kongqi tiaojie shebei 空氣調(diào)節(jié)設備(卷名：機械工程) air-conditioning equipment 　　向指定空間供給經(jīng)過處理的空氣，以保持規(guī)定的溫度、濕度，控制灰塵、有害氣體的含量的設備，簡稱空調(diào)設備。在空調(diào)設備中，對空氣進行凈化、加熱或冷卻、干燥或增濕等處理。因冷卻空氣時消耗冷量，需用制冷機，空調(diào)設備也可看作是制冷裝置的一種。按照空調(diào)組成和調(diào)節(jié)方式不同，空調(diào)設備可分為集中式和分散式兩種。集中式空調(diào)設備適用于大型車間負壓風機哪家好、劇院、商店或一座樓房、一個建筑群；分散空調(diào)設備又稱空調(diào)機組，每個（或幾個）房間單獨用一臺機組。 　　集中式空調(diào)設備 　設備集中、便于管理，且可使用較大型的機器和設備。集中式空調(diào)設備由空氣處理室、制冷機、通風機、風道和散流器（或誘導器）等組成。其中，空氣處理室是最主要的設備，由過濾器、加熱器和噴霧室等組成，在其中進行空氣的過濾、加熱和噴霧處理等。用水噴霧處理空氣時，可使空氣降溫或升溫、增濕或減濕（依水的溫度和噴霧前空氣的溫度和含濕量而定）。圖1為一般使用的集中式空調(diào)設備的系統(tǒng)圖。在通風機的作用下車間內(nèi)的空氣被吸入空氣處理室，經(jīng)處理后又送回車間。處理空氣用的冷水由冷水機組供給，加熱用的水蒸汽由鍋爐供給。為了減少有害氣體，需要經(jīng)常摻入新鮮空氣。在空氣處理室中空氣的處理過程是隨季節(jié)而變的。夏季車間需要降溫，室外空氣熱而潮濕，被處理的空氣需要降溫減濕。處理過程是使新鮮空氣先與一部分循環(huán)空氣混合，經(jīng)冷水噴霧降溫減濕，再與一部分循環(huán)空氣混合（若混合后空氣溫度偏低時尚需再加熱）后送往車間。冬季車間需要升溫，室外空氣冷而干燥，被處理的空氣需要升溫增濕。處理過程是先將新鮮空氣預熱，并與一部分循環(huán)空氣混合，再用常溫下的水噴霧（稱絕熱噴霧）使之增濕，然后與另一部分循環(huán)空氣混合，經(jīng)第二次加熱后送往車間。春秋季的處理過程依室外空氣條件和車間散發(fā)熱量、濕量的情況而定。夏季噴霧用的冷水可由壓縮式制冷機（用氟利昂或氨為制冷劑）、溴化鋰吸收式制冷機或蒸汽噴射式制冷機提供。 　　空調(diào)機組 　為適應分散式空調(diào)而將制冷機與空氣處理設備組裝在一起的成套設備。它的優(yōu)點是可以滿足不同房間的不同要求，減少風道，運轉(zhuǎn)機動，便于實現(xiàn)自動化。在空調(diào)機組中通常用氟利昂壓縮式制冷機,濕簾冷風機。空調(diào)機組按特性可分為恒溫恒濕機組和冷風機或冷- 熱風機兩類。前者可同時調(diào)節(jié)房間內(nèi)空氣的溫度和濕度；后者只能調(diào)節(jié)溫度。在空調(diào)機組中通常用制冷機直接冷卻法處理空氣，在恒溫恒濕機組中用加入水蒸汽的方法使空氣增濕�？照{(diào)機組大多做成立柜式，故又稱柜式空調(diào)器，但小型空調(diào)機組也可做成其他形式。 　　立柜式恒溫恒濕機組 　它分為上下兩部分（圖2）。上部為空氣處理設備，下部為制冷壓縮機和水冷式冷凝器。室內(nèi)空氣在離心通風機的作用下由中部的風口進入，經(jīng)處理后由上部的風口排出。制冷機采用翅片管式蒸發(fā)器，它裝在空氣的通道中，利用其中氟利昂的蒸發(fā)直接冷卻空氣，并可使空氣減濕。在蒸發(fā)器的上方裝有電加熱器，用來對空氣加熱。同時還裝有加濕器，它用電極加熱器來加熱水并使之蒸發(fā)。蒸發(fā)的水蒸汽進入空氣中即可增加被處理空氣的含濕量。蒸發(fā)器、電加熱器和加濕器在自動控制設備的控制下互相配合，以滿足對空氣處理的要求。 　　冷風機、冷-熱風機 　較大型的冷風機或冷-熱風機通常做成立柜式，其結(jié)構(gòu)和工作原理與立柜式恒溫恒濕機組相似，只是它們不設置加濕器，不能控制被處理空氣的含濕量，因而不能保持恒濕。 　　冷風機中只裝有制冷機，只能對空氣起冷卻作用，故只能用于夏季降溫。 　　冷-熱風機除用制冷機冷卻空氣外，還可對空氣加熱，故還可用于冬季采暖。冷-熱風機按加熱方式可分為電熱型和熱泵型兩種。