- 屋頂風(fēng)機(jī)240cm屋頂風(fēng)機(jī)83cm
- 145cm負(fù)壓風(fēng)機(jī)54寸玻璃鋼風(fēng)機(jī)
- 120cm負(fù)壓風(fēng)機(jī)46寸玻璃鋼風(fēng)機(jī)
- 100cm負(fù)壓風(fēng)機(jī)36寸玻璃鋼風(fēng)機(jī)
- 90cm負(fù)壓風(fēng)機(jī)32寸玻璃鋼風(fēng)機(jī)
- 75cm負(fù)壓風(fēng)機(jī)28寸玻璃鋼風(fēng)機(jī)
- 地溝風(fēng)機(jī)畜牧風(fēng)機(jī)
- 冷風(fēng)機(jī)/環(huán)?照{(diào)/移動(dòng)冷風(fēng)機(jī)
- 塑料水簾/紙水簾
- 玻璃鋼風(fēng)機(jī)外框|風(fēng)機(jī)風(fēng)葉加工
濟(jì)南負(fù)壓風(fēng)機(jī)價(jià)格PTA裝置中壓縮機(jī)組喘振控制的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)阻耗復(fù)
關(guān)鍵詞:PTA;壓縮機(jī);PID控制算法;防喘振技術(shù)
0引言
所謂PTA裝置就是利用壓縮機(jī)組向反應(yīng)器提供大量的空氣來作為氧氣原料,使PX裝置充分進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)生成CTA產(chǎn)品,CTA進(jìn)入下道工藝,與氫氣進(jìn)行充分燃燒最終生產(chǎn)成PTA產(chǎn)品,PTA化學(xué)全稱為精對(duì)苯二甲酸,是合成纖維的主要原料。
該機(jī)組需要維持工藝波動(dòng)情況下壓縮機(jī)出口壓力的穩(wěn)定,從而保證氧化反應(yīng)的順利進(jìn)行。特別是反應(yīng)器突然降負(fù)荷時(shí),采用壓力超馳和防喘振協(xié)調(diào)控制來防止壓縮機(jī)喘振和出口壓力大幅波動(dòng)。蒸汽輪機(jī)通過主蒸汽閥調(diào)整進(jìn)入汽輪機(jī)的蒸汽量來保證功率平衡,維持轉(zhuǎn)速的穩(wěn)定。
空氣壓縮機(jī)采用蒸汽輪機(jī)和尾氣膨脹機(jī)聯(lián)合驅(qū)動(dòng),在設(shè)計(jì)條件下,實(shí)現(xiàn)由副產(chǎn)蒸汽和氧化尾氣回收的能量滿足壓縮機(jī)的消耗,即能量平衡。
整個(gè)化學(xué)反應(yīng)流程對(duì)壓縮機(jī)組的出口壓力和風(fēng)量的大小都有非常嚴(yán)格的要求,否則不能充分進(jìn)行結(jié)晶和催化燃燒。而且壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速恒定不變,同時(shí)需要控制壓縮機(jī)組的喘振現(xiàn)象,需要專業(yè)操作員的實(shí)時(shí)監(jiān)控,自動(dòng)控制,可靠性高,便于維護(hù)。
通常壓縮機(jī)控制工程采用TS3000、GE、AB、西門子等PLC和上位機(jī)進(jìn)行監(jiān)控,針對(duì)PTA裝置的復(fù)雜機(jī)組,根據(jù)實(shí)際情況和要求,采用了CCC控制器來實(shí)現(xiàn)對(duì)壓縮機(jī)組的監(jiān)測(cè)和控制,通過分析PTA裝置中壓縮機(jī)組防喘振控制的特點(diǎn),對(duì)其算法進(jìn)行消化補(bǔ)充;并且針對(duì)機(jī)組防喘振工程正常負(fù)荷下,利于防喘振閥的實(shí)時(shí)準(zhǔn)確地動(dòng)作,提出了解決方案;實(shí)踐證明控制效果良好,有效地控制了壓縮機(jī)的喘振現(xiàn)象。使機(jī)組效率最大化。
