌性則決定了葉輪運(yùn)行的可靠性。因此高強(qiáng)韌性膠粘劑是粘接型陶瓷耐磨葉輪關(guān)鍵技術(shù)中的核心內(nèi)容。

根據(jù)電廠風(fēng)機(jī)葉輪的工況條件，現(xiàn)場(chǎng)施工環(huán)境的要求，MD-Ⅲ高強(qiáng)韌性膠粘劑對(duì)鋼和陶瓷都應(yīng)有優(yōu)良的粘接性，工藝性和觸變性；可在室溫下固化；具有相當(dāng)高的強(qiáng)度和韌性；具有較高的耐熱性和耐老化性；完全能在風(fēng)機(jī)正常的工況和溫度條件下長(zhǎng)期可靠地工作。

在MD-Ⅲ高強(qiáng)韌性膠粘劑的研制中，以鞏固其拉伸強(qiáng)度和拉伸剪切強(qiáng)度為基礎(chǔ)，摒棄傳統(tǒng)的增韌改性材料，通過(guò)組織變量系列試驗(yàn)，選用能參與固化反應(yīng)、相容性好、含有新型活化韌性因子的增韌劑，使膠粘劑的分子結(jié)構(gòu)中不但包含有增韌效果明顯、耐老化性好的封端基因，而且還包含有很多柔性鏈段來(lái)緩解脆硬性。即改善了膠粘劑的沖擊韌性和固化時(shí)的內(nèi)應(yīng)力水平，又使其耐熱性（玻璃化溫度Tg）和模量維持不變。

2?2 MD-Ⅲ膠粘劑的靜態(tài)力學(xué)性能曲線(xiàn)

圖1中的兩條實(shí)線(xiàn)曲線(xiàn)，為根據(jù)《膠粘劑對(duì)接接頭拉伸強(qiáng)度的測(cè)定》（GB/T6329－1996）測(cè)出的，在8種不同溫度條件下， MD-Ⅲ高強(qiáng)韌性膠粘劑的拉伸強(qiáng)度，即σb－T曲線(xiàn)。及根據(jù)《膠粘劑拉伸剪切強(qiáng)度測(cè)定方法》（GB7124－86）測(cè)出的MD-Ⅲ高強(qiáng)韌性膠粘劑的拉伸剪切強(qiáng)度，既στ－T曲線(xiàn)。圖1中的兩條虛線(xiàn)曲線(xiàn)，為號(hào)稱(chēng)“膠王”的CGJ高強(qiáng)韌性膠粘劑的 σb－T和στ－T曲線(xiàn)。由圖1可見(jiàn)，在溫度為100℃時(shí)，MD-Ⅲ高強(qiáng)韌性膠粘劑的拉伸強(qiáng)度σb達(dá)到最高值（48.8MPa），而在室溫至120℃范圍內(nèi), σb值波動(dòng)不大。MD-Ⅲ高強(qiáng)韌性膠粘劑的拉伸剪切強(qiáng)度στ，在室溫至170℃的范圍，是隨著溫度的升高亦呈緩慢上升的趨勢(shì)，當(dāng)溫度為170℃左右時(shí)，其στ值高達(dá)35.4MPa。而CGJ膠粘劑固然在室溫條件下，它的στ值略低于MD-Ⅲ高強(qiáng)韌性膠粘劑，而它的σb值卻比MD-Ⅲ高強(qiáng)韌性膠粘劑還高出3.3Mpa。但隨著溫度的升高，CGJ 膠粘劑的σb、στ值均發(fā)生急劇下降，在溫度達(dá)到150℃時(shí)，與室溫條件下比較，其στ值下降了67.7％，而σb值的下降幅度達(dá)到了84%。

2?3 MD-Ⅲ膠粘劑的動(dòng)態(tài)力學(xué)性能曲線(xiàn)

參照《膠粘劑剪切沖擊強(qiáng)度試驗(yàn)方法》（GB/T6328－1999），粘接10mm×10mm×55mm的對(duì)接接頭試樣（不帶缺口），采用特制的擺錘，在9種不同溫度條件下，使試樣在沖擊彎曲狀態(tài)發(fā)生折斷。圖2為沖擊韌性值－溫度曲線(xiàn)（αk-T曲線(xiàn)）。圖2顯示，在溫度為室溫至125℃左右范圍，CGJ膠粘劑的沖擊韌性值αk均比MD-Ⅲ高強(qiáng)韌性膠粘劑的αk值高。但當(dāng)溫度升高到150℃時(shí)，CGJ膠粘劑的脆性驟然增大，其αk值降幅達(dá)到了72.7%。當(dāng)溫度為170℃時(shí)，其αk值接近于零。而MD-Ⅲ高強(qiáng)韌性膠粘劑在室溫至200℃范圍，始終處于“增韌”的勢(shì)頭，其增幅達(dá)到17.4％。即使溫度升高到了250℃，其αk值仍然保持在57KJ/m2的水平。

3. 陶瓷耐磨葉輪的可靠性

3?1 陶瓷耐磨葉輪的可靠性分析

離心式風(fēng)機(jī)葉輪的板式葉片，多為其徑向尺寸大于軸向尺寸的圓弧窄葉片形式。在對(duì)葉片進(jìn)行受力分析和強(qiáng)度計(jì)算時(shí)，可將整片葉片視為承受均布載荷的梁。當(dāng)葉輪以角速度ω=πn/30高速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，在葉輪最大半徑上的葉片工作面出口處，粘接的陶瓷元件受到了最大離心力P的作用，另還主要受到膠粘劑抵抗拉伸剪切破壞時(shí)的最大力P1，及氣固兩相流壓應(yīng)力等作用。顯然只有保證P1>P時(shí)，葉片上的陶瓷元件才不會(huì)發(fā)生脫落。此時(shí)這個(gè)最大的離心力P=ω2 n2ρsδRmax/900(N)，式中：n?葉輪轉(zhuǎn)速，r/min；ρ－陶瓷元件的體積密度，Kg/m3；δ－陶瓷元件的厚度，m；S－陶瓷元件被粘接面的面積，m2；Rmax－葉輪中心至葉片出口處的最大半徑，m。考慮到現(xiàn)場(chǎng)大面積粘接施工條件和葉輪工作溫度等因素的影響，為安全穩(wěn)妥起見(jiàn)，只將在實(shí)驗(yàn)室條件下測(cè)定的膠粘劑拉伸剪切強(qiáng)度στ值的一半代進(jìn)計(jì)算，即P1=Sστ/2，并引進(jìn)安全系數(shù)K=P1/P，則有K=450στ/π2n2ρδRmax

在正常工況下排粉風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)的工作溫度為70℃和150℃左右。常用陶瓷元件的厚度δ=1.5mm，其體積密度ρ=3.7g/cm3。以粘接了氧化鋁陶瓷元件至今已投進(jìn)2年7個(gè)月和3年9個(gè)月運(yùn)行的兩種風(fēng)機(jī)葉輪為例，通過(guò)安全系數(shù)的計(jì)算和實(shí)際業(yè)績(jī)的驗(yàn)證，MD-Ⅲ高強(qiáng)韌性膠粘劑確有很高的粘接安全系數(shù)。只要風(fēng)機(jī)工作溫度不突破該膠粘劑最高工作溫度的限制（Tmax≤175℃），施工質(zhì)量和陶瓷元件質(zhì)量達(dá)到一定的技術(shù)條件，則粘接型陶瓷耐磨葉輪就完全可以滿(mǎn)足電廠風(fēng)機(jī)運(yùn)行工況的要求。兩種粘接型陶瓷耐磨葉輪安全系數(shù)計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表2。

2 兩種風(fēng)機(jī)葉輪安全系數(shù)的計(jì)算結(jié)果

依照陶瓷耐磨葉輪須安全可靠運(yùn)行的最基本原則，假如說(shuō)DM-Ⅲ膠粘劑所具有的足夠高的強(qiáng)度指標(biāo)是防止陶瓷元件脫落的首要條件的話(huà)，那么如何減少和彌補(bǔ)陶瓷元件與金屬材料的線(xiàn)膨脹系數(shù)差異較大，在溫度變化時(shí)兩者間產(chǎn)生的相對(duì)位移量給耐磨保護(hù)層帶來(lái)的不利影響，則是陶瓷與金屬?gòu)?fù)合連接技術(shù)中必須解決的重要課題。

由于物體受熱膨脹其長(zhǎng)度的增加正比于物體的原始長(zhǎng)度和溫度變化值Δ T ，已知在20℃-300℃范圍，氧化鋁陶瓷（Al2O3 95%）和Q345鋼的線(xiàn)膨脹系數(shù)分別為×10-6℃-1和10.99×10-6℃-1，一般在正常工況下，排粉風(fēng)機(jī)和引風(fēng)機(jī)葉輪的工作溫度不超過(guò)100℃和150℃，α、ΔT視為常數(shù)，因此陶瓷元件的設(shè)計(jì)尺寸便直接決定了其受熱后所增加的位移量ΔL。顯然盡可能縮小陶瓷元件的尺寸，將更有利于控制ΔL的大小。因氧化鋁陶瓷優(yōu)異的耐磨性能，陶瓷元件的厚度一般設(shè)計(jì)為1-2mm即可�？紤]制作、施工諸多因素及實(shí)踐證實(shí)：風(fēng)機(jī)葉輪通用型陶瓷元件的最佳量化單元是10mm×10mm×1.5mm。即使風(fēng)機(jī)有150℃的溫度變化，這個(gè)最小陶瓷單元與葉片金屬間的相對(duì)位移量也僅為6.6μm。因陶瓷元件、膠粘劑和金屬之間為柔性連接，MD-Ⅲ膠粘劑的αk值在20℃-200℃內(nèi)是隨溫度的升高而增加，對(duì)于6.6μm極其微小的位移量，通過(guò)高韌性的膠層便可以吸收。而陶瓷元件周邊存在微量縫隙，對(duì)溫度變化時(shí)所產(chǎn)生的位移或應(yīng)力起到了削弱和阻隔作用，卻不會(huì)影響其防磨的效果（這與水電站為防止磨蝕對(duì)過(guò)流部件表面質(zhì)量的要求截然不同）。

4 陶瓷耐磨葉輪的特點(diǎn)

4?1 運(yùn)行安全可靠

因MD-Ⅲ高強(qiáng)韌性膠粘劑的固化一般在室溫條件下即可。有時(shí)為了縮短固化時(shí)間或?yàn)榱烁纳普辰有阅埽浼訜峁袒瘻囟纫嗖粫?huì)超過(guò)100℃，這就避免了采用熱態(tài)防磨技術(shù)時(shí)，整體葉輪因不均勻受熱產(chǎn)生應(yīng)力后，導(dǎo)致其誘發(fā)裂紋和引起的變形給風(fēng)機(jī)運(yùn)行帶來(lái)安全隱患的可能。