電熱型冷-熱風機用于冬季采暖時由電加熱器加熱，此時制冷機停置不用。熱泵型冷-熱風機不裝電加熱器，用于冬季采暖時通過一個四通換向閥的作用使制冷機按熱泵工作。此時，原來的冷凝器被用作蒸發(fā)器，原來的蒸發(fā)器被用作冷凝器，并利用制冷劑在冷凝器中放出的熱量來加熱空氣。圖3為立柜式熱泵型冷- 熱風機的工作原理圖。 　　小型冷-熱風機通常做成立方體型，只用于一個小房間，且裝在窗臺上，通常稱為窗式空調(diào)器。這種冷-熱風機也有電熱型和熱泵型(圖4)兩種。用于夏季降溫時需要制冷，此時室內(nèi)換熱器用作蒸發(fā)器，室外換熱器用作冷凝器。用于冬季采暖時通過換向閥的作用使制冷機按熱泵工作，制冷劑在系統(tǒng)中反向流動，室外換熱器用作蒸發(fā)器而室內(nèi)換熱器用作冷凝器。小型冷-熱風機也可做成分置式，把室內(nèi)換熱器從機組中分離出來置于室內(nèi)，而把室外換熱器和制冷壓縮機安裝在室外的陽臺上。 　　參考書目 　清華大學等編：《空氣調(diào)節(jié)》，建筑工業(yè)出版社，北京，1981。 　A.D.Althouse and others，Madern Refrigeration and Air-conditioning，Goodheart-Willcox　Co.，Illinois，1982.
　　由于生產(chǎn)過程中系統(tǒng)煙氣量波動較頻繁，且波動范同較大，為達到調(diào)節(jié)準確、減小對電網(wǎng)的沖擊、節(jié)省能源的目的，在S02風機中采用了高壓變頻調(diào)速技術(shù)。從3個方面論述了變頻調(diào)速的技術(shù)方案的優(yōu)缺點，從高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)的工作原理、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、控制系統(tǒng)組成等方面闡述了高壓 變頻器 的技術(shù)特點．從而論證了高壓 變頻器 在使用中的優(yōu)越性及顯著的節(jié)電效果。 　　近年來．高壓變頻調(diào)速技術(shù)已越來越多的應用在各行各業(yè)，以達到節(jié)約電能、改善電機系統(tǒng)壽命、提高產(chǎn)品質(zhì)量的目的高壓變頻器在全世界的應用比低壓變頻器晚．其主要原岡是受逆變器開關(guān)器件制造水平的制約近十年來．隨著新器件的問世．器件耐壓水平不斷提高．高壓變頻器得到了迅速發(fā)展和廣泛應用[1]。按我國的電壓標準．通常把額定電壓3kv以上的電機稱為高壓電動機．其主要電壓等級為3、6、10kV等，文中將用于這些電壓等級電動機的變頻器稱為高壓變頻器。 應用高壓變頻器的優(yōu)勢 　　某企業(yè)生產(chǎn)裝置中有一臺1400kW、l0kV的S0，風機，其是丁藝流程中的關(guān)鍵 設備 。由于生產(chǎn)過程中系統(tǒng)炯氣量波動較頻繁．且波動范圍較大．如果川傳統(tǒng)的前導可調(diào)機構(gòu)來調(diào)節(jié)風機的流量和壓力，淵節(jié)范圍受到限制．一般在40％～100％．且調(diào)節(jié)線性太差．跟不上工況變化速度，故能耗很高：而用變頻調(diào)節(jié)響應極快．基本與工況變化同步．可滿足工藝的需要，且風機啟動運行平滑，不會對電機、軸承、風機產(chǎn)生較大的沖擊．可達到調(diào)節(jié)準確、節(jié)省能源的目的。 　　根據(jù)異步電動機轉(zhuǎn)速公式：n=60f（1一s）/p，可以看出．轉(zhuǎn)差率s變化不大，可視為恒定，一旦電機制造完成電機極對數(shù)p也是常數(shù)．所以電機轉(zhuǎn)速n與電源頻率f是成正比的。只要改變頻率f，即可改變電機轉(zhuǎn)速．當頻率廠在0～50Hz之間變化時，電機轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)范圍是非常寬的根據(jù)流體力學流量與風機轉(zhuǎn)速的關(guān)系可知．電機功率P與轉(zhuǎn)速n的立方成正比．隨著轉(zhuǎn)速的降低。電機功率以轉(zhuǎn)速的3次方關(guān)系遞減因此隨著電機轉(zhuǎn)速的降低．