森蘭變頻器在化工廠風機上的應用

作者：希看森蘭科技股份有限公司

1引言 變頻調(diào)速技術因具有明顯的節(jié)電效果、方便的調(diào)速方式、較寬的調(diào)速范圍、運行可靠、完善的保護功能等優(yōu)點而被廣泛應用。濟南裕興化工總廠是一家生產(chǎn)硫酸的大型企業(yè)，年用電量巨大。如何節(jié)約電能已經(jīng)成為該廠降低本錢的重要措施。 2送風機變頻改造情況 2.1 改造前狀況 該供風系統(tǒng)采用350kW 380V風機，靠調(diào)節(jié)風道擋板控制送風量以適應生產(chǎn)負荷的變化。由于投建時風機選型較大，出現(xiàn)“大馬拉小車”情況，大部分電能被消耗在風道擋板上，從而使風機效率下降。 該系統(tǒng)在運行過程中還存在一些其他題目: (1) 風道擋板動作遲緩。手動運行時職員操縱不靈活，輕易造成風機振動，很難滿足最佳調(diào)節(jié)品質(zhì)。 (2) 風機擋板執(zhí)行機構故障較多。 (3) 送風機在啟動時，固然采用了自耦降壓啟動方式，但啟動電流仍然較大，電機受到的機械、電氣沖擊較大，經(jīng)常發(fā)生轉子籠條斷裂的事故。 為了解決上述題目，決定對送風機控制系統(tǒng)進行改造，利用電機變頻調(diào)速方法實現(xiàn)送風量控制、電機軟啟動，達到節(jié)能和實現(xiàn)穩(wěn)定控制的目的。 2.2 改造方案簡介 在原電機與開關之間增加一套變頻裝置，并保存了原有工頻回路做旁路，其電路結構圖如圖1所示。 圖1中，變頻器采用成都希看森蘭變頻器制造有限公司生產(chǎn)的SB61G375KW矢量型全能王變頻器，它是該系統(tǒng)的核心。變頻器的輸出電壓為0～380V，輸出頻率為0～400Hz。在實際使用中，變頻器上限頻率設置為50Hz。它由高性能數(shù)字處理器DSP控制，功率元件采用IGBT模塊，具有輸進、輸出波形好，諧波小等優(yōu)點。SB61G375變頻器保護功能齊全，包含了過壓、過流、欠壓、缺相、短路，過熱、瞬時停電保護等，能有效地保護電機及自身裝置，并且可查詢故障時各參數(shù)變化的記錄，大大地簡化了維護的工作量。 變頻器采用高精度調(diào)節(jié)電位器來給定輸出頻率，根據(jù)需要的風量在現(xiàn)場調(diào)速。電位器通過屏蔽線與變頻器控制器連接，并且設置了低通濾波器以進步控制精度。通過Y1端口的輸出頻率信號作為現(xiàn)場監(jiān)控。由于采用了電氣互鎖裝置，使系統(tǒng)不會出現(xiàn)誤操縱等意外事故。 由于該變頻器容量較大，為了減少dv/dt及di/dt對系統(tǒng)的干擾，在變頻器直流側增加了直流電抗器。并在柜體的透風散熱上也采取了不少措施，通過增大進、出風口面積等方法，使變頻器的升溫減到較小的程度，從而保證了該變頻調(diào)速系統(tǒng)的可靠運行。 3送風機變頻改造效益分析 根據(jù)流體力學可知，可從以下公式分析：風機電機的軸功率P與其風量Q、風壓H之間的關系是: P∝Q×H 當電機轉速從n1變化到n2時, Q、H、P之間的關系為: 電機消耗的功率與電機轉速的立方成正比，風機的風量與轉速成正比。當轉速降低時，風機所消耗的電能按3次方比例關系下降。而采用風道擋板調(diào)節(jié)風量時，電機消耗的功率約額定功率的90%，實際利用量較少，相當一部分能量消耗在風道擋板上，能量損失嚴重。 4采用變頻器改造的效果 該系統(tǒng)風機電機為350kW、額定電流629A、2極。原工頻工作時，均勻運行電流530～590A，取550A計算，每小時耗電約317kWh（有功）；在投進變頻系統(tǒng)運行后，均勻每小時耗電207kWh（有功），在變頻器輸進側（電源端）測試，電壓仍為380V，運行電流為280～320A，取300A計算；變頻系統(tǒng)功率因數(shù)取0.93；電價0.5元/kWh。 (1) 每小時節(jié)電 按有功計算，上式結果乘以上功率因數(shù)0.93 40%×0.93≈37% 每小時節(jié)電：317－207＝110(kWh) (2) 年效益 該風機為不停機運行，年運行365天，故年節(jié)電效益為： 365×24×0.9×110×0.5≈43.4(萬元) (3) 投資回收年限 該系統(tǒng)總投資20余萬元，每年收益43.4萬元。所以該項目投資回收年限只有半年；同時進步了生產(chǎn)效率，降低了生產(chǎn)本錢，效益十分明顯。系統(tǒng)使用至今運行穩(wěn)定，從未出現(xiàn)任何故障。 5結束語 該項目的最大意義是節(jié)能。與原有的工頻驅動方式相比，風機效率穩(wěn)定在理想的范圍內(nèi)，電動性能耗大大降低。特別是機組低負荷運行時，效果更明顯。同時進步了可靠性，延長了電機壽命。另外，由于風門全開，減少了風道的振動與磨損，進步了機械壽命。總之，變頻裝置節(jié)能效果好、調(diào)速先進、使用成熟、性能可靠，是理想的節(jié)能項目。

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收錄時間:2011年01月29日 18:07:03 來源:希望森蘭科技股份有限公司 作者:

???? ?? 變頻調(diào)速電機的散熱題目，一般來說，在電機功率小、調(diào)速范圍不大的場合，靠自身的扇葉來降溫，完全可以滿足要求；在電機功率較大、調(diào)速范圍較寬的情況下，就需要額外考慮電機的散熱題目了。 ??? 筆者單位有一臺壓輥電機，其功率為30kW、4極，冷卻方式是扇葉風冷，變頻調(diào)速范圍為10 ~ 60Hz。原來僅靠電機本身扇葉進行散熱，前后端蓋溫度較高，嚴重威脅電機的運行壽命。針對這種情況，筆者做如下處理：拆除電機本身扇葉，利用扇罩，固定安裝一臺小功率（25W，三相）軸流風機，對壓輥電機進行強迫風冷。通過改造，效果很好，電機運行時溫升均在容許范圍內(nèi)�，F(xiàn)推薦給大家參考鑒戒。軸流風機的起動、停止系通過壓輥電機的接觸器一對常開輔助觸點控制軸流風機主回路的 繼電器 線圈來完成的。 相關閱讀:

下文將對偏航控制系統(tǒng)的各機構進行分析：

1、風速儀

風力發(fā)電機組應有兩個可加熱式風速計。在正常運行或風速大于最小極限風速時，風速計程序連續(xù)檢查和監(jiān)視所有風速計的同步運行。計算機每秒采集一次來自于風速儀的風速數(shù)據(jù)；每10min計算一次平均值，用于判別起動風速和停機風速。測量數(shù)據(jù)的差值應在差值極限1.5m/s以內(nèi)。如果所有風速計發(fā)送的都是合理信號，控制系統(tǒng)將取一個平均值。