目前仍在沿用一種傳統(tǒng)的，在葉片上加焊防磨護(hù)板的方法。因葉片與護(hù)板僅是依托四周的角焊縫進(jìn)行有限的“線(xiàn)連接”，一但角焊縫被嚴(yán)重磨損或被磨透后，所造成整塊護(hù)板瞬間飛離、高速轉(zhuǎn)動(dòng)葉輪的平衡被破壞、風(fēng)機(jī)振動(dòng)急劇增大，乃至引起重大事故的實(shí)例屢見(jiàn)不鮮。采用在葉輪上焊接鋼制附件，并鑲嵌上陶瓷元件的方法，因受其結(jié)構(gòu)形式和陶瓷元件幾何尺寸的限制，當(dāng)葉輪在一定溫度的工況下運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，陶瓷元件開(kāi)裂和脫落的情況時(shí)有發(fā)生。這對(duì)葉輪平衡和風(fēng)機(jī)振動(dòng)產(chǎn)生的不利影響雖不及護(hù)板的脫落，但所引起振動(dòng)值超標(biāo)，因此停爐和葉輪現(xiàn)場(chǎng)無(wú)法修復(fù)只能棄用，亦是一個(gè)不容忽視的題目。

采用MD-Ⅲ高強(qiáng)韌性膠粘劑和氧化鋁陶瓷對(duì)葉輪進(jìn)行防磨處理，只要在施工過(guò)程中嚴(yán)格執(zhí)行粘接工藝規(guī)程，按照技術(shù)要求認(rèn)真操縱，且耐磨葉輪能保證在正常的工況條件下工作，就不會(huì)發(fā)生陶瓷元件脫落的可能。電廠風(fēng)機(jī)葉輪選用陶瓷元件規(guī)格為10mm×10mm×1.5mm的最佳量化單元。這種最小單元的質(zhì)量?jī)H為0.55g左右。反饋的信息顯示，在已投進(jìn)運(yùn)行的近百臺(tái)粘接型陶瓷耐磨葉輪中，也曾發(fā)生過(guò)5臺(tái)葉輪因種種原因陶瓷元件脫落的現(xiàn)象。其中一臺(tái)葉輪因別的原因在停機(jī)檢驗(yàn)時(shí)被發(fā)現(xiàn)，一片葉片上最多有16件陶瓷元件脫落，但這并未給風(fēng)機(jī)的安全平穩(wěn)運(yùn)行產(chǎn)生什么影響（該葉輪至此已運(yùn)行3年1個(gè)月）。由于16件陶瓷元件總的質(zhì)量?jī)H有8.9 g，且又未集中分布在葉片的一個(gè)位置上。電廠在停機(jī)檢驗(yàn)時(shí)，僅順便稍作修復(fù)性粘接處理后，即馬上將其又投進(jìn)運(yùn)行。

4?2 耐磨性?xún)?yōu)異

作為工程陶瓷中用途最廣泛的氧化鋁陶瓷，其硬度相當(dāng)高，在10級(jí)莫氏硬度中為9級(jí)，僅低于金剛石。氧化鋁陶瓷與幾種耐磨材料的硬度之比較見(jiàn)表3。

表氧化鋁陶瓷、耐磨材料的硬度比較

注：86.6HRA=70HRC

實(shí)踐證實(shí)，材料的硬度是一個(gè)與耐磨性有關(guān)的重要指標(biāo)，而材料的耐磨性才是衡量其耐磨性能優(yōu)劣的終極指標(biāo)。表4給出了氧化鋁陶瓷與幾種常用耐磨材料的比較磨損試驗(yàn)結(jié)果。

表4 氧化鋁陶瓷與耐磨材料的相對(duì)耐磨性

氧化鋁陶瓷作為脆性材料，在沖蝕角θ按近90o的情況下，其抗沖蝕磨損性能相對(duì)較低是不爭(zhēng)的事實(shí)。對(duì)于盡大多數(shù)采用焊接結(jié)構(gòu)鋼制作的離心式和軸流式葉輪的葉片，固然氣固兩相流在θ=90o左右的沖蝕磨損處，僅限于在葉片進(jìn)口端部和動(dòng)葉片前緣部一個(gè)較窄的范圍，但這個(gè)較窄范圍，往往卻是葉片磨損最嚴(yán)重的區(qū)域之一。為此專(zhuān)門(mén)特制的增厚流線(xiàn)形陶瓷異型元件，即可巧妙地利用葉輪旋轉(zhuǎn)時(shí)離心力的作用防止葉片進(jìn)口處陶瓷元件的脫落，避免固粒沖洗對(duì)片狀陶瓷元件底部膠層的沖蝕掏空，還能將沖蝕角的角度大大減少，以分散高速固粒的沖擊能量，從而明顯地進(jìn)步了葉片進(jìn)口端部的抗沖蝕磨損能力。圖3為125MW機(jī)組，Φ=2000mm的排粉風(fēng)機(jī)葉輪，在葉片進(jìn)口端部，未粘接和粘接有增厚流線(xiàn)形氧化鋁陶瓷元件的上、下部位，經(jīng)4個(gè)半月運(yùn)行后，其被磨損與抗磨損的鮮明對(duì)比外形。

4?3 能耗低效率高

某電廠300MW機(jī)組的排粉風(fēng)機(jī)葉輪直徑為2170mm，有15片葉片。為延長(zhǎng)使用壽命，若采用傳統(tǒng)的加焊防磨護(hù)板的方案，并在δ=8mm的護(hù)板上堆焊厚度約為2.5mm的合金耐磨層。每塊護(hù)板的面積為1345cm2，一臺(tái)葉輪所增加的重量為126.7Kg以上（未計(jì)合金耐磨層的重量）。這使得葉輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量增大，也增加了風(fēng)機(jī)的軸動(dòng)率和耗電量。若選用粘接δ=1.5mm的陶瓷元件進(jìn)行防磨處理，則一臺(tái)葉輪僅會(huì)增加約11.2Kg的重量，這還不及前者的十分之一，且葉輪的使用壽命遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)前者。

在葉片及其他區(qū)域加焊防磨護(hù)板（一般厚度≥8mm），或在葉片上焊接鋼制附件并鑲嵌較厚的陶瓷元件（一般總厚度為8-14mm），或在葉片、護(hù)板上堆焊2－3mm的耐磨焊道和凹凸不平的耐磨層，除了會(huì)增加葉輪的自重外，還會(huì)使葉輪，尤其是排粉風(fēng)機(jī)葉輪原本狹窄的流道更加變窄，使得流道中氣固兩相流的活動(dòng)受阻，并干擾流體的正�；顒�(dòng)，使得活動(dòng)效率降低。

而最小單元為10mm×10mm×1.5mm的陶瓷元件，完全可順應(yīng)葉片的幾何型線(xiàn)，牢牢地貼合在葉片不同的曲面上，加之未受到高溫的作用，葉片的原始型線(xiàn)足以得到保持。而δ=1,換氣負(fù)壓風(fēng)機(jī).5mm的陶瓷元件幾乎不會(huì)改變?nèi)~輪內(nèi)部的流道尺寸，故不會(huì)給風(fēng)機(jī)的活動(dòng)效率帶來(lái)負(fù)面的影響。

4?4 葉輪防磨無(wú)盲區(qū)

在電廠現(xiàn)場(chǎng)對(duì)離心式葉輪整體采用焊接或熱噴涂技術(shù)防磨，其防磨的區(qū)域和質(zhì)量與電焊鉗、噴槍槍體在葉輪中的空間位置、間隔和角度密切相關(guān)。一般而言，這對(duì)大、中型引風(fēng)機(jī)葉輪及排粉風(fēng)機(jī)葉輪葉片的出口段，題目不顯突出。但對(duì)于流道狹長(zhǎng)的排粉風(fēng)機(jī)葉輪葉片工作面進(jìn)口段一定的區(qū)域及小型引風(fēng)機(jī)葉輪的葉片進(jìn)口處，由于受到近間隔相鄰葉片及前、后盤(pán)的阻礙，在以上兩個(gè)區(qū)域進(jìn)行電弧堆焊、碳弧堆焊、火焰噴焊和電弧噴涂時(shí)，存在焊接、噴涂（焊）角度受限，間隔不足，熔池、“鏡面”觀察受阻，焊條、碳棒、粉末等到不了位，甚至無(wú)法實(shí)施的狀況，從而使用戶(hù)對(duì)該區(qū)域的防磨質(zhì)量提出了質(zhì)疑。

在應(yīng)用粘接的方法對(duì)葉輪的各區(qū)域進(jìn)行防磨處理時(shí)，只要在操縱者手臂可以觸摸到的范圍均可將陶瓷元件牢固地粘接到位，并能確保其施工質(zhì)量，防磨區(qū)域幾乎不受任何的限制。顯而易見(jiàn)，在對(duì)流道狹窄的排粉風(fēng)機(jī)葉輪進(jìn)行防磨處理時(shí)，這具有非常重要的實(shí)際意義。

5 陶瓷耐磨葉輪的運(yùn)行業(yè)績(jī)

燃煤電廠風(fēng)機(jī)葉輪的磨損失效是沖蝕磨損和磨粒磨損聯(lián)合作用的結(jié)果（未計(jì)腐蝕所產(chǎn)生的影響）。而上述幾種耐磨材料和氧化鋁陶瓷的磨損試驗(yàn)結(jié)果和相對(duì)耐磨性的關(guān)系，僅僅是在實(shí)驗(yàn)室單一的磨損類(lèi)型條件下測(cè)出的幾組數(shù)據(jù)，不能表明氧化鋁陶瓷應(yīng)用到電廠風(fēng)機(jī)上后，葉輪終極的使用期限，只能說(shuō)明氧化鋁陶瓷的確要比幾種常用的耐磨材料在特定的磨損條件下，具有更高的抗磨損性能。因此，只有氧化鋁陶瓷葉輪的實(shí)際運(yùn)行業(yè)績(jī)，才具有真正的實(shí)用意義。

通過(guò)近百臺(tái)粘接型陶瓷耐磨葉輪在電廠長(zhǎng)期運(yùn)行的實(shí)踐檢驗(yàn)，并同葉輪常用防磨技術(shù)的效果進(jìn)行比較，無(wú)論是在安全可靠程度，抗磨損性能，使用壽命，還是在性能價(jià)格比，可多次重復(fù)防磨，現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)的方便性和時(shí)間性等方面，粘接型陶瓷耐磨葉輪均突現(xiàn)出相當(dāng)明顯的上風(fēng)。目前這項(xiàng)技術(shù)已受到越來(lái)越多的電廠用戶(hù)的認(rèn)可和歡迎。如圖4－圖6所示，即為最好的業(yè)績(jī)佐證。