1工程分析
實(shí)現(xiàn)PTA生產(chǎn)過程中壓縮機(jī)組的防喘振控制,首先要了解整套機(jī)組的工作性能。壓縮機(jī)在工作運(yùn)轉(zhuǎn)過程中,當(dāng)機(jī)組進(jìn)口氣體流量小于該工況下的最小流量限制時(shí),機(jī)組將從工作區(qū)進(jìn)入喘振區(qū),這時(shí)機(jī)組連同其外圍及相關(guān)變送器一起做周期性的大幅度的振動(dòng),工程上稱為喘振。為確保壓縮機(jī)穩(wěn)定可靠地運(yùn)行工作。工程上將壓縮機(jī)出口氣體的一部分抽出經(jīng)過一個(gè)控制閥返回到壓縮機(jī)進(jìn)口處,控制該閥的開度就可改變實(shí)際進(jìn)入壓縮機(jī)的氣量,不至于小于喘振流量。該閥又稱“喘振閥”,見圖1。
1)防喘振控制器通過打開回流閥來保護(hù)壓縮機(jī);
2)打開回流閥降低了壓縮機(jī)工程阻力;
3)從而使壓縮機(jī)遠(yuǎn)離喘振。
防喘振技術(shù)是壓縮機(jī)控制工程的關(guān)鍵技術(shù)之一。此技術(shù)所實(shí)現(xiàn)的是當(dāng)壓縮機(jī)組現(xiàn)行工作點(diǎn)越過喘振線,進(jìn)入喘振區(qū)發(fā)生喘振,防喘振閥迅速打開、喘振消失后防喘振閥會(huì)慢慢關(guān)閉。機(jī)組安全可靠運(yùn)行時(shí),工況點(diǎn)在防喘振線右側(cè),見圖2。
典型的壓縮機(jī)性能曲線圖包括:(Qs,Hp),(Qs,Rc)或(Qs,pd)坐標(biāo)工程。
其中:Qs為實(shí)際或標(biāo)準(zhǔn)體積流率的進(jìn)口流量;Hp為多變壓頭;Rc為壓縮比(pd/ps);pd為壓縮機(jī)出口壓頭;ps為壓縮機(jī)進(jìn)口壓頭;ks為等熵壓縮指數(shù)。
根據(jù)生產(chǎn)工藝過程的需要,壓縮機(jī)防喘振控制調(diào)節(jié)可分為兩類:1)等壓力調(diào)節(jié),即機(jī)組流量發(fā)生變化時(shí),要保持其排氣壓力穩(wěn)定,即pOUT=Const為機(jī)組運(yùn)行的工況線;2)等流量調(diào)節(jié),即當(dāng)壓比發(fā)生變化時(shí),要保持其進(jìn)口流量的穩(wěn)定,即Q=Const為機(jī)組運(yùn)行的工況線。
2工程軟件、硬件分析
考慮機(jī)組工作的重要性,采用1)CCCS5VANG-D10-02冗余工程;2)HIMAH51-HRS工程;3)應(yīng)用CCCTrainTools編程軟件;HIMAELOPⅡ編程軟件;CCCTrainView監(jiān)控軟件等等。
控制器完成的主要任務(wù)是:
1)一個(gè)能夠準(zhǔn)確定義操作點(diǎn)及其相應(yīng)的喘振極限的算法;
2)能夠允許數(shù)字控制器進(jìn)行快速及時(shí)的模擬控制的控制器執(zhí)行速率;
3)控制響應(yīng)能夠針對(duì)不同的操作工況使用不同的安全裕度;
4)先進(jìn)的控制方案能夠防止回路間相互作用所產(chǎn)生的負(fù)面影響。
3工程算法分析及軟件實(shí)現(xiàn)