2、風向標

風向標安裝在機艙頂部兩側，主要測量風向與機艙中心線的偏差角。一般采用兩個風向標，以便互相校驗，排除可能產(chǎn)生的誤信號�？刂破鞲鶕�(jù)風向信號，起動偏航系統(tǒng)。當兩個風向標不一致時，偏航會自動中斷。當風速低于3m/s時，偏航系統(tǒng)不會起動。

3、扭攬開關

扭纜開關是通過齒輪咬合機械裝置將信號傳遞PLC進行處理和發(fā)出指令進行工作的。除了在控制軟件上編入調(diào)向記數(shù)程序外，一般在電纜處安裝行程開關，當其觸點與電纜束連接，當電纜束隨機艙轉動到一定程度即啟動開關。以國內(nèi)某知名公司生產(chǎn)的1.5MW風機為例，當機身在同一方向己旋轉2轉(720度)，且風力機不處在工作區(qū)域(即10分鐘平均風速低于切入風速) 系統(tǒng)進入解纜程序。解纜過程中，當風力機回到工作區(qū)域(即10分鐘平均風速高于切入風速)，系統(tǒng)停止解纜程序，進入發(fā)電程序，但當機身在同一方向己旋轉2.5轉(900度)偏航限位動作扭纜保護，系統(tǒng)強行進入解纜程序，此時系統(tǒng)停止全部工作，直至解纜完成。當風速超過25 m/s時，自動解纜停止。 自動解除電纜纏繞可以通過人工調(diào)向來檢驗是否正常。當調(diào)向停止觸點由常閉進入常開狀態(tài)時，風機自動解除電纜纏繞，此時風力發(fā)電機應不處于維修狀態(tài)，因此自動調(diào)向功能在維修狀態(tài)時無法使用。

4、偏航編碼器

偏航編碼器是一個絕對值編碼器，可以準確記錄偏航位置。因為絕對編碼器由機械位置決定的每個位置的唯一性，它無需記憶，無需找參考點，而且不用一直計數(shù)，什么時候需要知道位置，什么時候就去讀取它的位置。這樣，編碼器的抗干擾特性、數(shù)據(jù)的可靠性大大提高了。

5、軟啟動器

軟啟動器采用三相反并聯(lián)晶閘管作為調(diào)壓器，將其接入電源和電動機定子之間。這種電路如三相全控橋式整流電路，使用軟啟動器啟動電動機時，晶閘管的輸出電壓逐漸增加，電動機逐漸加速，直到晶閘管全導通，電動機工作在額定電壓的機械特性上，實現(xiàn)平滑啟動，降低啟動電流，避免啟動過流跳閘。待電機達到額定轉數(shù)時，啟動過程結束，軟啟動器自動用旁路接觸器取代已完成任務的晶閘管，為電動機正常運轉提供額定電壓，以降低晶閘管的熱損耗，延長軟啟動器的使用壽命，提高其工作效率，又使電網(wǎng)避免了諧波污染。軟啟動器同時還提供軟停車功能，軟停車與軟啟動過程相反，電壓逐漸降低，轉數(shù)逐漸下降到零，避免自由停車引起的轉矩沖擊。

圖1 軟啟動器控制電機的主電路圖

圖1為軟啟動器控制電機的主電路圖，圖2為電機啟動電壓變化曲線，圖三為軟啟動器的接線圖和電氣圖。

圖2 電機啟動電壓變化曲線

圖3 軟啟動器的接線圖和電氣圖

6、偏航機構

偏航系統(tǒng)是由回轉支撐軸承、彈簧阻尼裝置和四臺電機驅動的齒輪傳動機構組成的 。帶有內(nèi)齒的偏航軸承用螺栓連接在塔筒頂部，外環(huán)與機艙座連接，內(nèi)環(huán)與塔架法蘭連接。在偏航系統(tǒng)中驅動機構一般都是由電機加減速機構成，電機是偏航的動力來源，減速機是將電機輸出的高速轉變成低速的機構，那么在一般的偏航系統(tǒng)中偏航剎車部分一般由兩部分組成，一個是安裝在驅動電機后端的電機電磁制動器，一部分是安裝在偏航軸承附近的液壓偏航。偏航時10個剎車盤處于半釋放狀態(tài)，偏航系統(tǒng)壓力約45bar; 自動解纜時剎車盤處于全釋放狀態(tài)。

偏航系統(tǒng)的作用

偏航系統(tǒng)是風力發(fā)電機組特有的伺服系統(tǒng)。它主要有兩個功能：一是使風輪跟蹤變化穩(wěn)定的風向;二是當風力發(fā)電機組由于偏航作用，機艙內(nèi)引出的電纜發(fā)生纏繞時，自動解纜。

偏航控制系統(tǒng)

偏航系統(tǒng)是一個隨動系統(tǒng)，風向儀將采集的信號傳送給機艙柜的PLC的I/O板，計算10分鐘平均風向，與偏航角度絕對值編碼器比較，輸出指令驅動四臺偏航電機（帶失電制動），將機頭朝正對風的方向調(diào)整，并記錄當前調(diào)整的角度，調(diào)整完畢電機停轉并啟動偏航制動。偏航控制系統(tǒng)框圖如下圖所示：

1 　通風機應用中不節(jié)能問題的評述

1.1 　選型設計中常見通病分析

1.1.1 　通風機管網(wǎng)阻力計算不準確的影響

　　實際通風除塵管道壓力損失，由于某些原因都會與計算結果有所不同，這是不可避免的，因而設計規(guī)范中的計算最大允許誤差為10%～15% 。任何忽視這種必要的程序計算，都將對通風機運行效能的發(fā)揮產(chǎn)生重大影響，必須給予高度重視。

　�。�1） 通風機管網(wǎng)阻力計算額定值不準確的原因：管網(wǎng)阻力計算的粗疏和采用阻力系數(shù)不夠準確；不合理的配置系統(tǒng)有效半徑；確定風機進氣條件不真實；選型隨意缺乏應有的準則；施工監(jiān)理忽視施工過程中現(xiàn)場設計變更的影響等。都會使計算結果與實際損耗誤差超過 30% 甚至更多，導致選型的額定性能與實際運行性能不匹配，結果實際運行性能發(fā)生改變。如果計算阻力比實際需要過大時，離心通風機運行引起流量增大，就會使實耗功率顯著增加，其結果是全壓內(nèi)效率降低，還使電機額定功率易超載，存在燒電機的危險，但對筆直傾斜的全壓曲線流量變化影響較小；反之必然引起運行流量減少，實耗功率隨之降低，風機內(nèi)效率下降。與此同時，由于流量減少，引起除塵系統(tǒng)風管內(nèi)流速降低，促使粉塵沉降。這兩種情況都會造成風機長期處于輕載低效不節(jié)能運行狀態(tài)。

　�。�2） 通風機選型全壓額定值不準確的后果：處理高溫爐窯所排出的廢氣，如選型引風機的負壓過大時，會破壞爐內(nèi)正常熱平衡，由于加大了引風量，使爐內(nèi)溫度下降而影響燃燒或加熱，導致熱源損失的能量增加；當引風機排送含塵廢氣，污染源處保持足夠密閉形成的負壓狀態(tài)，能夠有效地防止有害污染物擴散。如風機的負壓過大時，不僅使各點污染源處吸走過多的物料引起增加耗損，還增加除塵管道磨損和增大處理量，使負壓除塵器的料斗內(nèi)棚料，引起卸料困難。為此在運行中被迫停機間斷定時排料；此外，除塵器灰斗下部法蘭盤處若吸入雨水和濕氣還會使灰斗料板結，造成排料堵塞。