圖4為300MW機(jī)組2號(hào)爐乙側(cè)的2850/1800型軸流式引風(fēng)機(jī)葉輪的陶瓷耐磨動(dòng)葉片。該葉片原采用氧乙炔焰噴焊防磨處理，壽命進(jìn)步到了約14個(gè)月。但經(jīng)噴焊后葉片型線(xiàn)有一定改變，且防磨的效果仍不太理想。后采用氧化鋁陶瓷防磨技術(shù)，徹底解決了葉片的變形題目，而耐磨的效果更顯突出，圖中顯示經(jīng)過(guò)3年2個(gè)月的運(yùn)行，停爐檢驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)，動(dòng)葉片的壓力面和進(jìn)氣端前緣磨損甚微，預(yù)計(jì)還可運(yùn)行一個(gè)大修期以上（葉輪最高工作溫度Tmax≤175℃）。

圖5為200MW機(jī)組6號(hào)爐A側(cè)φ=2000mm的排粉機(jī)葉輪。由于原葉輪磨損嚴(yán)重，停爐檢驗(yàn)時(shí)采用焊條補(bǔ)焊修復(fù)后，累計(jì)運(yùn)行約6個(gè)月即需更換新葉輪。后采用在葉片上加焊防磨護(hù)板，并在護(hù)板上堆焊耐磨焊道的防磨措施，其使用壽命亦委曲維持在1年半左右。由于曾發(fā)生過(guò)葉片與護(hù)板的連接焊縫被磨透，導(dǎo)致共有4片護(hù)板運(yùn)行時(shí)忽然飛離葉輪擊穿機(jī)殼，幾乎傷人的惡性事故，現(xiàn)已將3臺(tái)爐共6個(gè)排粉機(jī)葉輪全部改為氧化鋁陶瓷防磨。圖中葉輪系運(yùn)行2 年7個(gè)月后的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，從中清楚可見(jiàn)，葉片工作面上的氧化鋁陶瓷元件基本保持完好，而葉片出口處的元件最大磨損量?jī)H約0.3-0.5mm， 該葉輪仍可繼續(xù)運(yùn)行1年以上。

圖6為200MW機(jī)組3號(hào)爐甲側(cè)φ=2350mm雙吸引風(fēng)機(jī)葉輪。因電除塵器的原因葉輪磨損較大。電廠曾請(qǐng)人到現(xiàn)場(chǎng)對(duì)整體葉輪的葉片噴焊鎳基碳化鎢合金粉末，使得其壽命進(jìn)步了近2倍。但在噴焊中曾發(fā)現(xiàn)葉片與中盤(pán)處的角焊縫出現(xiàn)過(guò)7條180?315mm的縱向焊趾裂紋，后經(jīng)清除、補(bǔ)悍和無(wú)損探傷得以修復(fù)。但經(jīng)整體噴焊后葉輪和葉片型線(xiàn)變化較大，風(fēng)機(jī)振動(dòng)值有所增加而運(yùn)行效率也有一定的下降。且在葉片與中盤(pán)角焊縫的近縫區(qū)磨損亦較突出，停爐時(shí)須常采用耐磨焊條進(jìn)行補(bǔ)焊處理。在應(yīng)用氧化鋁陶瓷防磨技術(shù)葉輪運(yùn)行3年9個(gè)月后，圖中的葉片工作面僅顯稍微磨損的形貌（ Tmax≤175℃）。

6 結(jié)論

試驗(yàn)和實(shí)踐證實(shí)，氧化鋁陶瓷具有一般金屬耐磨材料難以超越的抗磨損性能。粘接型陶瓷耐磨葉輪運(yùn)行的可靠性和耐磨性，關(guān)鍵取決于膠粘劑性能、粘接工藝、氧化鋁陶瓷質(zhì)量和風(fēng)機(jī)最高工作溫度四個(gè)因素，缺一不可。在風(fēng)機(jī)葉輪上選用MD-Ⅲ航空級(jí)高強(qiáng)韌性膠粘劑粘接氧化鋁陶瓷元件，可以成倍地延長(zhǎng)葉輪的使用壽命，是一項(xiàng)實(shí)用、安全和有效的防磨技術(shù)，是燃煤發(fā)電廠進(jìn)步機(jī)組設(shè)備健康水平、降低發(fā)電本錢(qián)、增強(qiáng)企業(yè)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的良好途徑。

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收錄時(shí)間:2011年01月25日 15:49:09 來(lái)源:未知 作者:


風(fēng)機(jī)高壓變頻調(diào)速改造及節(jié)能原理
    
風(fēng)機(jī)高壓變頻調(diào)速改造及節(jié)能原理
作者：《變頻器世界》 李凱
摘要：風(fēng)機(jī)在由定速改造調(diào)速運(yùn)行后，在輸出相同流量同時(shí)節(jié)約大量的能源，了解其原理和計(jì)算模型。
英文摘要：The wind pump invariableness running to shift running, keep some flux so economize a great deal energy sources. Realize its elements and reckon mode.
關(guān)鍵詞：軸功率；風(fēng)阻特性

1 引言

在產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)和產(chǎn)品加工制造業(yè)中，風(fēng)機(jī)設(shè)備應(yīng)用范圍廣泛；其電能消耗和諸如閥門(mén)、擋板相關(guān)設(shè)備的節(jié)流損失以及維護(hù)、維修用度占到生產(chǎn)本錢(qián)的7%~25%，是一筆不小的生產(chǎn)用度開(kāi)支。隨著經(jīng)濟(jì)改革的不斷深進(jìn)，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的不斷加�。还�(jié)能降耗業(yè)已成為降低生產(chǎn)本錢(qián)、進(jìn)步產(chǎn)品質(zhì)量的重要手段之一。

目前，變頻調(diào)速技術(shù)已經(jīng)成為現(xiàn)代電力傳動(dòng)技術(shù)的一個(gè)主要發(fā)展方向。它的卓越的調(diào)速性能、明顯的節(jié)電效果，改善現(xiàn)有設(shè)備的運(yùn)行工況，進(jìn)步系統(tǒng)的安全可靠性和設(shè)備利用率，延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命等優(yōu)點(diǎn)隨著應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)大而得到充分的體現(xiàn)。

2 風(fēng)機(jī)的參數(shù)及特性

2.1 風(fēng)機(jī)的基本參數(shù)

(1) 風(fēng)量Q?單位時(shí)間流過(guò)風(fēng)機(jī)的空氣量(m3/s，m3/min，m3/h)；
(2) 風(fēng)壓H?當(dāng)空氣流過(guò)風(fēng)機(jī)時(shí)，風(fēng)機(jī)給予每立方米空氣的總能量(kg?m)稱(chēng)為風(fēng)機(jī)的全壓Ht(kg?m/m3)，其由靜壓Hs和動(dòng)壓Hd組成。即Ht=Hs+Hd；
(3) 軸功率P?風(fēng)機(jī)工作有效的總功率，又稱(chēng)空氣功率；
(4) 效率η?風(fēng)機(jī)軸上的功率P除往損失掉的部分功率后剩下的風(fēng)機(jī)內(nèi)功率與風(fēng)機(jī)軸上的功率P之比，稱(chēng)為風(fēng)機(jī)的效率。

2.2 風(fēng)機(jī)的相似理論

風(fēng)機(jī)的流量，運(yùn)行壓力，軸功率這三個(gè)基本參數(shù)與轉(zhuǎn)速間的運(yùn)算公式極其復(fù)雜，同時(shí)風(fēng)機(jī)類(lèi)負(fù)荷隨環(huán)境變化參數(shù)也隨之變化，在工程中一般根據(jù)風(fēng)機(jī)的運(yùn)行曲線(xiàn)，進(jìn)行大致的參數(shù)運(yùn)算，稱(chēng)之為風(fēng)機(jī)相似理論：

Q/Qo=n/no
H/Ho=(n/n0o)2(ρ/ρo)
P/P0=(n/no)3(ρ/ρo)

式中：Q?風(fēng)機(jī)流量；
H?風(fēng)機(jī)全壓；
n?轉(zhuǎn)速；
ρ?介質(zhì)密度；
P? 軸功率。

風(fēng)量Q與電機(jī)轉(zhuǎn)速n成正比，Q∝n；風(fēng)壓H與電機(jī)轉(zhuǎn)速n的平方成正比，H∝n2；軸功率P與電機(jī)轉(zhuǎn)速n的立方成正比，P∝n3。

2.3 電動(dòng)機(jī)容量的計(jì)算

Q?風(fēng)機(jī)風(fēng)量(m3/s)；
H?風(fēng)機(jī)風(fēng)壓(kg/m2)；
ηr?傳動(dòng)裝置的效率，直接傳動(dòng)為1.0，皮帶傳動(dòng)為0.9~0.98，齒輪傳動(dòng)為0.96~0.98；
ηF?風(fēng)機(jī)的效率；
102?由kg?m/s變換為kW的單位變換系數(shù)。

3 風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)輸出風(fēng)量的方法

3.1 通過(guò)改變風(fēng)機(jī)的管網(wǎng)特性曲線(xiàn)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)機(jī)的風(fēng)量的調(diào)節(jié)

這種辦法是通過(guò)調(diào)節(jié)擋風(fēng)板的開(kāi)關(guān)程度來(lái)實(shí)現(xiàn)的，如圖1所示。

圖1 不同管網(wǎng)的特性曲線(xiàn)風(fēng)機(jī)風(fēng)量的特性曲線(xiàn)

風(fēng)機(jī)檔板開(kāi)度一定時(shí)，風(fēng)機(jī)在管網(wǎng)特性曲線(xiàn)R1工作時(shí)，工況點(diǎn)為M1，其風(fēng)量、風(fēng)壓分別為Q1、H1，其輸出流量是Q1。

將風(fēng)機(jī)的擋板關(guān)小，管網(wǎng)特性曲線(xiàn)變?yōu)镽2，工況點(diǎn)移至M2，風(fēng)量、壓力變?yōu)镼2、H2，其輸出流量是Q2。

將風(fēng)機(jī)的擋板再關(guān)小，管網(wǎng)特性曲線(xiàn)變?yōu)镽3，工況點(diǎn)移至M3，風(fēng)量、壓力變?yōu)镼3、H3，其輸出流量是Q3。

從上面的曲線(xiàn)分析，通過(guò)調(diào)速風(fēng)機(jī)檔板的開(kāi)度，管網(wǎng)的特性參數(shù)將發(fā)生變化，輸出流量發(fā)生變化，這樣就達(dá)到了在定速運(yùn)行時(shí)調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)輸出流量的目標(biāo)。