電機消耗的電能下降幅度很大。可見，使用高壓變頻器對SO2風機調(diào)速的節(jié)電效果將非常顯著．經(jīng)估算．2～3年就可以收回成本。 變頻調(diào)速技術(shù)方案 　　變頻調(diào)速一般有以下3種方案可以實施應用：①高一高方式，即采用10kv（6kv）電壓等級的變頻器，直接由電網(wǎng)l0kV（6kV）供電，電機選用高壓電機；②高一低一高方式，就是先將高壓電源變成低壓電源．采用低壓變頻器變頻后再升壓．電機選用高壓電機；③高一低方式，就是用一臺單獨的 變壓器 ，將l0kV（6kv）高壓降至380V，采用低壓變頻器，用低壓電動機。 　　對比3個方案．使用高一高變頻器．在變頻器故障時可以直接啟動．有定型產(chǎn)品．性能良好，穩(wěn)定可靠，但費用較高：高一低一高方式無定型產(chǎn)品．要重新設計電路，電路煩瑣龐大．要增加兩臺變壓器．費用也較高；高一低方式中變頻器直接使用低壓電源，需要設一臺降壓變壓器當降壓變壓器的容量比較小時，在變頻器故障后，電機不能直接啟動。如果降壓變壓器容量過大．會增加增容費用同時變壓器還有一定的電能損耗從經(jīng)濟的角度出發(fā)．對于800～1000kW以上的風機、水泵等電機．建議采用6kv或10kV直接高一高方式的高壓變頻器：對于40O～800kW的電機．建議采用6kV／660v進線變壓器、660V高壓變頻器及660V電動機：對于400kW以下的電動機．宜采用高一低方案．即采用6kV／380V降壓變壓器．380V級變頻器及380V電動機.在某企業(yè)工程中，S0風機為l400kW．電網(wǎng)電壓為10kV，綜合比較，選擇了直接高一高變頻調(diào)速方案為了充分保證系統(tǒng)的可靠性．變頻器同時加裝工頻旁路裝置。變頻器異常，不能正常運行時．電機可以自動切換到工頻運行狀態(tài)下運行．以保證生產(chǎn)的需要．其一次系統(tǒng)接線圖見圖1。 　　QF為用戶側(cè)高壓開關(guān)柜內(nèi)斷路器，K1、K2、K3為同一柜內(nèi)真空接觸器；QS1、QS2為同一柜內(nèi)隔離開關(guān)，與變頻器配套提供。K2、K1電氣互鎖，以防止高壓工頻電反送人高壓變頻器。 　　在變頻運行時，手動合隔離開關(guān)OS1、OS2，此時高壓變頻器輸出開關(guān)接點允許用斷路器QF合閘。QF合閘后，在DCS（或PLC）上可啟動高壓變頻器，高壓變頻裝置自動合K1、K2真空接觸器。 　　當高壓變頻裝置本體故障（如每相故障單元數(shù)大于2、高壓變頻器功率單元超溫、散熱冷卻風機故障），高壓變頻器自動分開K1、K2，待電機電壓衰減到額定電壓的1O％左右，延時合K3高壓變頻裝置自動切換到工頻繼續(xù)運行．以提高系統(tǒng)的可靠性變頻到工頻切換大約在3s以內(nèi)完成。 　　當高壓變頻器檢測到電機故障（如三相電流不平衡、三相電壓不平衡、過流、過載），高壓變頻器自動封鎖脈沖停止輸出，并跳開真空接觸器K1、K2、K3，同時輸出跳閘接點用于跳開斷路器QF。 高壓變頻器技術(shù)特點 　　目前高壓變頻器的主電路拓撲方面主要有3電平（或更多電平）電壓型高壓變頻器和單元串聯(lián)多電平電壓型高壓變頻器。羅賓康HARMONY系列、國產(chǎn)高壓變頻器多采用單元串聯(lián)多電平電壓型高壓變頻器，現(xiàn)以其為例．闡述高壓變頻器技術(shù)特點變頻器主要由移相變壓器、功率模塊和 控制器 組成[1]。 　�。�1）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)：高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)見圖2，由移相變壓器、功率單元和控制器組成。如：10 kV系列有24個功率單元．每8個功率單元串聯(lián)構(gòu)成一相。每個功率單元結(jié)構(gòu)上完全一致，可以互換。其電路結(jié)構(gòu)見圖3，其為基本的交一直一交單相逆變電路．整流側(cè)為二極管三相全橋．通過對IGBT逆變橋進行正弦PWM控制。 　�。