1.1.2　 負荷波動的風機型式選擇

　　由于生產(chǎn)過程中工況能源和原料消耗的周期性變化，使爐內(nèi)溫度波動較大。因此引起出爐產(chǎn)生的煙氣量變化達± 20%～30% ，引風機之所以不宜選用前向風機，是因為前向風機的功率曲線陡峭。當管網(wǎng)壓力損失波動增大時，運行中的電機易超載，有被燒毀的危險，故應選用后向風機,負壓風機廠家。

1.1.3 裝機電容量的配備

　　風機選擇配用電機功率裕量不宜過大或過小，過大會造成電機經(jīng)常處于輕載運行，使電機的功率因數(shù)降低，從而浪費電耗；反之會使電機經(jīng)常處于超載運行，導致電機升溫過高，絕緣易老化，使用壽命縮短，與此同時還可能造成難以啟動。

1.1.4 風機連接管不規(guī)范的后果

　　在諸多導致降低風機效率的原因中，風機進出口連接管不規(guī)范，經(jīng)常被視為不重要卻危害極大的因素。往往由于工程設計配置限制，被迫在風機進口裝有直角彎管、單葉插板或蝶閥調(diào)節(jié)以及出口處裝有逆向氣流彎管，結果都會造成風機內(nèi)效率顯著降低。

　�。�1）文獻[1]指出：“用BM75/1200型單吸離心通風機進口直接裝90°彎管時，與通常該型風機產(chǎn)品出廠試驗值相比，前者全壓內(nèi)效率降低12%”。其原因是急變流場使進氣不均勻產(chǎn)生渦流，改變了出廠試驗空氣動力特性的緣故。如果不可避免時，正確連接法應在遠離進口處安裝帶導流片的90°彎管之后，再將風機進氣管加長3～6倍直徑的平直長度。加長平直管后比僅裝轉向導流片還能多節(jié)電18%。

　�。�2）雙吸入離心通風機進口如只裝彎管不裝轉向導流片時，則會引起兩側進風量相差18%，造成對軸承的軸向推力過大，葉輪磨損不均，導致額定風量下降20%，使全壓效率下降，浪費了電能[2]。

　�。�3）離心通風機出口管的安裝設計，只要注意做到按葉輪離心旋轉方向，用順向氣流彎管取代逆向氣流彎管。

　　（4）軸流通風機的進、出口連接管和擴散器的效率，安裝設計不規(guī)范都會使內(nèi)效率降低。

1.1.5　 不同型式通風機的合理啟動

　　離心通風機要求系統(tǒng)全關閉空載啟動；軸流通風機要求系統(tǒng)全開啟有載啟動；高溫風機在常溫條件下啟動時，由于空氣受熱體積膨脹，密度變小，風機產(chǎn)生壓力低，所需功率比常溫風機小很多，因此常溫條件下啟動應將系統(tǒng)全關閉空載啟動。

1.1.6　 正確對待通風機的聯(lián)合工作

　　通風機并聯(lián)與串聯(lián)工作時，由于風機性能要有所降低，運行工況復雜，因此一般盡量不采用。并聯(lián)優(yōu)先使用雙吸入風機，因兩臺并聯(lián)系統(tǒng)的壓損過大時，起不到增加流量的作用。并聯(lián)多臺風機公用一臺大型組合袋濾室時，對應袋濾室也應封閉，分隔成并聯(lián)系統(tǒng)進行過濾。

　　只有系統(tǒng)風量小，而壓力高時，串聯(lián)風機才是合理的。常見串聯(lián)兩臺相同型號離心通風機的除塵器系統(tǒng)，一臺載塵的風機進口管網(wǎng)負壓輸送，經(jīng)除塵器凈化后再串聯(lián)另一臺不載塵的風機進口管網(wǎng)負壓輸送排至大氣。這兩臺串聯(lián)風機的實際效率和實耗功率均不相等，不如采用兩臺不載塵的風機串聯(lián)工作性能好。在以往許多工程中均有采用并聯(lián)或串聯(lián)風機的應用實例，但并沒有現(xiàn)場實測去驗證實際效率如何，值得引起重視和糾正。

1.1.7 　風機進氣溫度確定虛高導致性能降低

　　高溫爐窯廢氣處理的除塵風機選型時，因選型確定進口氣溫不確切，而采用瞬時最高氣溫或大量漏風，引起急劇溫降或盲目提高氣溫，造成實際運行中氣溫低于選型氣溫較多，結果造成運行風機內(nèi)效率降低和功率增大，導致設計額定流量減少。例如某電解鋁廠選用Y4-73型引風機，tj=200℃，ηtf=83% ，實際運行tj=100～150℃時，估計全壓內(nèi)效率只有30%～40% ；又如當高溫輸氣管道采用磚砌，砼等材料的氣密性較差，造成滲進冷風量達30%～50%，從而使管內(nèi)氣溫下降過快，使風機運行的全壓降低，流量和電耗增大，繼而導致污染處設計抽風量減少30%。

1.1.8　 濾袋單室過濾風量的劃分不宜過大

　　除塵系統(tǒng)的多室組合結構的袋濾室（又稱袋房）,負壓風機外框，常用逐室中斷濾塵操作進行清灰作業(yè)，一般單室過濾風量（也是輔機清灰風機的風量）不宜超過每臺主風機風量的20%，這樣就不會導致運行中主風機內(nèi)效率下降。由于過濾的過程中始終有一個單室濾袋組輪流在停風（停止過濾）進行清灰。因此停風單室的多余風量引起其它室增加，導致系統(tǒng)阻力增加，結果造成主風機風量減少，全壓內(nèi)效率下降。

　　云南水口山礦務局杜式劍的設計實踐1988年經(jīng)驗總結提出：“單室收塵過濾面積以不超過500m2為佳；第三鉛冶煉廠新濾袋反吹清灰面積占總過濾面積的4%，使有效過濾總面積提高到95%以上。但是單室過濾面積過小，會使清灰機構復雜化，或過分延長清灰周期達不到清灰效果”。大型多室袋濾房，設多臺清灰風機既可使主風機和清灰風機均達到節(jié)能，又能提高有效過濾總面積，同時也有利于自動控制。

　　國外一些風機公司在供貨的同時，要求用戶提供例如風機進、出口連接管的合理配件訂貨圖，無疑這是一種能有助于通風機高效率運行的有效方法。

1.2 　載塵對通風機特性的影響及應用分析

1.2.1　 載塵對通風機特性的影響

　�。�1）粉塵對風機特性線的影響

　　文獻[4]證實，通風機的流體載塵對風機的全壓曲線走勢無影響，由于風機載塵濃度和粉塵流量的影響，因而載塵風機實耗功率增大了。當兩種氣體含塵濃度不同流量相同比較中，風機載塵的功率曲線與風機清潔空氣的功率曲線相比，前者走勢明顯上移使功率增大，與此同時載塵風機的全壓效率曲線與清潔空氣的全壓效率曲線相比，前者走勢顯著下降而效率降低。

　�。�2）粉塵對流體阻力的影響

　　由于流體載塵使管網(wǎng)壓力損失增加，導致流體載塵使筆直傾斜的管網(wǎng)阻力特性線與無變化的載塵風機全壓曲線相交點左移。與此同時載塵風機功率曲線平行在清潔空氣功率曲線之上，致使載塵風機實耗功率不足而迫于減少，使效率下降，最終運行結果導致額定流量顯著減少。