在調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)流量的過(guò)程中，而風(fēng)機(jī)的性能曲線(xiàn)(H-Q曲線(xiàn))不變，工況點(diǎn)沿著風(fēng)機(jī)的性能曲線(xiàn)(H-Q曲線(xiàn))由M1移到M2，特性曲線(xiàn)由R1變?yōu)镽2，風(fēng)機(jī)輸出流量由Q1變?yōu)镼2，這種方法結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操縱輕易。目前多數(shù)風(fēng)機(jī)都采用這種方法，但是由于風(fēng)機(jī)的內(nèi)部壓力由H1變?yōu)镠2，這樣，在流量減少的同時(shí)，壓力同時(shí)上升，在檔板上消耗了大量的無(wú)效軸功率，極大地降低了風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)換效率，浪費(fèi)了大量的能源。

3.2 通過(guò)改變風(fēng)機(jī)葉片的角度來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)機(jī)的風(fēng)量調(diào)節(jié)

當(dāng)風(fēng)機(jī)管網(wǎng)性能曲線(xiàn)不變時(shí)，通過(guò)改變風(fēng)機(jī)葉片的角度，使風(fēng)機(jī)的特性曲線(xiàn)(H-Q曲線(xiàn))改變，工況點(diǎn)將沿著管網(wǎng)特性曲線(xiàn)移動(dòng)，達(dá)到調(diào)節(jié)風(fēng)量的目的。

如圖2所示，風(fēng)機(jī)葉片角度為α1時(shí)，M1點(diǎn)是原來(lái)工況點(diǎn)，其風(fēng)量、風(fēng)壓分別為Q1、H1；風(fēng)機(jī)葉片角度為α2時(shí)，風(fēng)機(jī)性能曲線(xiàn)(H?Q曲線(xiàn))由α1線(xiàn)變?yōu)棣?線(xiàn)，與管網(wǎng)特性曲線(xiàn)相交于M2，風(fēng)量、風(fēng)壓變?yōu)镼2、H2；風(fēng)機(jī)葉片角度為α3時(shí)，風(fēng)機(jī)性能曲線(xiàn)(H?Q曲線(xiàn))由α2線(xiàn)變?yōu)棣?線(xiàn)，與管網(wǎng)特性曲線(xiàn)相交于M3，風(fēng)量、風(fēng)壓變?yōu)镼3、H3。

圖2 不同風(fēng)機(jī)葉片的角度時(shí)風(fēng)機(jī)風(fēng)量的特性曲線(xiàn)

在這種調(diào)節(jié)風(fēng)量的方法中，管網(wǎng)特性曲線(xiàn)不變，通過(guò)風(fēng)機(jī)葉片角度的變化，調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)性能(H?Q曲線(xiàn))，從而達(dá)到調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)風(fēng)量的目的。

這樣，在調(diào)低流量的同時(shí)，風(fēng)機(jī)內(nèi)部壓力也隨之下降，具有很好的節(jié)電效果。但是這種方法使風(fēng)機(jī)葉輪結(jié)構(gòu)復(fù)雜，調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)磨損較大。同時(shí)，調(diào)節(jié)葉片角度必須停機(jī)進(jìn)行，無(wú)法在需要風(fēng)機(jī)進(jìn)行連續(xù)運(yùn)行、連續(xù)調(diào)節(jié)的場(chǎng)合。

3.3 通過(guò)改變風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)機(jī)的風(fēng)量調(diào)節(jié)

在風(fēng)機(jī)的管網(wǎng)特性不變，風(fēng)機(jī)葉片角度不變的情況下，改變風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，使風(fēng)機(jī)的特性曲線(xiàn)(H?Q曲線(xiàn))平行移動(dòng)，工況點(diǎn)將沿著管網(wǎng)特性曲線(xiàn)移動(dòng)，達(dá)到調(diào)節(jié)風(fēng)量的目的。如圖3所示。

圖3 風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速不同時(shí)的特性曲線(xiàn)

當(dāng)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速為n1時(shí)，風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓-風(fēng)量曲線(xiàn)與管網(wǎng)特性曲線(xiàn)R相交于M1點(diǎn)，其風(fēng)量、風(fēng)壓分別為Q1、H1,玻璃鋼屋頂風(fēng)機(jī)；當(dāng)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速為n2時(shí)，風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓-風(fēng)量曲線(xiàn)與管網(wǎng)特性曲線(xiàn)R相交于M2點(diǎn)，其風(fēng)量、風(fēng)壓分別為Q2、H2。

當(dāng)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速降低，流量降低的同時(shí)，風(fēng)機(jī)的壓力也同時(shí)隨之降低，這樣，在調(diào)低流量的同時(shí)，風(fēng)機(jī)內(nèi)部壓力也隨之下降，具有極好的節(jié)電效果。這種方法不必對(duì)風(fēng)機(jī)本身進(jìn)行改造，轉(zhuǎn)速由外部調(diào)節(jié)，風(fēng)機(jī)檔板可處于全開(kāi)位置保持不變，并能實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)線(xiàn)性調(diào)節(jié)風(fēng)量，適合于需要風(fēng)機(jī)進(jìn)行連續(xù)運(yùn)行，連續(xù)調(diào)節(jié)的場(chǎng)合。

4 轉(zhuǎn)速與采用檔板調(diào)節(jié)流量消耗功率的差值

采用改變風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速和改變管網(wǎng)特性進(jìn)行風(fēng)量的調(diào)節(jié)，在調(diào)節(jié)相同風(fēng)量時(shí)，其風(fēng)機(jī)的特性曲線(xiàn)(H-Q曲線(xiàn))變化不同，二種調(diào)節(jié)方法的運(yùn)行工況點(diǎn)也不同，其運(yùn)行的對(duì)比如圖4所示。

圖4 風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)與檔板調(diào)節(jié)的特性曲線(xiàn)對(duì)比

4.1 在額定流量Q1時(shí)

風(fēng)機(jī)檔板為額定開(kāi)度，其管網(wǎng)特性曲線(xiàn)為R1，風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速為額定轉(zhuǎn)速，其特性曲線(xiàn)為n1，此時(shí)風(fēng)機(jī)處于額定出力的狀態(tài)，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)和檔板調(diào)節(jié)的工況點(diǎn)重合，處于M1點(diǎn)，此時(shí)兩種調(diào)節(jié)方式的消耗軸功率是相同的。

4.2 在運(yùn)行中需輸出風(fēng)量Q2時(shí)

調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速將風(fēng)量調(diào)為Q2，這時(shí)風(fēng)機(jī)的特性曲線(xiàn)(H-Q曲線(xiàn))平行下移，工況點(diǎn)處于M2點(diǎn)，風(fēng)機(jī)壓力變?yōu)镠2，風(fēng)壓風(fēng)量同時(shí)下降。其消耗的軸功率為：


（1) 風(fēng)壓變化幅度

速度調(diào)節(jié)時(shí)風(fēng)壓的變化：

H2=H1(n/n0)2(ρ/ρ0 )

檔板調(diào)節(jié)時(shí)風(fēng)壓的變化：

Hf＞H1

由于在運(yùn)行時(shí)，用轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)流量時(shí)，H2<
（2) 檔板調(diào)節(jié)與轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)消耗軸功率的差值：


△P≈P3 [1-(n/n0)2(ρ/ρ0)]

5 具體事例

湖南華菱漣源鋼鐵團(tuán)體田湖公司活性石灰車(chē)間，回轉(zhuǎn)石灰窯配套引風(fēng)機(jī)型號(hào)為GW-GR168D，額定壓力8000Pa，配套電機(jī)型號(hào)YKK450-2-4，功率500kW，電壓為6kV的三相交流異步電動(dòng)機(jī)，風(fēng)門(mén)采用檔板調(diào)節(jié)，正常時(shí)回轉(zhuǎn)窯內(nèi)的負(fù)壓為100~250Pa，運(yùn)行檔板開(kāi)度為30%左右。

5.1 工頻運(yùn)行時(shí)的測(cè)試結(jié)果

2005年2月1日?3月2日回轉(zhuǎn)窯引風(fēng)機(jī)工頻運(yùn)行時(shí)的測(cè)試結(jié)果如表1所示：

表1 回轉(zhuǎn)窯引風(fēng)機(jī)工頻運(yùn)行時(shí)的測(cè)試結(jié)果

應(yīng)用的JZHICON-1A-06/063高壓變頻器對(duì)回轉(zhuǎn)窯風(fēng)機(jī)進(jìn)行改造后，風(fēng)機(jī)運(yùn)行于調(diào)速狀態(tài)，6月17日到6月23日變頻運(yùn)行實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)如表2所示。

表2 變頻運(yùn)行實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

5.3 對(duì)其它設(shè)備的影響

改為變頻調(diào)節(jié)后，對(duì)其它設(shè)備的影響有：

(1) 避免了電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)對(duì)電機(jī)的沖擊損害及對(duì)電網(wǎng)的沖擊；
(2) 進(jìn)步了引風(fēng)機(jī)的自動(dòng)控制能力；
(3) 減少了引風(fēng)機(jī)和高壓除塵器的振動(dòng)；
(4) 由于轉(zhuǎn)速的降低，對(duì)風(fēng)機(jī)的葉輪、軸承等壽命得以延長(zhǎng)。

5.4 節(jié)能效果

石灰車(chē)間熱 風(fēng)機(jī)回轉(zhuǎn)窯引風(fēng)機(jī)變頻調(diào)速工況下長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行的節(jié)能效果：

(1) 引風(fēng)機(jī)運(yùn)行時(shí)間

石灰車(chē)間回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)為十二天一個(gè)生產(chǎn)周期，十天進(jìn)行活性石灰生產(chǎn)，二天進(jìn)行修窯。

(2) 引風(fēng)機(jī)月運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間

24h×30天×10天/12天=600h

引風(fēng)機(jī)年運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間：600h×11月=6600h

(3) 變頻運(yùn)行后節(jié)電

引風(fēng)機(jī)運(yùn)行單耗節(jié)約量： 280.32kWh-54.5kWh=225.82kWh

2.2 引風(fēng)機(jī)年節(jié)約電量

225.82×6600=1490412kWh

(4) 經(jīng)濟(jì)效益

石灰車(chē)間電價(jià)是每花費(fèi)0.57元/kWh

引風(fēng)機(jī)變頻運(yùn)行每小時(shí)節(jié)約電費(fèi)：225.82×0.57=128.72元
引風(fēng)機(jī)變頻運(yùn)行每月節(jié)約電費(fèi)：135492×0.57=77230.44元
引風(fēng)機(jī)變頻運(yùn)行年節(jié)約電費(fèi)：1490412×0.57=849534元