�2）輸入側(cè)結(jié)構(gòu)：輸入側(cè)由移相變壓器給每個功率模塊供電，移相變壓器的副邊繞組分為3組，根據(jù)電壓等級和模塊串聯(lián)級數(shù)，一般由24脈沖系列、3O脈沖系列、42脈沖系列、48脈沖系列等構(gòu)成多級相疊加的整流方式，可以大大改善網(wǎng)側(cè)的電流波形（網(wǎng)側(cè)電壓電流諧波指標滿足IEEE 519一l992和GBT/14549-93的要求）．使其負載下的網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)接近1，無需任何功率因數(shù)補償、諧波抑制裝置。由于變壓器副邊繞組的獨立性．使每個功率單元的主回路相對獨立．類似于常規(guī)低壓變頻器．便于采用現(xiàn)有的成熟技術(shù)。 　�。�3）輸出側(cè)結(jié)構(gòu)：輸出側(cè)由每個功率模塊的U、V輸出端子相互串接而成星型接法給電機供電．通過對每個單元的PWM波形進行重組．可得到階梯正弦PWM波形。這種波形正弦度好dv／dt�。畬﹄娎|和電機的絕緣無損壞．無須輸出濾波器就可以延長輸出電纜長度．可直接用于普通電機。同時．電機的諧波損耗大大減少．消除負載機械軸承和葉片的振動。當某一個功率模塊出現(xiàn)故障時．通過控制使輸出端子短路．可將此單元旁路退出系統(tǒng)．變頻器可降額運行．由此可避免很多場合下停機造成的損失。 　�。�4）控制器：控制器由高速單片機、嵌入式人機界面和PLC共同構(gòu)成 單片機實現(xiàn)PWM控制、嵌人式人機界面提供友好的全中文WINDOWS監(jiān)控和操作界面．同時可以實現(xiàn)遠程監(jiān)控和網(wǎng)絡化控制 內(nèi)置PLC則用于柜體內(nèi)開關(guān)信號的邏輯處理．可以和用戶現(xiàn)場靈活接口．滿足用戶的特殊需要。 　　變頻器可運行于閉環(huán)模式或開環(huán)模式。在開環(huán)模式下．運行頻率南界面設定或通過DCS（或PLC）設定（數(shù)字方式或模擬方式） 在閉環(huán)模式下�？梢栽O定并調(diào)節(jié)被控量（比如壓力）的期望值．變頻器根據(jù)被控量的實際值自動調(diào)節(jié)變頻器的輸出頻率．控制電機的轉(zhuǎn)速．使被控量的實際值自動逼近期望值 控制器可與上級DCS系統(tǒng)直接連接．對變頻器進行啟動、停車、急停、報警或設定運行頻率。 應用效果 　　主要應用效果如下：①使用變頻器后風機可以實現(xiàn)變頻軟起動．避免了起動電流的沖擊．不僅對電網(wǎng)沒有任何沖擊，而且還可以隨時起動或停止；②使用變頻器后，風機的送風量不再需要由風門來調(diào)節(jié)．而是由變頻器通過變頻調(diào)節(jié)風機的轉(zhuǎn)速來實現(xiàn)．調(diào)節(jié)范圍可以從0％～l00％．可以根據(jù)生產(chǎn)需要隨意調(diào)節(jié)風量，減少了不必要的浪費：③變頻節(jié)能運行，節(jié)約了大量能源 使用變頻器后．不再使風機一直處于滿負荷工作狀態(tài)．節(jié)能率非常高：④ 由于高壓變頻器能平滑調(diào)節(jié)電機負載的轉(zhuǎn)速．使之與原來相比在較低轉(zhuǎn)速下運行．從而大大減少了負載以及電機的機械磨損，同時降低了軸承、軸瓦的溫度，有效減少了檢修費用，延長了設備的使用壽命：⑤ 高壓變頻器為高一高電壓源型單元串聯(lián)多電平結(jié)構(gòu)．功率因數(shù)可高達0．95．不僅無需功率補償．還可提高電網(wǎng)的功率因數(shù)．減少了無功損失．減少了線損：⑥系統(tǒng)完善的監(jiān)控性能和高可靠性提高了工作效率．可實現(xiàn)參數(shù)的實時恒定運行．提高了系統(tǒng)運行的安全穩(wěn)定性．減少了檢修和維護的工作量。 　　高壓變頻器的使用不僅能取得顯著直接的經(jīng)濟效益，還具有較好的間接經(jīng)濟效益。從節(jié)能角度看．在SO2風機中采用高壓變頻器調(diào)速．年節(jié)電率能達到30％以上。目前在各行各業(yè)．如火力發(fā)電、城市供水、石油、化工、冶金、水泥等行業(yè)也越來越多的得以應用，應用前景十分廣闊。PLC控制技術(shù)、Profibus總線技術(shù)和高壓變頻技術(shù)的完美結(jié)合．使得集成自動化程度高．運行穩(wěn)定，操作簡單，節(jié)能效果更加明顯。