　　（3）功率與壓力損失的附加問題討論

　　文獻[4]還提出了載塵風機增加功率與管網(wǎng)阻力附加值，筆者認為的欠缺說明載塵量數(shù)據(jù)的試驗，也沒有表明定量試驗數(shù)據(jù)結果，只能作為定性說明。

　　此外20世紀50年代的前蘇聯(lián)《暖通設計手冊》和日本的井伊谷鋼一主編的《濾袋除塵手冊》（1976年）中，鈴木昭明指出：“除塵工程輸氣管道設計的含塵濃度在30g/Nm3以下時，除塵管道壓力損失的影響可忽略不計”。

　　筆者認為：通風機在管網(wǎng)中工作時，由于葉輪轉速、風機導流器可調(diào)葉片或進口導葉節(jié)流調(diào)節(jié)、輸氣溫度、大氣壓力的改變，因此引起通風機特性線改變。但是試驗和實踐證明：輸氣含塵濃度Fjd>30g/Nm3的高載塵流量的增加會使通風機特性線發(fā)生急劇改變。

1.2.2 　引進英國技術生產(chǎn)高溫風機的節(jié)能驗證

　　（1）四平鼓風機廠于1984年從英國豪登公司引進BB24、BB50型兩個系列的單吸和雙吸高溫離心通風機制造技術，葉輪為后向單板形，差動導葉和耐磨損[5]，該廠生產(chǎn)的單吸高溫（載塵）風機產(chǎn)品性能節(jié)能驗證比較見表1。


　�。�2）重慶通用機器廠從英國豪登公司引進

　　W6-29、W6-39型兩個系列的單吸和雙吸高溫風機制造技術，葉輪為后向葉片，差動導葉調(diào)節(jié)、高強度及耐磨損[3]，該廠生產(chǎn)的高溫載塵風機產(chǎn)品性能節(jié)能驗證比較見表1；該廠20世紀80年代生產(chǎn)的FW9-2×35型前向葉片雙吸入離心通風機[6]，用于水泥窯尾收塵的節(jié)能驗證比較見表1。

　　（3）北京風機二廠生產(chǎn)的用于水泥窯尾高溫風機單、雙吸4個系列，其中WDHZ型系列單吸高溫（載塵）風機[3]，其性能節(jié)能驗證比較見表1。

1.2.3　 對引進技術生產(chǎn)集塵風機的討論

　�。�1）首先明確通風機產(chǎn)品試驗的空氣動力性能，給出繪制特性線或性能曲線的通風機輸氣介質(zhì)是在標準狀態(tài)的清潔空氣；引風機和除塵風機為氣溫指定狀態(tài)的微量含塵的煙氣。

　　（2）引進英國高溫風機載塵的技術說明中：“BB50系列tj=20℃時，空氣效率≥75%～81%；BB24系列tj=20℃時，空氣效率≥80%～84%，該產(chǎn)品是提供水泥爐窯的高效節(jié)能風機。在含塵量較大，磨損較嚴重的條件下使用。其綜合性能在世界同類產(chǎn)品中處領先地位，具有80年代世界先進水平”[5]。

　　高溫風機載塵 Fjd=30～35g/Nm3時，性能表中沒有說明全壓內(nèi)效率為多少，筆者驗證qh/P=220～477時，風機載塵耗電量是非載塵的2～5.6倍，而載塵處理風量是非載塵風量的0.2～0.5倍。因此不能用空氣效率代替載塵風機效率。另外，重慶廠引進技術的產(chǎn)品中，其低含塵量的載塵風機電耗仍然很高，當Fjd=0.15，0.2，0.9g/Nm3時，耗電量P/qh=2.45 ，1.65，3.86kW/（km3·h-1），分析其耗電大的原因可能由于葉輪忽視應用高強度材料，為了“形態(tài)強化”與“熱弱化”而過多補焊加強件，引起葉輪質(zhì)量和轉動慣量劇增及氣流增加阻力所造成的結果。

　�。�3）我國工業(yè)硅和鐵合金礦熱電爐的超微細硅粉收塵，吉林臨江硅鋁合金廠[7]于2001年從挪威鐵合金ELKEM ASA 公司引進除塵工程回收微硅粉副產(chǎn)品所用設備的增密裝置和大型組合正壓袋濾室。它是除塵過濾回收工程的核心技術，其新型濾袋為特氟綸/玻纖組合的超薄覆膜過濾材料。它是現(xiàn)代過濾技術中超微細粉塵煙氣凈化的新穎技術。其特點濾袋采用“表面過濾”技術，不同于常規(guī)使用“深層過濾”技術。因兩種過濾機理與清灰方式不同，應認真總結“表面過濾”應用中秘密專門技術。但是工程設計效仿ELKEM ASA公司正壓濾袋引風機載塵，采用國產(chǎn)并聯(lián)4臺Y6-49型高溫風機載塵很不可取，值得研究。

1.2.4 　日本改造低效集塵風機的節(jié)能效果[8]

　　德永健二載文指出：在日本鋼鐵、水泥、造紙、電爐廠的集塵引風機，使用中已有用高效葉輪改裝百余臺低效（54%～68%）風機的實例。20世紀80年代前后將集塵風機改裝為三元流動的全部焊接制造的葉輪，葉輪以20個葉片，β2A=90°為標準型。當需要小升壓能力時，則β2A=75°等改進措施。生產(chǎn)現(xiàn)場施工日期以3～4天為期限，有的一日施工完畢一臺，經(jīng)技術改造運行檢測結果有明顯的節(jié)能效果。筆者驗證流量改造前后由200～450（m3·h-1）/kW提高到250～720（m3·h-1）/kW，耗電量由5～2.3kW/（km3·h-1）降到4～0.83kW/（km3·h-1）。在某鋼鐵廠以每臺100kW到8500kW近20臺。葉輪改裝后從而共節(jié)電5800kW·h，提高風機效率20%～33%，節(jié)約用電20%。例如燒結機的雙吸主引風機改裝后的效率由68%提高到85%，引風機2300kW/臺的節(jié)電500kW，3300kW/臺的節(jié)電950kW，8500kW/臺的節(jié)電660kW，5800kW/臺的節(jié)電750kW；當轉爐引風機的效率由64%提高到83.5%，3400kW×3臺的節(jié)電650kW×3臺；當鍋爐用引風機的效率由60%提高到85%時，650kW×2臺的節(jié)電185kW×2臺；當電爐引風機的效率由54%提高到81%時，370kW/臺的節(jié)電 100kW。

　　總之日本節(jié)能技術改造對象是功率過大，風機效率很低的載塵風機。但是并沒有說明風機進氣含塵量，水泥廠回轉窯改裝三元流動葉輪節(jié)能效果也沒有列舉。筆者從日本1976年11月井伊谷鋼一主編的《濾袋除塵手冊》中查到鋼鐵廠各車間通風機爐外機械排煙粉塵含量Fjd<20g/Nm3 （0.5～15g/Nm3 ） , 其中燒結機尾含塵量為 Fjd=10～13g/Nm3，但是水泥廠的窯內(nèi)排塵量為Fjd=20～80g/Nm3 。

　　20世紀80年代西歐盛行持續(xù)多年的這種高溫風機載塵，自稱高效節(jié)能世界領先，筆者認為言過其實，至今也未見到試驗報告資料和節(jié)能效果顯示。建議對這種不節(jié)能產(chǎn)品應清理。雖然引進國外的風機制造新技術，是發(fā)展和提高風機節(jié)能產(chǎn)品的一條重要途徑，但是對引進新技術，應首先公開透明，組織專題進行消化吸收和技術經(jīng)濟論證，避免盲目或重復引進不節(jié)能技術。在移植和嫁接外國高新技術的同時，也要結合國情因地制宜地發(fā)揮自主創(chuàng)新能力，合理開發(fā)采用適用技術使其國產(chǎn)化。