5.5 設(shè)備投資回收

JZHICON-1A-06/063高壓變頻器在引風(fēng)機(jī)上投進(jìn)運(yùn)行后，石灰車(chē)間回轉(zhuǎn)窯在滿(mǎn)負(fù)荷生產(chǎn)狀況下，引風(fēng)機(jī)每年節(jié)約電費(fèi)達(dá)85萬(wàn)元，在一年內(nèi)即可收回投資本錢(qián)。

6 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)以上分析得出，采用轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)節(jié)風(fēng)量時(shí)，比用檔板調(diào)節(jié)風(fēng)量時(shí)，節(jié)約軸功率為額定轉(zhuǎn)速與運(yùn)行轉(zhuǎn)速平方值乘以檔板運(yùn)行軸功率消耗值。當(dāng)風(fēng)量調(diào)節(jié)幅度越大，節(jié)電效果越高。對(duì)我國(guó)風(fēng)機(jī)現(xiàn)有的運(yùn)行狀況調(diào)查，其中大多數(shù)處于大馬拉小車(chē)的狀態(tài)，用檔板進(jìn)行運(yùn)行流量的調(diào)節(jié)，極大的浪費(fèi)了電能，若采用調(diào)速方式運(yùn)行，可以大量節(jié)約電能，并能在1至2年內(nèi)收回投資本錢(qián)。(end)


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收錄時(shí)間:2011年01月25日 18:19:03 來(lái)源:《變頻器世界》 李凱 作者:


同一臺(tái)風(fēng)機(jī)(轉(zhuǎn)速也相同的情況下, 在不同地區(qū)使用, 性能也可能不一樣。
這是因?yàn)轱L(fēng)機(jī)的壓力提高能力不僅與風(fēng)機(jī)本身型號(hào)、葉輪直徑和轉(zhuǎn)速有關(guān),
還與輸送氣體的介質(zhì)的密度有關(guān). 在不同地區(qū)由于大氣壓力和大氣溫度
不同導(dǎo)致空氣密度不同, 所以風(fēng)機(jī)的壓力提高能力(即性能)也不同.

合肥高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開(kāi)發(fā)區(qū)日前連續(xù)對(duì)格力電器（合肥）有限公司兩大項(xiàng)目進(jìn)行環(huán)境影響評(píng)價(jià)公示。

    據(jù)悉，這兩大項(xiàng)目總投入24.5億元。其中，家用節(jié)能空調(diào)擴(kuò)建項(xiàng)目位于柏堰科技園內(nèi)，計(jì)劃投資7.7億元，已于10月13日經(jīng)合肥高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開(kāi)發(fā)區(qū)經(jīng)濟(jì)貿(mào)易局備案，項(xiàng)目建設(shè)約40萬(wàn)平方米的廠房通風(fēng)降溫、成品庫(kù)、員工宿舍等配套工程，建成后年產(chǎn)節(jié)能空調(diào)750萬(wàn)臺(tái)，新增產(chǎn)能450萬(wàn)臺(tái)。年產(chǎn)70萬(wàn)臺(tái)/套商用空調(diào)項(xiàng)目已于10月13日經(jīng)合肥高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開(kāi)發(fā)區(qū)經(jīng)濟(jì)貿(mào)易局備案，總用地面積28萬(wàn)平方米，預(yù)計(jì)總建筑面積12萬(wàn)平方米，該項(xiàng)目完成后可年產(chǎn)商用空調(diào)70萬(wàn)臺(tái)/套，總投資16.8億元。

    




1　引言

　　離心式引風(fēng)機(jī)是我公司電解生產(chǎn)過(guò)程中用來(lái)給輸送氧化鋁的風(fēng)動(dòng)溜槽供應(yīng)高壓風(fēng)的主要設(shè)備。全公司3個(gè)電解廠共36臺(tái)功率為37kW的離心式引風(fēng)機(jī)，都是長(zhǎng)時(shí)間滿(mǎn)負(fù)荷運(yùn)行，要消耗巨大的電能。本文簡(jiǎn)要地從無(wú)功就地補(bǔ)償原理出發(fā)，分析了離心式引風(fēng)機(jī)節(jié)能效果及為公司節(jié)能創(chuàng)匯帶來(lái)的效益。

2　離心式引風(fēng)機(jī)的工作原理

　　離心式引風(fēng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)型號(hào)：Y160L-237kW，電壓：380V ，風(fēng)機(jī)所產(chǎn)生的高壓風(fēng)通過(guò)管道進(jìn)入風(fēng)動(dòng)溜槽風(fēng)室。它為鋁電解生產(chǎn)過(guò)程中輸送氧化鋁的風(fēng)動(dòng)溜槽提供高壓風(fēng)，保證電解槽生產(chǎn)過(guò)程中氧化鋁的供應(yīng)，風(fēng)動(dòng)溜槽分為走料室和風(fēng)室，中間通過(guò)帆布作為隔層，只要風(fēng)室內(nèi)通有高壓風(fēng)，氧化鋁就會(huì)被高壓風(fēng)吹起沸騰，并順著風(fēng)向向前沸騰流動(dòng)，就可完成氧化鋁輸送任務(wù)。

3　無(wú)功就地補(bǔ)償器的特點(diǎn)

　　無(wú)功就地補(bǔ)償器系采用日本指月株式會(huì)社和ABB電氣公司制造的自愈式金屬化并聯(lián)電容器組裝而成，每個(gè)電容器都有獨(dú)特的保險(xiǎn)裝置。具有如下特點(diǎn)：

　�。�1）體積小、質(zhì)量輕、容量大，適合各種場(chǎng)合的0.4kV、3kV、6kV、10kV各種高低壓電動(dòng)機(jī)安裝，起到終端補(bǔ)償?shù)淖罴研Ч?br> 　�。�2）質(zhì)量可靠，各種性能指標(biāo)均符合GB3483-89電氣標(biāo)準(zhǔn)；
　�。�3）安全措施齊全，內(nèi)裝放電電阻和獨(dú)特的保險(xiǎn)裝置，并具有自愈功能；
　　（4）整機(jī)可按需要的容量組合，以達(dá)到最佳的補(bǔ)償狀態(tài)；
　�。�5）無(wú)投切裝置和運(yùn)轉(zhuǎn)器件，安裝簡(jiǎn)便易行，不影響生產(chǎn)。

4　電動(dòng)機(jī)無(wú)功就地補(bǔ)償原理

4.1　基本原理

　　無(wú)功功率是感性電氣設(shè)備運(yùn)行中，與電源間往返交換以建立交變磁場(chǎng)，保證電能轉(zhuǎn)換為其它形式的能或傳遞的不直接做功的電能。按功率三角形S2＝P2+Q2，式中S為視在功率；P為有功功率；Q為無(wú)功功率。P/Q＝cosφ，cosφ為功率因數(shù)。

　　電動(dòng)機(jī)功率因數(shù)高低是影響其電流大小及電源索取電能多少的決定因素。而無(wú)功功率的多少又直接決定功率因數(shù)的高低。在電源變壓器的高壓或低壓側(cè)安裝集中補(bǔ)償器，主要是解決電網(wǎng)的無(wú)功，提高電網(wǎng)的功率因數(shù)，用電單位內(nèi)部的電動(dòng)機(jī)和輸電線(xiàn)路的無(wú)功并沒(méi)有從集中補(bǔ)償?shù)玫接行У慕鉀Q。因此，給電動(dòng)機(jī)加裝無(wú)功就地補(bǔ)償器很有必要，如圖1所示。該無(wú)功就地補(bǔ)償器是由并聯(lián)電容器組成，它與電動(dòng)機(jī)繞組并聯(lián)同時(shí)投切，以改善電動(dòng)機(jī)和用電線(xiàn)路、設(shè)備的功率因數(shù)，降低線(xiàn)路電流，減少無(wú)功消耗，提高電源變壓器負(fù)載率

 

4.2　選型
　　根據(jù)補(bǔ)償后的要求，將功率因數(shù)提高的百分?jǐn)?shù)折算成降低無(wú)功功率的百分?jǐn)?shù)，就可以確定補(bǔ)償器的容量值，根據(jù)我公司的要求選定補(bǔ)償器的容量是16kvar。

4.3　功率因數(shù)與線(xiàn)損的關(guān)系
　　流經(jīng)供電線(xiàn)路的電流I包括有功分量（IP）和無(wú)功電流分量（IQ），I2＝IP2+ IQ2

線(xiàn)路功率損耗：△P＝3 I2R＝3（IP2+ IQ2）R＝3 IP2R+ 3IQ2R，當(dāng)降低功率因數(shù)時(shí)，無(wú)功電流IQ增加，線(xiàn)路損耗也隨之增加。功率因數(shù)升高時(shí)，無(wú)功電流IQ減少，線(xiàn)路損耗也隨之減少。所以，提高用電的功率因數(shù)對(duì)節(jié)電有重要的意義。功率因數(shù)升高或降低與功率損耗的增減關(guān)系如表1和表2所示。

基于上述分析，決定首先對(duì)風(fēng)機(jī)側(cè)做平衡。平衡后各軸承的振動(dòng)都明顯改善（見(jiàn)表3）。

5　節(jié)能分析

　　根據(jù)電力部門(mén)出版的相關(guān)資料介紹，無(wú)功經(jīng)濟(jì)當(dāng)量是每kvar時(shí)節(jié)電0.08～0.16kW/h，取最低值0.08kW/h，以單臺(tái)全年300天計(jì)算：三班制：7200h×0.08×16kvar＝9216kW·h。電價(jià)按0.4元/ kW·h計(jì)算，可節(jié)約：9216×0.4＝3686.4元，36臺(tái)每年可節(jié)約：36×3686.4＝132710元。這只是帶來(lái)的直觀效益，它對(duì)電氣方面的益處也是非常可觀的。

6　效果分析

　�。�1）改善設(shè)備的功率因數(shù)，使之提高到92％～97％，降低無(wú)功損耗50％～80％，平均節(jié)電10％～15％。
　�。�2）提高變壓器負(fù)載率，經(jīng)過(guò)補(bǔ)償可以使變壓器增容20％～30％。
　�。�3）減小用電單位內(nèi)部線(xiàn)損，改善電壓質(zhì)量。
　　（4）可減少輸電導(dǎo)線(xiàn)截面積，平均減小線(xiàn)徑40％。
　�。�5）延長(zhǎng)相關(guān)電氣的使用壽命，降低維修費(fèi)用。
　�。�6）一般每kvar補(bǔ)償器一年可以節(jié)電300～500 kW·h ，僅以節(jié)電的電費(fèi)計(jì)算，半年至一年即可收回投資。