防止喘振的唯一方法是增加回流或放空量,使操作點(diǎn)維持在遠(yuǎn)離喘振極限的操作范圍內(nèi)。但壓縮額外流量會(huì)帶來經(jīng)濟(jì)上的損失,所以控制工程必須精確確定壓縮機(jī)運(yùn)行點(diǎn)與喘振線之間的距離,從而維持一個(gè)充足但并不過度的回流量。CCC通過使用獨(dú)特的喘振預(yù)測(cè)和防喘振控制算法的組合控制,在需要回流時(shí)能通過盡可能小的回流來保護(hù)壓縮機(jī)組。
喘振極限相對(duì)于任何一個(gè)可測(cè)量的變量來說并不是固定的。相反,它是一個(gè)基于氣體組成、壓力、轉(zhuǎn)速及導(dǎo)葉角度的復(fù)雜函數(shù)。所以CCC防喘振控制程序是通過一個(gè)與可能出現(xiàn)的任何過程變化均無關(guān)的多變量函數(shù)計(jì)算出喘振接近變量。以為這個(gè)函數(shù)是基于那些不變的工況以及壓縮機(jī)配置,因此,CCC提供了一個(gè)定義此函數(shù)的靈活的方案。防喘振控制還能提供高限或低限回路?梢宰疃鄬3個(gè)單輸入或多輸入過程限制變量維持在一定范圍內(nèi)。
3.1防喘振控制的算法
喘振線上的各點(diǎn)可用至原點(diǎn)的斜率來表示,采用實(shí)測(cè)方式得到。見圖2防喘振控制示意圖。
1)喘振參數(shù)可以被定義為
2)喘振線各點(diǎn)即可用函數(shù)f1(hr)對(duì)應(yīng)的值qr2計(jì)算;
3)引入?yún)?shù)DEV(偏差值):DEV=d-喘振控制裕量。
4)參數(shù)DEV與壓縮機(jī)的尺寸無關(guān),但對(duì)每個(gè)壓縮機(jī)描述的都是相同的。
3.2喘振線的動(dòng)態(tài)分析
3.2.1對(duì)于分子量變化氣體的壓縮機(jī)防喘振保護(hù)
在多種坐標(biāo)系中,一個(gè)壓縮機(jī)的喘振極限將按氣體分子量的變化而變化,所以,如果氣體分子量可發(fā)生變化,趨進(jìn)喘振的計(jì)算必須按一種坐標(biāo)系,此坐標(biāo)系盡可能地對(duì)這種變化無關(guān)。這可以通過選用一個(gè)坐標(biāo)系,并不需要分子量參與計(jì)算或分子量能在計(jì)算中消除得以實(shí)現(xiàn)。
3.2.2氣體特性及工藝條件
趨近喘振的計(jì)算是一個(gè)多種可測(cè)量工藝變量的函數(shù),同時(shí)也與氣體特性有關(guān),而這些特性很少能實(shí)時(shí)地測(cè)出,這些工藝變量和特性包括:
孔板兩端的壓降Δpo;
多變效率Ηp;
功率消耗J;
等熵線指數(shù)K;
氣體分子量M;
轉(zhuǎn)速N;
絕對(duì)壓力p;
氣體常數(shù)R;
絕對(duì)溫度T;
壓縮因子Z。
非相關(guān)坐標(biāo)工程將相關(guān)變量通過單位分析約簡(jiǎn)為數(shù)個(gè)坐標(biāo)系,使其能夠描述流體狀態(tài)的一組無量綱參數(shù)。對(duì)任何工程來說,通?傻玫蕉嘤谝唤M的公式。采用這種方式,以下導(dǎo)出的無量綱參數(shù)可以用于描述一個(gè)渦輪壓縮機(jī)。見圖3無量綱參數(shù)喘振圖。
一些非相關(guān)的坐標(biāo)組在防喘振控制中將比其它的更有實(shí)際用途,這是由于動(dòng)態(tài)工程中的參數(shù)較為容易測(cè)量。
除Ne以外,氣體分子量的改變所影響的變量只與k的變化有關(guān),而在絕大多數(shù)情況下這一變化甚小,可以忽略不計(jì),正如防喘振控制中的參數(shù)一文中所介紹的,簡(jiǎn)化的流量。