1.2.5 　載塵風機與非載塵風機的識別

　　凡是生產(chǎn)工藝塵源設備散發(fā)的粉塵，為防塵要求，設密閉的負壓系統(tǒng)，輸送常溫或高溫氣體，風機進氣管網(wǎng)載塵配置在除塵器之前吸塵（非壓送式）系統(tǒng)的通風機，當Fjd>30g/Nm3 時稱載塵風機，又稱集塵風機；當Fjd<30g/Nm3 時稱排塵風機。

　　凡是通風機進氣管網(wǎng)配置在除塵器之后，當Fjd≤200mg/Nm3，輸送常溫或高溫氣體的除塵系統(tǒng)的引風機稱非載塵風機，又稱除塵風機。

1.2.6　 除塵風機的應用問題

　　除塵風機或引風機的進氣介質(zhì)條件，在風機產(chǎn)品樣本和風機手冊中[3，5-6] ，有明確要求氣溫指定狀態(tài)（120～250℃ ）的限制和必須加裝除塵器的除塵效率大于85%。在此前提下能達到給定示出的風機內(nèi)效率，否則無法保證。建議今后不再使用除塵效率大于85%的限制，因收塵效率由99%降到90%，則排放粉塵量將增大10倍，故應改為除塵引風機進氣條件宜用于不論輸送生產(chǎn)原料、半成品物料、任意燃料的顆粒粉塵均小于200mg/Nm3 。但有些風機廠和用戶誤認為除塵風機作為載塵是當然的，只不過是磨損加劇，影響使用壽命而已，事實證明這是一種誤解。

1.2.7 　解析國外試驗集塵風機為何不報載塵量

　　引風機載塵在實際運行中，由于生產(chǎn)周期性變化的工藝設備，不論冷、熱加工過程中產(chǎn)生的煙塵濃度和溫度都在變化。因此引起除塵系統(tǒng)壓力脈動和流量陣發(fā)性波動，從而導致引風機性能極不穩(wěn)定運行；又因處理各種工藝氣體中，粉塵的種類和形態(tài)繁多、物性各異、粒度分布廣；在輸氣管內(nèi)的氣體壓力場、溫度場、速度場及濃度場的多變因素較大；科學試驗仍缺乏粉塵同時快速取樣與快速分析的方法和手段。所以使日本鋼鐵廠現(xiàn)場和前蘇聯(lián)試驗室都不能連續(xù)測得準確載塵量的結果，由于試驗測得的數(shù)據(jù)缺乏再現(xiàn)性，無法準確報道載塵量結果。

1.3 　引風機高溫載塵進氣條件的討論

1.3.1　 通風機的進氣條件

　　一般用途通風機是以標準進氣狀態(tài)的空氣（不含腐蝕性）、進氣溫度tj≤80℃、含塵量Fjd ≤100mg/Nm3, 無粘性和無纖維物質(zhì)的空氣為對象而進行產(chǎn)品設計和制造的。

　　高溫風機分載塵和不載塵兩種。單純高溫風機的氣體含塵量及硬質(zhì)顆粒不大于 150mg/m 3[3] 。

1.3.2　 高溫廢氣引風機的進氣條件

　�。�1）高溫爐窯熱運行設備的密閉式爐內(nèi)機械排煙所用引風機進氣介質(zhì)條件為t=450～950℃,最高t=1200～1400℃，含塵濃度達Fd=30～130g/Nm3。

　�。�2）高溫爐窯熱運行設備的半密閉式爐外機械排煙所用引風機進氣介質(zhì)條件為t=50～300℃，含塵濃度Fd≤30g/Nm3。

　�。�3）熱處理工藝設備，如各種加熱爐、退火爐，必須使爐內(nèi)高溫氣體的對流閉路循環(huán)達到均溫，所用的循環(huán)風機進氣介質(zhì)條件為運行溫度500～700℃或750～1050℃，含塵濃度Fjd ≤150mg/Nm3，這種高溫風機不存在外排廢氣處理問題。

1.3.3 　高溫廢氣的處理及其程序

　　高溫廢氣處理系統(tǒng)的煙氣溫度越高，體積越大，使系統(tǒng)工況處理風量越多，致使通風設備龐大；反之若處理煙氣溫度越低，則系統(tǒng)工況處理風量減小，使系統(tǒng)通風設備也變小型化，但其冷卻裝置卻需增大，而處理煙氣溫度過低會引起高溫煙氣露點的形成。為此，一般高溫煙氣處理后的終溫控制在180～300℃之間。

　�。�1）高溫氣體問題，70年代D·W·Spaitt等人得出：從技術經(jīng)濟上論證290～390℃時是高溫纖維過濾材料的實際最大溫度范圍；從節(jié)能觀點出發(fā)，認為處理后溫度為300℃時是最經(jīng)濟的[9]。

　�。�2）美國GCA公司的C.E.Billings和J.E.Wilder試驗研究后發(fā)表過許多成果報告，其中在《袋濾器技術手冊》中指出：纖維過濾器在低溫氣體小于300℃時收集粉塵的除塵過濾效率常高達99.9%～99.99%[9] 。

　　（3）工業(yè)廢氣處理應有必要的程序，我國按既定的《工業(yè)污染物排放標準》和節(jié)能政策，首先將高溫氣體余熱充分再利用或冷卻處理；接著把廢氣中的粉塵凈化回收；最后用引風機進氣低溫和微量含塵直接達標排放。這是最經(jīng)濟的凈化流程程序，必然使通風機達到節(jié)能、經(jīng)濟、穩(wěn)定高效運行，也是通風機應用研究的發(fā)展方向。

1.3.4 　高溫廢氣的冷卻與粉塵凈化回收

　�。�1）高溫氣體冷卻裝置

　　高溫煙氣有4種冷卻方式：間接水冷卻、直接水冷卻、間接空氣冷卻及直接空氣冷卻。

　　常用的有：在300℃以上時考慮余熱利用，采用間接水冷；一般煙溫在200℃以下時采用直接空冷，經(jīng)濟有效的只有這兩種選擇。

　　① 間接水冷卻：利用水間接冷卻，用金屬做水冷夾層，通過管壁傳熱給流動的冷水帶走熱量。常用設備有冷水套管和水冷式熱交換器。其中水冷套管簡單，由于傳熱效率低所需傳熱面積大而很少應用；水冷式熱交換器的傳熱效率高，設備和運行費較低，常用在初溫300℃以上的余熱利用。

　�、� 直接空氣冷卻：用常溫空氣稀釋冷卻（摻冷風），混合段要求有足夠長度，并設測溫儀表，缺點是不適用煙溫較高時，因冷卻煙氣所需空氣量很大，所以只能適用于煙溫在200℃以下。

　�。�2）粉塵的凈化回收

　　一般高溫爐窯煙塵凈化的引風機進氣，可以不載塵Fjd≤200mg/Nm3，也可以低濃度載塵Fjd<30g/Nm3。水泥窯的排塵濃度達20～80g/Nm3 ，新疆水泥窯達120g/Nm3 。根據(jù)1977年統(tǒng)計美國運行的385臺水泥回轉窯中有1/3在窯尾預熱器出口溫度375～425℃，最高500℃，直接裝設了預收塵器和袋濾器或靜電收塵器。從而使引風機進氣裝在除塵器之后不載塵，收塵效率達99.9%，濾袋平均壽命為2～4年。