煤礦安全形勢(shì)嚴(yán)峻，瓦斯爆炸事故時(shí)有發(fā)生。我國(guó)煤炭消耗占世界的35% ，中國(guó)煤炭百萬(wàn)噸死亡率是美國(guó)的100倍；全國(guó)煤礦特重大事故中有 90% 是瓦斯爆炸事故。我國(guó)礦用風(fēng)機(jī)面對(duì)安全節(jié)能降耗和減排噪聲壓力，為抑制“兩高一資” ( 高污染、高能耗、資源型 ) 。研究和控制及評(píng)價(jià)考核礦用風(fēng)機(jī)的噪聲，是關(guān)系我國(guó)煤礦安全節(jié)能降耗，減排噪聲污染和環(huán)保的大事。

1 　礦用風(fēng)機(jī)噪聲的危害

　　風(fēng)機(jī)是一種通用機(jī)械，產(chǎn)量大、用途廣、噪聲高。目前已成為污染城市、礦山及煤礦的主要噪聲源。它不但嚴(yán)重污染環(huán)境、影響生產(chǎn)安全和工作效率，還損害健康并造成工傷事故。

2 　礦用風(fēng)機(jī)噪聲標(biāo)準(zhǔn)

　　工礦企業(yè)噪聲標(biāo)準(zhǔn)又稱(chēng)聽(tīng)力保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)聽(tīng)力保護(hù)有決定影響的物理參量是：噪聲級(jí)、頻率和工作時(shí)間。試驗(yàn)表明：噪聲級(jí)在85dB(A)以下，對(duì)85%的人的聽(tīng)覺(jué)及人體沒(méi)有影響。高頻噪聲 ( 尤其風(fēng)機(jī)高頻的離散聲 ) 比低中頻噪聲對(duì)人體的危害更大，這是因?yàn)槿硕鷮?duì)1000～6000Hz的噪聲反應(yīng)最敏感，通常講：最“刺耳”。

　　噪聲的作用時(shí)間，是指操作工人在噪聲環(huán)境下工作的時(shí)間，對(duì)聽(tīng)覺(jué)和人體的影響關(guān)系極大。允許的噪聲是指在工人耳朵位置的穩(wěn)態(tài)A聲級(jí)或間斷噪聲級(jí)的等效連續(xù)A聲級(jí)。在允許的噪聲級(jí)中[若以85dB(A)] 每提高3dB，工作時(shí)間減半。也就是說(shuō)，允許的噪聲為85dB(A)時(shí)，每日接觸噪聲時(shí)間為 8h，而88dB(A)則為4h，依此類(lèi)推�！睹旱V安全規(guī)程》規(guī)定：作業(yè)場(chǎng)所的噪聲，不應(yīng)超過(guò)85dB(A)。

3 　礦用風(fēng)機(jī)噪聲和性能的關(guān)系

　　由相似理論可知，通風(fēng)機(jī)流量、壓力、所需功率具有如下關(guān)系：
　　 流量 ∝ D 3n ，即流量與直徑的立方、轉(zhuǎn)速的一次冪成正比；
　　 壓力 ∝ D 2n 2ρ ，即壓力與直徑的平方、轉(zhuǎn)速的平方和密度的一次冪成正比；
　　 功率 ∝ D 5n 3ρ ，即所需功率與直徑的5次方、轉(zhuǎn)速的立方、密度的一次冪成正比。

　　也就是說(shuō)，直徑不同、轉(zhuǎn)速相同的兩臺(tái)相似通風(fēng)機(jī)，其流量與直徑的立方、壓力與直徑的平方、所需功率與直徑的5次方成正比；反之，如果直徑相同轉(zhuǎn)速不同，流量、壓力、所需功率則分別與轉(zhuǎn)速的1次方、2次方、3次方成正比。通風(fēng)機(jī)的性能與直徑、轉(zhuǎn)速的這種相互關(guān)系，也就是通常所說(shuō)的通風(fēng)機(jī)的比例法則。

　　 通風(fēng)機(jī)的噪聲與性能的關(guān)系，可按Madison 和Graham提出的噪聲法則：
　　 LA2 = LA1 +70lg（D2/D1）+50lg（n2/n1）進(jìn)行計(jì)算；
　　 全國(guó)集中測(cè)試本體 ( 級(jí) ) 對(duì)旋 YBDF500-2局扇， Q1=4.21m3/s ， p1=2195.89Pa ， P1=9.5kW ，n1=2900r/min，LA1=117.5dB(A) 。則FD №8/2×55的 LA2 =117.5+70 lg(0.8/0.498)+50 lg(2970/2900)=117.5+14.41+0.5=132.41dB（A）
　　 通過(guò)計(jì)算得知：FD № 8/2×55的本體 ( 級(jí) ) 噪聲為132.41dB（A），經(jīng)消聲器消聲后FD

№8/2×55的裝置噪聲LSA小于16dB( 公開(kāi)值 ) 。根椐其風(fēng)量：660～950m3/min ，風(fēng)壓7100～ 1500Pa ，按 LSA = LA － 10lg( Qp2 )+19.8 公式計(jì)算結(jié)果： FD №8/2×55其本體 ( 級(jí) ) 比 A聲級(jí)在46.99 ～ 58.91dB 之間。

4 　礦用風(fēng)機(jī)噪聲評(píng)價(jià)

　　聲壓級(jí)相同而頻率不同的聲音作用于人耳，人們感覺(jué)的聲音大小是不相同的。也就是說(shuō)，聲音的大小 ( 響度 ) 是由人們的聽(tīng)感決定的。即響度是人們對(duì)聲音強(qiáng)弱的主觀度量。

　　聲級(jí)計(jì)所測(cè)得的噪聲級(jí)稱(chēng)為總噪聲級(jí)�？傇肼暭�(jí) LA 的大小反映了人耳對(duì)噪聲響度級(jí)的感覺(jué)，所以一般用來(lái)作為評(píng)價(jià)噪聲的允許標(biāo)準(zhǔn)。

　　《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定：作業(yè)場(chǎng)所的噪聲，不應(yīng)超過(guò) 85dB(A) 。 MT222 、 MT755 和 JB/T9100－1999 及 MT754 小型煤礦地面用抽出式軸流通風(fēng)機(jī)技術(shù)條件、標(biāo)準(zhǔn)均規(guī)定，風(fēng)機(jī)噪聲以比A聲級(jí)評(píng)價(jià)考核，其表達(dá)式為 LSA= LA－10lg（Qp2）+19.8 。 A聲級(jí)噪聲LA是應(yīng)用聲級(jí)計(jì)按規(guī)定測(cè)量位置直接測(cè)量的值，而比A聲級(jí) LSA 是取決于風(fēng)量和壓力大小的計(jì)算值。目前，在國(guó)內(nèi)外常用A聲級(jí)評(píng)價(jià)工礦噪聲，然而因?qū)πL(fēng)機(jī)級(jí)噪聲太高，開(kāi)發(fā)者采用比A聲級(jí)LSA考核評(píng)價(jià)噪聲大小，這顯然是錯(cuò)誤的。因?yàn)椋?JB/T8690-1998 《工業(yè)通風(fēng)機(jī) 噪聲限值》標(biāo)準(zhǔn)的適用范圍只是一般型式的離心和軸流通風(fēng)機(jī)；而該標(biāo)準(zhǔn)不適用于“特殊高壓等型式 ( 一般只適用于≤ 1000Pa) 和對(duì)噪聲有特殊要求的通風(fēng)機(jī)” [ 對(duì)旋局扇壓力 11500Pa ，主扇 5951Pa 算高壓。煤礦作業(yè)場(chǎng)所的噪聲，不應(yīng)超過(guò) 85dB(A) 的特殊要求 ] 。 然而MT222 、MT755 和 JB/T9100-1999 及MT754標(biāo)準(zhǔn)均采用了比A聲級(jí)噪聲的限值評(píng)價(jià)考核風(fēng)機(jī)噪聲，顯然是錯(cuò)誤的。結(jié)果導(dǎo)致： (1) 對(duì)旋高噪聲反而變成低噪聲，出現(xiàn)對(duì)旋噪聲 (LSA) 小到－0.92dB 和 8dB ； (2) 國(guó)內(nèi)外曾大量使用的節(jié)能低噪省材的所有單級(jí)局扇，因LSA不達(dá)標(biāo)而在我國(guó)全部被淘汰，如 JBT51-2(5.5kW) ， A聲級(jí)比JBT52-2(11kW)還小 5dB(A) ，而比A聲級(jí)LSA卻反高出 10,進(jìn)口水簾.8dB 。造成我國(guó)局扇全部取消單級(jí)，均采用多級(jí)高壓系列局扇 (對(duì)旋和 YBT 系列) 及對(duì)旋主扇，威脅煤礦安全節(jié)能降耗減排噪聲污染和環(huán)保約束的實(shí)現(xiàn)，浪費(fèi)了大量能源資源還造成環(huán)境噪聲的污染。

5 　礦用軸流通風(fēng)機(jī)噪聲的測(cè)定

　　根據(jù) GB/T2888-1991 《風(fēng)機(jī)和羅茨鼓風(fēng)噪聲測(cè)量方法》，對(duì)礦用風(fēng)機(jī)進(jìn)口或出口噪聲，需要測(cè)量A聲級(jí)和主要測(cè)點(diǎn)的63 、125 、250 、500 、1k 、2k 、4k 、8kHz8個(gè)倍頻帶聲壓級(jí)。并規(guī)定了風(fēng)機(jī)進(jìn)口和出口測(cè)點(diǎn)位置，測(cè)量風(fēng)機(jī)由進(jìn)氣口輻射的噪聲，是在進(jìn)氣口中心軸線(xiàn)上，距離進(jìn)氣口中心為標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度的位置上，即出氣試驗(yàn)時(shí)。對(duì)于抽出式風(fēng)機(jī)的排氣放空，都需要在出口進(jìn)行噪聲測(cè)量。測(cè)點(diǎn)選在與出氣口軸線(xiàn)45°方向，距離出氣口中心為標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度的位置上，即進(jìn)氣試驗(yàn)時(shí)。然而對(duì)旋開(kāi)發(fā)者，為達(dá)到人為地改變局扇總長(zhǎng)度達(dá)到提高效率和降低噪聲目的，把壓入式局扇按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定應(yīng)做出氣試驗(yàn)，而改為進(jìn)氣試驗(yàn)。又因在0≤l/d ≤1范圍內(nèi)，l/d 越大時(shí)， p2就越小，壓力偏高值△ p = pa－p2 就越大。因此對(duì)旋就成為所謂的“高效率、高風(fēng)壓和低噪聲”的風(fēng)機(jī)。A聲級(jí) LA未按 GB2888 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的測(cè)點(diǎn)位置測(cè)量，而相反在非工作狀態(tài)位置測(cè)量，導(dǎo)致測(cè)量值和實(shí)際噪聲相差很大，加上消聲器玻璃棉粉塵附著失效，噪聲值大大超過(guò)規(guī)定值 85dB(A) 。