偉創(chuàng)風機變頻節(jié)能改造方案

貴廠有大量不同功率的風機，均采用百葉閥門（擋風板）來調(diào)節(jié)控制風量，能源浪費嚴重�，F(xiàn)以改造一強210KW的風機為例，作如下方案。          一、基本情況              風機功率210KW，采用百葉閥門（擋風板）來調(diào)節(jié)控制風量，24小時運行。          二、風機的運行情況分析          1.電能浪費     風機功率210KW，擋板的調(diào)節(jié)控制風門。風機的轉(zhuǎn)速恒定，由擋板來控制風量，造成風量的大小與電機輸出功率不成比例，造成大量的能量浪費。          2.對生產(chǎn)工藝中負荷的適應能力差     由于生產(chǎn)負荷在變化，而風門的調(diào)節(jié)也在不斷變化，若風量不穩(wěn)定，變造成風壓的變化，影響到工作效率，造成粉塵的分離效果，影響水泥的生產(chǎn)質(zhì)量。          3.電機起動沖擊電網(wǎng)     電機啟動采用降低起動方式。在啟動過程中起動沖擊高壓額不定期電流的3-4倍，對電網(wǎng)沖擊很大。而且操縱復雜，維護量大，設備故障率高，維護用度高，造成停產(chǎn)損失大。          三、風機系統(tǒng)變頻節(jié)能的特點和效果          1.變頻調(diào)風無可比似的優(yōu)越性     節(jié)能效果明顯。根據(jù)流體力學原理，風機水泵負載的流量Q與轉(zhuǎn)速N成正比，而所需功率P與轉(zhuǎn)速N的三次方成正比。因此當風量小于額定風量時，改變電機轉(zhuǎn)速，其功率明顯下降，具有明顯的節(jié)能效果。          2.風機的效率進步     風機的工作效率由下式計算：     ηp=C1（Q/n）-C2（Q/n）2     式中Q為風量，n為轉(zhuǎn)速，C1C2為常數(shù)     通過風門控風量時，因轉(zhuǎn)速n不變，而流量Q下降，故效率ηp下降，而通過轉(zhuǎn)速控制風量時，風量與轉(zhuǎn)速成正比，比值（Q/n）不變，故效率ηp始終保持最佳狀況。          3.操縱簡單方便，維護量小，風機的工作效率將大為進步。而實現(xiàn)范圍無級調(diào)速，由于轉(zhuǎn)起動，可使電機連續(xù)平滑穩(wěn)定變速。          四、效益分析          1.節(jié)約電費     210KW引風機運行40HZ為例，其工作轉(zhuǎn)速 為額定速 的80%，風機消耗功率為PZ=  0.83Pn=0.512Pn每年按12個月生產(chǎn)期，考慮各種損耗以節(jié)電20%計算。 W=210KW×12×30×24×20%=362880KW.h.     以每千瓦時電價0.5元計算，每年可節(jié)省電費62880×0.5元=181440元          六、投資回報分析     投資回報期計算如下：     一臺280KW按18萬計算     投資回報=節(jié)電效益÷投資本錢=181440÷180000=100%     投資回報周期=12個月÷投資回報率=12÷100%=12個月     以上是以節(jié)能按20%計算，根據(jù)實際節(jié)能率范圍（20%―60%）所以節(jié)能空間很大。以變頻器壽命8年計算，一次投資，長期受益。          七、總結(jié)              對風機改造表明：     1.采用交輪流變頻器對風機水泵進行節(jié)能改造具有結(jié)構(gòu)簡單、改造方便、節(jié)能效果明顯、投資回收期短的特點。              2.使用變頻器后，風機可軟起停、減少設備機械沖擊、延長設備使用壽命、降低設備的維修用度。              3.變頻調(diào)速技術(shù)先進、成熟，進步了設備的技術(shù)含量。

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