1.3.5 　高溫風機使用中的弊病

　　（1）國產(chǎn)耐300～700℃的高溫風機[3]，不經(jīng)處理的高溫煙塵直接通過引風機，如風機水冷系統(tǒng)冷卻裝置斷水等控制失效時，可引起主軸、軸承的變形，破壞葉輪旋轉的動平衡而引發(fā)振動，故緊急事故發(fā)生率較高。

　　（2） 高溫風機的啟動，當溫差很大時，如不認真對待，電機易超載，有被燒毀的危險。

　�。�3） 高溫除塵系統(tǒng)輸氣管道氣密性較差，若漏風率超過20%時，使管內(nèi)氣溫下降過快，氣體中水份易結露，使粉塵粘在葉輪上，都會導致風機運行的全壓和內(nèi)效率均下降；與此同時運行風量和實耗功率均增大，繼而使吸風點源的通風效果變差。

　�。�4）由于氣體的粘度隨溫度的增高而增大，輸氣管道和濾袋的壓力損失直接與氣體的粘性成正比。因此高溫輸送氣體時，使管網(wǎng)阻力增加，引起風機額定風量和功率不足，導致通風機內(nèi)效率降低。

　�。�5）高溫除塵系統(tǒng)應用正壓大型組合袋濾器（室）時，熱脹冷縮比較頻繁。實踐證明：當溫度波動范圍超過200℃時，袋濾器箱體的線膨脹達40～50mm，這種頻繁的熱沖擊將會影響箱體的氣密性和收塵正常作業(yè)；當輸氣正壓操作的袋室過濾有毒氣體和粉塵時，需要設計隨箱體滑動而又不漏風的密封結構要耗費過多的鋼材。

　�。�6）高溫風機投入熱運行后，由于風機葉輪強度不足與鑄件或焊接件沒有消除內(nèi)應力時，都會產(chǎn)生熱態(tài)反復振動；當運行中溫度的急劇變化，引起風機軸的變形，將造成葉輪不平衡引起振動；又如熱運行中突然停止運轉時，使溫度急劇下降，再開動時也產(chǎn)生振動。

　　實施高溫廢氣煙塵中的先行余熱再利用與凈化收塵，不但達到節(jié)能目的，并且處理后低溫氣體還能提高除塵的纖維過濾效率；與此同時風機進口低溫tj≤300℃和微量含塵Fjd≤200mg/Nm3又是提高風機內(nèi)效率的有效途徑。

　　輸氣不載塵的引風機制造中可免去耐磨材料及防磨措施；風機低溫輸氣又是變流量調(diào)節(jié)的軸流式或離心式通風機均可采用無級調(diào)速的外旋電機。它具有機電合一、結構緊湊、高效、振動小以及運行中遠程調(diào)節(jié)方便的優(yōu)點�？傊�引風機可實現(xiàn)低溫、微量含塵，達到一舉多得。

2 　通風機的節(jié)能技術措施

2.1　 通風機選型設計的節(jié)能原則

　�。�1）落實控制溫室氣體排放

　　除塵系統(tǒng)各分支管風量負荷要對稱配置，以利管網(wǎng)阻力平衡；系統(tǒng)水平和垂直管道鋪設必須使通風機站配在管網(wǎng)中心處于對稱位置，可使系統(tǒng)有效輸氣半徑縮短，以利擬選的通風機額定壓力減低；高溫氣體的余熱再利用，使風機進氣達到tj≤300℃，既有效地降低了風機的風量負荷，又能節(jié)約電耗。最新國際保護環(huán)境指令，推翻以往確定工藝設備排風量越大越好，而是向大氣限制排放量。

　�。�2）強化節(jié)能與高效利用

　　除塵管道降低經(jīng)濟流速。簡化煙氣凈化與除塵過濾工藝流程，只設兩級粗凈化和細凈化，從而達到使氣固分離或氣體凈化的合計管網(wǎng)壓力損失不超過系統(tǒng)總壓力損失的一半，達到節(jié)能和預防管道堵塞。

　　引風機進口裝在除塵器之后，使通風機進氣不載塵Fjd≤200mg/Nm3，從而提高風機內(nèi)效率。

　　大流量通風機應采用高效雙吸入離心通風機，取代使用多臺并聯(lián)小型風機，達到提高風機運行效率；采用高效三元流動葉輪等新技術，可節(jié)約用電10%～20% ；采用可調(diào)的外旋電風機，可節(jié)約用電30%。

　�。�3）超微細粉塵的氣固分離

　　塵源粉塵粒徑小于10μm占80%以上的除塵，袋濾器可采用杜邦公司生產(chǎn)的超細膨體聚四氟乙烯，商品名Tefon，超薄覆膜過濾機理為“表面過濾”新技術。

2.2　 制訂通風機節(jié)能經(jīng)濟運行規(guī)程

　�。�1）企業(yè)生產(chǎn)過程中，對已有通風工程設計的通風除塵系統(tǒng)不宜隨意改變，以防造成系統(tǒng)阻力變化，使管網(wǎng)提高流速和增加管網(wǎng)壓力損耗，這將會引起性能改變，使其風機內(nèi)效率降低。

　�。�2）加強完善通風系統(tǒng)的技術管理和設備定期維修，盡力維護管網(wǎng)的氣密性，倘若負壓管段漏風率超過20%，將會造成風機性能改變，使風機運行的全壓值和內(nèi)效率均下降，風量和實耗功率增大，導致污染點源處抽風量減小，使通風效果變差。

　�。�3）防止除塵管道堵塞。除塵風機運行要早開晚關，應將風機與工藝設備連鎖控制。常溫下的除塵風機應在工藝設備開動前啟動風機，而風機停運應在工藝設備停止操作運行后5～10min關閉；當風機運行中出現(xiàn)事故停車或搶修，與此同時應用壓縮空氣吹管及時清理管道內(nèi)的降塵，以防多次沉積造成堵塞，影響系統(tǒng)正常運行。

　�。�4）防止輸氣高溫急劇下降，導致風機額定性能下降，應設連續(xù)監(jiān)測氣溫變化的儀表。為保持負壓輸氣管的氣密性，必須經(jīng)常維護和定期檢修。

　　（5）根據(jù)生產(chǎn)工藝產(chǎn)能變化，應隨時監(jiān)視工藝生產(chǎn)的原料和能源消耗異常變化，所引起的除塵系統(tǒng)風機進氣狀態(tài)的改變，要及時采取影響風機性能下降的補救應對措施。

　�。�6） 按通風系統(tǒng)管道的使用年限：一般通風系統(tǒng)為20年；一般除塵系統(tǒng)為10年；排除腐蝕氣體或磨琢性粉塵的系統(tǒng)為5年。所以應加強技術管理和計劃維修管理，做到定期局部檢修或全部更換。

2.3　 提高使用通風機的運行效率

　　1979年全國工業(yè)風機用電量約為300億kW·h，1981年補充調(diào)查[10]，我國風機電耗的工廠大宗用戶其中有：燃煤發(fā)電廠的風機用電量占全國工業(yè)風機用電總量的24%；化肥廠占19%；水泥廠占15%；煤礦采煤占11%；紡織廠占9.8%；工業(yè)鍋爐與采暖鍋爐占6.5%；鋼鐵廠占3.3%；有色彩冶煉廠占1.7%。