6 　礦用風(fēng)機(jī)噪聲產(chǎn)生的原因及控制

　　礦用風(fēng)機(jī)有主扇、輔扇和局扇。軸流通風(fēng)機(jī)的圓周速度為離心式圓周速度的2倍。但效率較高，選用礦用風(fēng)機(jī)主要原則是安全可靠、噪聲低、效率高和成本低以及體積小、質(zhì)量輕。對(duì)于高效率和低噪聲的關(guān)系，目前存在一些模糊概念。因?yàn)橐话阏f(shuō)來(lái)，采用較小輪轂比的軸流式風(fēng)機(jī)，容易得到高效率和低噪聲，但其壓力系數(shù)較低。因此，要達(dá)到同樣壓力，就要提高工作輪圓周速度。礦用風(fēng)機(jī)噪聲以氣動(dòng)噪聲為主，氣動(dòng)噪聲又分旋轉(zhuǎn)噪聲和渦流噪聲，前者與工作輪圓周速度的10次方成比例；后者是6次方成正比。因此，風(fēng)機(jī)周速越高，其噪聲也就越大。由此看來(lái)，似乎風(fēng)機(jī)高效率與低噪聲互相矛盾。但實(shí)際情況并非完全如此 ，風(fēng)機(jī)的噪聲不但取決于葉輪圓周速度，即葉輪直徑，而且還受其他氣動(dòng)及結(jié)構(gòu)參數(shù)，如葉片安裝角、葉間氣流速度、葉片氣動(dòng)負(fù)荷等因素的影響，最顯著的是，當(dāng)葉片安裝角增大至一定值后，噪聲將急劇增大。以我國(guó)礦用對(duì)旋 FBD № 6.0/2×15低噪聲對(duì)旋式局部通風(fēng)機(jī)為例，為提高風(fēng)機(jī)壓力和結(jié)構(gòu)上需要，選擇了較大的輪轂比 390/600=0.65 ，但其出口轂比高達(dá) 0.65 ，使風(fēng)機(jī)有效全壓效率大大下降，而噪聲級(jí)高達(dá)120dB(A) 。比老局扇 JBT(28kW) 級(jí)噪聲還高。 較小的工作輪直徑、葉型安裝角、轂比和葉片數(shù)，對(duì)軸流風(fēng)機(jī)來(lái)講，可以期望獲得比較良好的聲學(xué)特性，但也許由于對(duì)旋風(fēng)機(jī)的兩級(jí)葉輪靠得很近，而且又相對(duì)高速 (2950r/min)反方向旋轉(zhuǎn)，相對(duì)線(xiàn)速度很大，大大惡化了風(fēng)機(jī)的噪聲特性，噪聲很高。因此對(duì)旋風(fēng)機(jī)的噪聲特性及其控制很值得研究。當(dāng)葉片安裝角大于普通雙級(jí)通風(fēng)機(jī)時(shí)，壓力曲線(xiàn)很陡，且噪聲更高。因此，對(duì)旋風(fēng)機(jī)是效率最低、噪聲最高的養(yǎng)豬通風(fēng)設(shè)備。

　　然而，為了滿(mǎn)足對(duì)局扇運(yùn)行性能的要求，必須選擇合理的風(fēng)機(jī)型式及結(jié)構(gòu)參數(shù)，但無(wú)論選擇何種型式風(fēng)機(jī)，當(dāng)壓力要求較高時(shí)，都存在相當(dāng)嚴(yán)重的噪聲問(wèn)題。因此，國(guó)外局扇廠家大多配套生產(chǎn)消聲器，但由于對(duì)旋風(fēng)機(jī)本體 ( 級(jí) ) 噪聲很高，致使需要結(jié)構(gòu)非常龐大的消聲器 ( 擴(kuò)散塔 ) 才能獲得要求的消聲量。如我國(guó)生產(chǎn)的機(jī)號(hào)為№46/2×1500的 FBCDZ 地面用防爆抽出式對(duì)旋軸流通風(fēng)機(jī) ( 帶擴(kuò)散筒、消聲器和擴(kuò)散塔 ) ，長(zhǎng)達(dá)53.38m ，其工作輪圓周速度118m／s( 達(dá)上限 ) 。在使用時(shí)，由于超細(xì)玻璃棉粉塵附著，吸聲材料在一年，甚至幾個(gè)月內(nèi)便會(huì)失效。因此，對(duì)礦用風(fēng)機(jī)本身噪聲的控制已成為礦用風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)的基本要求。

　　在噪聲防護(hù)方面，德國(guó) KKK 公司做了試驗(yàn)研究，研究結(jié)果表明：降低噪聲的最有效途徑就是降低周速，并提出低噪聲風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)方案，采用強(qiáng)烈扭曲的寬葉片 ( 增加弦長(zhǎng) ) ，增加葉片數(shù) (4 ～ 8 片葉片 ) 。這種風(fēng)機(jī)在不降低氣動(dòng)效率的前提下，將周速限定在35～55m/s ，比老式風(fēng)機(jī)噪聲降低2倍。其聲功率級(jí)為
Lw ≤ 80+10lgPe [dB(A)]
　　式中 Pe 為通風(fēng)機(jī)功率， kW 。
　　國(guó)外降低聲源的降噪經(jīng)驗(yàn)值得借鑒。

　　風(fēng)機(jī)噪聲以氣動(dòng)噪聲為主，它又分渦流噪聲和旋轉(zhuǎn)噪聲，風(fēng)機(jī)的氣動(dòng)噪聲就是這兩種噪聲相互混雜的結(jié)果。一般說(shuō)來(lái)，渦流噪聲主要是由于附面層產(chǎn)生旋渦脫離使繞葉柵環(huán)量發(fā)生改變而使升力變化造成的，而旋轉(zhuǎn)噪聲則主要是由于多級(jí)葉柵排的相互擾動(dòng)所致。
　　關(guān)于葉柵排相互擾動(dòng)產(chǎn)生的離散聲特性及其控制。礦用風(fēng)機(jī)由于要求壓力較高，流量較大，因而不可避免地產(chǎn)生很高的噪聲，其中又以高頻的離散聲影響最為顯著。因此，局扇噪聲的控制應(yīng)重點(diǎn)放在減小令人討厭的離散聲上。
　　多年來(lái)，對(duì)軸流式透平機(jī)械內(nèi)噪聲源性質(zhì)的深入研究，使離散聲產(chǎn)生的機(jī)理得到充分的認(rèn)識(shí)。研究表明：離散聲主要是由于上流葉柵形成的尾跡對(duì)下流葉柵 ( 靜葉和動(dòng)葉 ) 的撞擊而產(chǎn)生的脈動(dòng)力，因而在下流葉柵排中的每一個(gè)葉片產(chǎn)生一個(gè)偶極子聲源。對(duì)噪聲產(chǎn)生機(jī)理的認(rèn)識(shí)，使得能對(duì)相互擾動(dòng)產(chǎn)生的噪聲得到研究，以下一些有效的減噪方法亦得以發(fā)現(xiàn)。

　�。�1）動(dòng)葉及導(dǎo)葉葉片數(shù)的最佳選擇
　　 有人通過(guò)建立合適的聲源分布的聲學(xué)模型，研究指出：分布聲源的輻射效率與每排葉柵的數(shù)目有關(guān)，也就是說(shuō)，軸流風(fēng)機(jī)和壓縮機(jī)產(chǎn)生的離散聲取決于動(dòng)、靜葉葉柵的相對(duì)數(shù)目。
　 （2）工作輪葉片的不均勻分布
　　 工作輪葉片分布不均勻程度較小，目的在于將葉柵排的擾動(dòng)錯(cuò)開(kāi)，以將離散聲擴(kuò)散至較大的頻率范圍里去，而不是集中于某一頻率上。顯然這種聲域擴(kuò)散的方法并不能將聲輻射能量減小，而是將某一頻率上的聲能攤開(kāi)，使離散聲峰值減小，這樣的頻譜特性是人們主觀感受可以接受的。
　 （3）后導(dǎo)葉葉柵的不均勻分布
　　 導(dǎo)葉的不均勻分布可以是周向的，也可以是軸向的。
　　 ① 周向不均勻分布，這種方法對(duì)于動(dòng)、靜葉數(shù)目很難得到合理的選擇時(shí)比較有效，特別是將這種方法應(yīng)用于動(dòng)葉前裝置有支柱的場(chǎng)合非常有效。但由于靜葉錯(cuò)開(kāi)角度較大，對(duì)氣動(dòng)性能的影響也較大，因比，這種方法受到限制。
　　 ② 軸向不均勻分布，這種軸向錯(cuò)開(kāi)的不均勻分布也是將靜葉排合成兩組，兩組葉列對(duì)應(yīng)的葉片安裝位置在軸向有所錯(cuò)開(kāi)。研究分析表明：存在一個(gè)使離散聲最小的最佳錯(cuò)位距離。將前述風(fēng)機(jī)的后導(dǎo)葉在軸向彼此錯(cuò)開(kāi) 4.2mm 時(shí)，離散聲最小，減噪量達(dá) 7.5dB ，而氣動(dòng)性能基本與均勻分布時(shí)差不多。因此，這種方法具有較大的應(yīng)用價(jià)值。
　 （4）采用傾斜后導(dǎo)葉，這種方法與上述的不均勻分布具有相似作用，但它是在葉片展向上將擾動(dòng)錯(cuò)開(kāi)的。選擇合適的傾斜角度可使離散聲減小，而又能具有較好的氣動(dòng)性能，因此，這種方法得到廣泛的應(yīng)用。

7 　結(jié)論

　　對(duì)旋式礦用風(fēng)機(jī) ( 主、局扇 ) 是低效率，高噪聲，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)高質(zhì)差，耗能耗材設(shè)備。為實(shí)現(xiàn)“十一五”規(guī)劃中十大節(jié)能工程之一：“在煤炭等行業(yè)進(jìn)行電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)風(fēng)機(jī)、水泵系統(tǒng)優(yōu)化改造”。要淘汰“兩高一資”產(chǎn)品。大力發(fā)展低噪節(jié)能可“按需供風(fēng)”的調(diào)角或調(diào)速斜流式、子午加速式及以單級(jí)為主雙級(jí)為輔的普通軸流式和對(duì)旋，以滿(mǎn)足短、中、長(zhǎng)距離通風(fēng)需要。




???? 摘要：本文簡(jiǎn)單介紹了ABB 變頻器 在除塵風(fēng)機(jī)的應(yīng)用，闡述了控制系統(tǒng)的原理及功能，并對(duì)相應(yīng)的節(jié)能原理進(jìn)行了介紹。 ? ???1、概要 ????轉(zhuǎn)爐煉鋼具有顯著的周期性和連續(xù)性特點(diǎn)，生產(chǎn)一爐鋼需要30-45min，其中供氧（吹煉）過(guò)程為15-20min，一半以上為非吹煉時(shí)間，此時(shí)風(fēng)機(jī)沒(méi)有必要高速運(yùn)行，如將其切換至低速節(jié)能狀態(tài)，可節(jié)省大量能源，同時(shí)減少 設(shè)備 損耗，對(duì)提高 設(shè)備 利用率也十分有益。 ????目前國(guó)內(nèi)轉(zhuǎn)爐一次除塵風(fēng)機(jī)多采用液力耦合器，但由于存在轉(zhuǎn)差損耗等，節(jié)能效果不理想，且設(shè)備故障率較高。交流變頻技術(shù)不僅調(diào)速平滑，調(diào)速范圍大，效率高，啟動(dòng)電流小，運(yùn)行平穩(wěn)，而且節(jié)能效果好，對(duì)風(fēng)機(jī)、泵類(lèi)設(shè)備而言是最佳的節(jié)能手段，平均節(jié)能效果可以達(dá)到30%以上。 ????三鋼煉鋼廠原有15t氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐三座，采用“三吹三”方式，2000年初，煉鋼廠對(duì)三座轉(zhuǎn)爐進(jìn)行擴(kuò)容改造，采用液力偶合器調(diào)速，但發(fā)現(xiàn)很多問(wèn)題，液力偶合器需要經(jīng)常更換軸承，造成停產(chǎn)，無(wú)法滿(mǎn)足連續(xù)生產(chǎn)的需要，調(diào)節(jié)時(shí)精度太低，響應(yīng)速度慢;液力偶合器故障時(shí)無(wú)法切換至工頻回路;煉鋼新上100t轉(zhuǎn)爐時(shí)決定不再使用液力偶合器調(diào)速，改用ABB中壓變頻器為新轉(zhuǎn)爐風(fēng)機(jī)進(jìn)行調(diào)速。 ???? 2、電機(jī)參數(shù) ????額定功率：630KW ????額定電壓：690V ????額定頻率：50HZ ????額定轉(zhuǎn)速：2970轉(zhuǎn)/分 ????風(fēng)機(jī)參數(shù)： ????主軸轉(zhuǎn)速：2974轉(zhuǎn)/分 ????軸功率：500KW ????額定功率因素：0.89 ???? 3、ABB中壓變頻器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特點(diǎn) ????ACS800-07變頻器主要由熔斷器單元、輔助控制單元、DSU整流單元及逆變單元組成。系統(tǒng)單線(xiàn)圖見(jiàn)圖1。 ????（a）熔斷器單元主要包括進(jìn)線(xiàn)交流熔斷器; ????（b）輔助控制單元包括控制回路的控制元件及控制板RDCU-02C，急�？刂�，變頻的起動(dòng)、停止、復(fù)位，與外部的電路接口等部分; ????（c）DSU整流單元是由一個(gè)半控橋式二極管整流供電單元1×D4模塊組成，模塊是一種尺寸，裝有輪子和插接式連接器，為落地式單元，內(nèi)置交流電抗器，直流熔斷器，主開(kāi)關(guān)和可選的接觸器，具有冷卻風(fēng)機(jī)控制及電源控制，易于服務(wù)和維護(hù); ????（d）逆變單元采用2×R8i的兩個(gè)逆變模塊并聯(lián)的方式，兩個(gè)模塊置于同一個(gè)柜體內(nèi)，共用一塊主控板，通過(guò)光纖分配單元把控制信號(hào)同時(shí)送至模塊內(nèi)，實(shí)現(xiàn)變頻控制的各種功能。逆變的直流母線(xiàn)側(cè)安裝共模濾波器，出線(xiàn)配備du/dt濾波器，抑制了輸出電壓尖峰和快速電壓改變，減小了對(duì)電機(jī)的絕緣性能的影響，同時(shí)降低了電機(jī)電纜的容性漏電流，高頻輻射、高頻損耗和軸承電流。 ???????? ????控制系統(tǒng)由變頻調(diào)速器、風(fēng)機(jī)電機(jī)、和工/變頻轉(zhuǎn)換柜等組成。系統(tǒng)中的旁路開(kāi)關(guān)柜用于工頻、變頻轉(zhuǎn)換,#1風(fēng)機(jī)/#2風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)換,可以選擇一臺(tái)風(fēng)機(jī)變頻運(yùn)行,一臺(tái)風(fēng)機(jī)工頻運(yùn)行或者一臺(tái)風(fēng)機(jī)運(yùn)行一臺(tái)備用。一旦變頻器出現(xiàn)故障時(shí)，可轉(zhuǎn)換為工頻運(yùn)行，增強(qiáng)系統(tǒng)的可靠性。當(dāng)具備主電源及控制電源的條件,系統(tǒng)進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)，在待機(jī)狀態(tài)時(shí)，系統(tǒng)由兩種操作模式可供選擇：工頻運(yùn)行狀態(tài)和變頻運(yùn)行狀態(tài)。 ????工頻運(yùn)行狀態(tài)：若系統(tǒng)需要工頻運(yùn)行，則操作臺(tái)狀態(tài)選擇開(kāi)關(guān)置于工頻位置，這時(shí)相應(yīng)的斷路器和接觸器斷開(kāi)，用操作臺(tái)控制，實(shí)現(xiàn)電機(jī)的工頻運(yùn)行及停機(jī)。 ????變頻運(yùn)行狀態(tài)：若系統(tǒng)需要變頻運(yùn)行，則操作臺(tái)狀態(tài)選擇開(kāi)關(guān)置于變頻運(yùn)行位置，實(shí)現(xiàn)電機(jī)的變頻運(yùn)行與停止，變頻器頻率的高低根據(jù)壓力情況實(shí)行閉環(huán)控制（也可以組成開(kāi)環(huán)調(diào)節(jié)），閉環(huán)或速度上升時(shí)間均由主機(jī)設(shè)置。 ???? 5、節(jié)能原理及效益分析 ????從風(fēng)機(jī)的工作特性來(lái)看，調(diào)速控制與風(fēng)門(mén)控制調(diào)節(jié)風(fēng)量比較，有著更高的節(jié)能效果，通過(guò)圖2風(fēng)機(jī)的特性曲線(xiàn)可以說(shuō)明其節(jié)能原理。圖中，曲線(xiàn)1為風(fēng)機(jī)在恒速（n1）下的風(fēng)壓-風(fēng)量（H-Q）特性，曲線(xiàn)2為管網(wǎng)風(fēng)阻特性（風(fēng)門(mén)開(kāi)度全開(kāi)）。設(shè)工作點(diǎn)為A，輸出風(fēng)量Q1為100%，此時(shí)風(fēng)機(jī)軸功率N1與Q1H1的乘積，即和AH1OQ1所包圍的面積成正比。 ????根據(jù)工藝要求，風(fēng)量需從Q1降至Q2，有兩種控制方法：一是風(fēng)門(mén)控制，風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速不變，調(diào)節(jié)風(fēng)門(mén)（開(kāi)度減�。�，即增加管網(wǎng)阻力，使管網(wǎng)阻力特性變?yōu)榍�(xiàn)3，系統(tǒng)工作點(diǎn)由A移到B。由圖1可見(jiàn)，風(fēng)壓反而增加，軸功率N2與面積BH2OQ2成正比，減少不多。 ????另一種是調(diào)速控制，風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速由n1降到n2，根據(jù)風(fēng)機(jī)參數(shù)的的比例定律，畫(huà)出在轉(zhuǎn)速n2下的風(fēng)壓-風(fēng)量（H-Q）特性，如曲線(xiàn)4，工作點(diǎn)由原來(lái)的A點(diǎn)移到C點(diǎn)�？梢�(jiàn)在相同風(fēng)量Q2的情況下，風(fēng)壓H3大幅度降低，功率N3與面積CH3OQ2成正比，顯著減少，節(jié)省的功率損耗ΔN與Q2ΔH的乘積成正比，節(jié)能效果是十分明顯的。 ????由流體力學(xué)可知，風(fēng)量與轉(zhuǎn)速的一次方成正比，風(fēng)壓與轉(zhuǎn)速的平方成正比，軸功率與轉(zhuǎn)速的三次方成正比。當(dāng)風(fēng)量減少，風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速下降時(shí)，其消耗的功率降低很多。例如，風(fēng)量下降到80%，轉(zhuǎn)速也下降到80%，軸功率將下降到額定功率的51.2%。如果風(fēng)量下降到50%，其軸功率將下降到額定功率的12.5%�？紤]到附加控制裝置效率的影響，這個(gè)節(jié)電效果也是很可觀的。 ? ???6、小結(jié) ????除塵風(fēng)機(jī)在不吹煉時(shí)，只需要很低的轉(zhuǎn)速，根本不需要滿(mǎn)負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)。利用中壓變頻器根據(jù)實(shí)際需要對(duì)除塵風(fēng)機(jī)進(jìn)行變頻運(yùn)行，既保證和改善了工藝，又達(dá)到節(jié)能降耗的目的和效果。自投入運(yùn)行以來(lái)，實(shí)現(xiàn)了很好的經(jīng)濟(jì)效益。 ????????

鋒速達(dá)負(fù)壓風(fēng)機(jī)-大北農(nóng)集團(tuán)巨農(nóng)種豬示范基地風(fēng)機(jī)設(shè)備水簾設(shè)備供應(yīng)商！臺(tái)灣九龍灣負(fù)壓風(fēng)機(jī)配件供應(yīng)商！ 主要產(chǎn)品豬舍通風(fēng)降溫,豬棚通風(fēng)降溫,豬場(chǎng)通風(fēng)降溫,豬舍風(fēng)機(jī),養(yǎng)殖地溝風(fēng)機(jī),豬舍地溝風(fēng)機(jī),豬舍多少臺(tái)風(fēng)機(jī),廠房多少臺(tái)風(fēng)機(jī),車(chē)間多少臺(tái)風(fēng)機(jī),豬舍什么風(fēng)機(jī)好,廠房什么風(fēng)機(jī)好,車(chē)間什么風(fēng)機(jī)好,多少平方水簾,多大的風(fēng)機(jī),哪個(gè)型號(hào)的風(fēng)機(jī) 相關(guān)的主題文章:
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