　　通風機運行效率是評價節(jié)能效果指標的主要依據(jù)，國家曾指令規(guī)定：“凡是……通風機、鼓風機的（使用）效率低于70%，必須分期分批地予以改造或更換”。

　　由于工業(yè)生產(chǎn)過程中，風機運行管理不善，生產(chǎn)工藝不斷提高產(chǎn)能，使風機進氣條件改變效率降低，舊風機待改造或更換，導致生產(chǎn)使用中多數(shù)風機實際運行效率達不到70%，風機效率很低。全國仍在使用的低效風機估計有100萬臺以上。所以對上述大宗用戶必須將原低效風機的運行效率提高20%以上，而節(jié)能風機處于低效運行的效率提高10%以上�？傊�只有通過風機節(jié)能技術改造，才能達到將使用通風機實現(xiàn)降低電耗20%～30%。

3　 結論

　　（1）通風機應用在有色冶金工業(yè)中，是煙氣凈化回收工程的主要設備之一。它在提高金屬回收率，資源利用擴大用途，改善生產(chǎn)過程作業(yè)的勞動衛(wèi)生條件，預防職業(yè)病和減少環(huán)境污染起到主導作用。

　　（2）通風系統(tǒng)的管網(wǎng)壓力損耗計算是必要的程序，通風機的正確選型與加強高效運行管理是最佳的節(jié)能措施。通風機應用中切實克服所產(chǎn)生的常見通病，必將達到通風機節(jié)能和正常穩(wěn)定高效運行。

　�。�3）通風機進氣載塵實踐證明：輸氣含塵濃度Fjd>30g/Nm3的高載塵流量的增加，會使通風機特性線發(fā)生急劇改變，風機載塵耗電量是非載塵的2～5.6倍。

　　（4）日本的老廠技術改造低效集塵風機，改裝三元流動葉輪進氣，半密閉式爐外機械排煙的含塵量小于30g/Nm3有明顯節(jié)能效果，節(jié)約用電20%。所以國內(nèi)老企業(yè)節(jié)能技術改造或更換使用中的低效舊風機，與開發(fā)研制節(jié)能新產(chǎn)品，以及加強風機運行的技術管理是通風機節(jié)能的根本措施。

　�。�5）高溫含塵廢氣處理程序，首先應將高溫氣體余熱利用或冷卻；然后把粉塵凈化回收，使氣固分離設備的合計阻力損失，不應超過系統(tǒng)總壓力損失的一半；最后使引風機進氣tj ≤300℃ ,Fjd<200mg/Nm3，這是最經(jīng)濟的凈化流程程序，必然使通風機達到節(jié)能、經(jīng)濟、穩(wěn)定高效運行。

　�。�6）大流量高效雙吸入離心通風機的研制應擴大應用品種，取代多臺并聯(lián)風機的使用。但是雙吸入離心通風機安裝設計的風機進、出口連接管必須規(guī)范，否則影響風機運行效率。

　�。�7）國內(nèi)水泥廠已選用四平、重慶、北京風機二廠的高溫風機載塵，應結合實際情況，進行實測運行效率后，再考慮改變凈化流程程序和載塵風機結構節(jié)能技術改造。

　�。�8）建議風機專業(yè)行業(yè)系列標準中有關標準應修訂和補充：

　�、� 通風機通用技術條件中，包括通風機、引風機、除塵風機、高溫風機、高溫循環(huán)風機、排塵風機（指Fjd<30g/Nm3）等風機的進氣工作條件（介質(zhì)溫、濕度，粉塵含量等）；

　�、� 通風機使用經(jīng)濟運行規(guī)程；

　�、� 通風機使用運行效率的現(xiàn)場快速測定法；

　�、� 通風機廢氣排放量現(xiàn)場測定法；

　　⑤ 通風機使用電能利用率現(xiàn)場測算法。

　　（9）風機行業(yè)欲引進外國新技術應結合國情，并公開透明地組織專題進行消化吸收和技術經(jīng)濟論證，做到確切適用地滿足國內(nèi)市場的需求。在移植和嫁接外國高新技術的同時，也要因地制宜地發(fā)揮自主創(chuàng)新能力，合理開發(fā)適用技術使其國產(chǎn)化。

　　（10）國際上現(xiàn)代化工藝設備已向大型化發(fā)展，同時要求通風機也應向大型化轉化，便于集中控制和管理以及降低豬舍通風設備經(jīng)營費用。工程設計不要誤解為工業(yè)廢氣處理排放越多越好，而是向大氣限制排放量。





高效節(jié)能低噪聲的JK系列礦用局部扇風機（簡稱局扇），是根據(jù)冶金、有色、黃金、化工、建材和核工業(yè)等各類非煤礦山局部通風的需要設計的，適用于各種規(guī)格斷面的井巷掘進通風、采場和電耙道引風、無底柱分段采礦法進路通風、其它局部通風以及某些輔助通風。也可用于隧道施工、地下工程施工等需要用風筒送風的場合通風。
JK系列局扇的設計，綜合考慮了各類局部通風作業(yè)面所需的排塵排煙風量、風筒送風距離、常用風筒規(guī)格、風阻值，以及礦井內(nèi)的使用條件等。JK系列局扇分為單級工作輪JK-1、雙級工作輪JK-2和對旋運轉DJK等三類。其中JK40系列局扇和DJK50系列對旋局扇可以直接安裝在巷道底板上，也可以懸掛安裝在巷道的幫壁上或頂板下。
JK系列局扇具有以下特點：
（1）運轉效率高。單級和雙級工作輪最高全壓效率分別為92%和83%，對旋型最高全壓效率為85%，比原JF系列局扇提高20%-30%，具有明顯的節(jié)電效果。
（2）規(guī)格齊全，適應性強。局扇的風量和全壓的值有各種不同的組合，送風距離從80米到600米不等（串聯(lián)運用送風距離可達1200米以上），可滿足用戶各種不同的需要。
（3）體積較小，重量較輕，移動靈活方便。在其性能與JF系列局扇基本相同時，體積減小20%—30%，重量減輕20%—30%。
（4）噪聲較低。在空曠場合實測JK№.4局扇的噪聲不超過86db(A)。如果用戶對局扇的噪聲有特殊要求，我廠可配套消聲器，請在訂貨時作出說明。
DJK系列局扇的電機均為2極，其轉速為2860-2930r/min。
DJK系列局扇的主要技術參數(shù)，見表1。
JK系列局扇的系列和機號（型號）表示方法如下：
JK 58 – 1 №.4
礦用局部扇風機 機號為4，工作輪直徑D=400mm；
（“DJK”為對旋局扇） “№.3”， 機號為3，D=300mm；
“№.5”， 機號為5，D=500mm；
輪轂比d=0.58，“56”為d=0.56 其余類推。
“67”為d=0.67，“55”為d=0.55 單級工作輪，“2”為雙級工作輪
“40”為d=0.40，“50”為d=0. 50

脫硫風機軸承損壞的原因及處理 王魯濟/    

 

摘要 ：針對脫硫引風機投運后軸承連續(xù)損壞，反復處理無效的情況，通過對軸承型式重新選型，找到了解決滾動軸承頻頻損壞的辦法。

關鍵詞 ：脫硫風機；轉子；軸承

中圖分類號： TH43 ； TH133.3 　　　文獻標識碼： B

Reason and Solving Measures for Bearing Damage in Desulphurization Fan

Abstract: According to the condition of bearing damaged frequently after the desulphurization wind fan in operation and treated repeatedly , the solving method is found out based on the re-selection of bearing type.

Key words: desulphurization fan; rotor; bearing

0 　引言

　　我廠 120m2 燒結機因環(huán)保需求 , 于 2007 年 12 月在主抽風機大煙道串聯(lián)了一臺脫硫增壓風機 , 型號 :Y4-2 × 73 № 20.5F , 進口容積流量: 11000m3 /min ，風機靜壓升 :3000Pa, 轉速： 990r/min 。轉子兩端均采用球面滾子軸承 SKF22332，安裝后短暫試機尚可，但自正式投運起，先是后端軸承損壞 , 后又前端軸承損壞，再又后端軸承再次損壞，3次損壞僅歷時3個多月。經(jīng)分析查找原因，并對機組振動進行了相應跟蹤監(jiān)測，最終找出了原因。

1　 發(fā)現(xiàn)問題

　　機組振動跟蹤檢測點布置示意圖見圖1 。

圖１　機組振動跟蹤檢測點布置示意圖

表1   空載時機組所測振動數(shù)據(jù)

測點

軸向

水平

垂直

位移

振速

位移

振速

位移

振速

1

30

2.1

32

1.9

22

1.5

2

32

2.5

38

　2.6

21

1.7

3

31

2.9

21

2.5

16

2.8

　　從表1數(shù)據(jù)可知風機在空載狀態(tài)下（溫度為常溫）運行正常。

　　系統(tǒng)通上煙氣后機組在正常負載（溫度為120℃）情況下振動數(shù)椐見表2 。

　　

表2　 負載時機組所測振動數(shù)椐（溫度為120℃）

測點

軸向

水平

垂直

位移

振速

位移

振速

位移

振速

1

40

2.7

42

2.1

32

2.0

2

80

6.5

48

5.5

24

2.2

3

190

10.6

130

7.0

30

2.5

　　從表中數(shù)據(jù)分析, 煙氣溫度升高后風機的振動增大, 已超風機設計振動標準限值。通過對加速度時域波形分析, 軸承有連續(xù)的沖擊脈沖現(xiàn)象 (圖2),負壓風機, 速度時域波形里 (見圖3和表3) 峭度值已達到3.5(軸承在正常的情況下峭度值為2.65), 說明軸承已有較嚴重的損壞 (峭度值是表示軸承工作表面出現(xiàn)疲勞故障時，每轉一周，工作面缺陷處產(chǎn)生的沖擊脈沖，故障越大，沖擊響應幅值越大，故障現(xiàn)象越明顯) 。

表 3    時域指標

時域指標

數(shù)值

平均幅值/（mm/s）

1.5

方根幅值/（mm/s）

1.2

均值/（mm/s）

-0.08

有效值/（mm/s）

1.8

波形因子

1.3

脈沖因子

6.1

峰值指標

4.8

裕度指標

7.2

歪度

-0.04

峭度

3.5

2　 原因分析及處理

　　脫硫風機于 2008 年 2 月 4 日 14 點正式投入運行 , 一直表現(xiàn)振動值超差，難以消除。一周后的 11 日晚轉子后端軸承損壞，停機檢修并對軸承進行了更換。至 3 月 15 日又發(fā)生了風機前端的軸承損壞， 4 月 21 日后軸承又再次損壞。經(jīng)過深度查找原因，檢查發(fā)現(xiàn)前后兩端軸承均是遠端側面嚴重磨損，而向心側則完好如初。參照上述振動記錄數(shù)值，經(jīng)分析認為是由于轉子受熱膨脹后主軸伸長。因轉子兩端均使用球面滾子調(diào)心軸承而難以實現(xiàn)自由游動，脹不出去，隨之產(chǎn)生特別大的軸向力所造成振動 ; 再則燒結煙氣溫度變化大，燒結機臨時停機時煙道溫度有時能達 150 ℃以上。所以轉子受熱膨脹而產(chǎn)生很大的軸向位移，在得不到良好的游動時，便會有極大的軸向力作用于軸承上，致使軸承嚴重過載而損壞。針對這一情況對軸承重新進行選型，選用了具有良好軸向游動性能的 NU332 單列圓柱滾子軸承，以消除主軸熱脹伸長而產(chǎn)生的軸向力。安裝完畢后開機生產(chǎn)，各測點振動速度值在 4.2mm /s 以下，安全運行至今，未再發(fā)生軸承損壞。以上圖表和數(shù)據(jù)選用了上海華陽 YH-106 及 PMS 設備巡檢系統(tǒng) V2 生成。

3 　結論

　　在風機的使用過程中，經(jīng)常遇到軸向振動大的情況，特別是煙氣溫度大于 80 ℃ 時，因轉子受熱膨脹所產(chǎn)生的軸向力較大，加之在安裝時軸承各部位間隙留的達不到技術要求的情況下更易產(chǎn)生軸向振動。因系統(tǒng)煙氣溫度高產(chǎn)生的軸向力大對風機軸承造成損壞現(xiàn)象 , 通過選用 NU 系列單列圓柱滾子軸承得以解決。

圣諾中壓變頻器在烏石化風機改造項目上的應用 ????????????? 圣諾STDVFD MV系列高壓變頻器是具有優(yōu)良性能的交-直-交電壓源型變頻器。采用先進的電力電子器件IGBT和多電平拓撲電路和PWM調(diào)制策略，通過高速數(shù)字信號處理器DSP控制，可以將具有固定頻率和幅值的6KV三相交流電源系統(tǒng)進行功率變換后，產(chǎn)生可調(diào)頻率且電流隨負載而定的高壓交流系統(tǒng)，從而能夠對三相電動機實現(xiàn)連續(xù)調(diào)速。STDVFD MV系列高壓變頻器。操作使用方便，變頻器操作只有簡單的開機、停機和頻率調(diào)整。保護功能完善，故障率低，6kV電源的瞬間閃變不會導致變頻裝置的停機。額定運行工況下，使用變頻裝置后電動機不會降容。 輸入電壓允許-30%～+15%范圍內(nèi)的波動。當輸入電源電壓在額定電壓的90％范圍內(nèi)時，變頻器可持續(xù)運行不降額；當在額定電壓的70%－90％范圍內(nèi)時，變頻器降額連續(xù)運行；在額定電壓65%-70%的情況下，變頻器停止輸出但是變頻器處于開機狀態(tài)；65%以下變頻器停機，在設定時間內(nèi)（0-5S）如電壓恢復到70％以上，變頻器自動恢復正常運行。當單元直流母線電壓>150％額定電壓，瞬時封鎖變頻器輸出，當單元直流母線電壓恢復到120％額定電壓以下時，變頻器自動恢復正常運行。 ????????????? 變頻調(diào)速系統(tǒng)產(chǎn)生的諧波滿足中國“GB/T14549電能質(zhì)量“公用電網(wǎng)諧波”及“IEEE519”國際標準的規(guī)定。變頻裝置考慮了對電網(wǎng)諧波影響，使用的多脈沖整流器或移相變壓器，整流橋脈沖數(shù)為36脈沖，變頻器對本體控制系統(tǒng)就地控制柜無諧波影響。 ????????????? 采用移相多脈沖整流變壓器，二次側所接各個單元產(chǎn)生的高次諧波電流在變壓器一次側被吸收（此時，變壓器起到輸入電抗器的作用），將一次側到電網(wǎng)的電流諧波控制到最小。變頻器輸入電壓和電流波形如下圖所示: ??

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