可用在進(jìn)口或出口測(cè)得的流量和壓力獨(dú)立計(jì)算得出。在實(shí)際應(yīng)用中,最為有用的用于計(jì)算喘振趨近量非相關(guān)坐標(biāo)系。對(duì)于多個(gè)轉(zhuǎn)子組成的機(jī)組來說,一個(gè)單一的非相關(guān)的喘振趨近量只在沒有旁路進(jìn)口時(shí)才能被計(jì)算出,在有旁路進(jìn)口時(shí),每一壓縮段應(yīng)被本壓縮段的有其特定算法的控制器所保護(hù)。
3.2.3帶有旁路進(jìn)口的壓縮機(jī)
對(duì)于一臺(tái)多段壓縮機(jī),而只有旁路的進(jìn)口或出口的流量是通常被測(cè)量的,要計(jì)算簡(jiǎn)化流量,相應(yīng)總流量除第一和最后一段的流量外其測(cè)量值必須從可取得的值計(jì)算得出。這些計(jì)算可由相應(yīng)壓縮段的質(zhì)量平衡推導(dǎo)出來。
當(dāng)一個(gè)旁路是流出壓縮機(jī)時(shí),三個(gè)流道中溫度、壓力的成分都是相同的(并不一定是常數(shù))m.p.t.e在公式中互相消去,因?yàn)榭梢杂?jì)算并將各氣體分組分相同的質(zhì)量流量相加,一個(gè)由兩部分組合而成的非相關(guān)的喘振趨近計(jì)算為
采用簡(jiǎn)化功率的坐標(biāo)系并不適用于多段壓縮的機(jī)組,因?yàn)榈侥壳盀橹梗袥]有一種實(shí)際可行的方式來測(cè)定驅(qū)動(dòng)每一段所需的功率。
當(dāng)工藝條件減少總流量到低于最小喘振極限時(shí)機(jī)組就會(huì)嚴(yán)重?fù)p壞,所以機(jī)組至少需要兩個(gè)控制回路:一個(gè)防喘振回路放置發(fā)生喘振,一個(gè)性能回路調(diào)節(jié)壓縮能力等。
這些回路中大部分必須對(duì)其控制輸出進(jìn)行解耦,以防止控制輸出使其它控制回路品質(zhì)下降。例如,改變回流流量將會(huì)影響新的流量以及出口壓力和進(jìn)口壓力,從而降低性能控制回路的精度。CCC控制程序內(nèi)置解耦算法,此算法在任何時(shí)候控制輸出改變時(shí),通過調(diào)整每一個(gè)受影響控制元件來抵消這種控制回路間的相互影響,從而使這些回路能夠提供更加可靠的喘振保護(hù)及更加精確的性能控制。
3.3滿足工藝要求防喘振閥準(zhǔn)確動(dòng)作的措施
該工藝要求壓縮機(jī)的出口壓力和出口流量非常嚴(yán)謹(jǐn),在整套機(jī)組運(yùn)行中的防喘振工程正常負(fù)荷下出口壓力經(jīng)常會(huì)大于給定值,此時(shí)防喘振閥一直處于關(guān)閉狀態(tài),不能滿足工藝要求,為克服這一現(xiàn)象,在程序中采用幾種策略。
3.3.1性能控制策略
阻耗復(fù)合消聲技術(shù)在軸流式通風(fēng)機(jī)上的應(yīng)用
陳 玲 李 超/南京師范大學(xué)工程實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練中心
包進(jìn)平/中煤集團(tuán)南京設(shè)計(jì)研究院
摘要:介紹了HD6. 5 - 1 型大功率局部通風(fēng)機(jī)利用阻性和耗能相結(jié)合的技術(shù)成功降噪的原理、結(jié)構(gòu)和有關(guān)計(jì)算,并在通風(fēng)機(jī)上進(jìn)行了實(shí)際檢測(cè)。結(jié)果表明此種組合消聲技術(shù)有效地降低了通風(fēng)機(jī)的工作噪聲,又減少了環(huán)境污染,因此,擴(kuò)大了通風(fēng)機(jī)的許用范圍。
關(guān)鍵詞:軸流式通風(fēng)機(jī) 噪聲 應(yīng)用
Abstract :The principle , structure and relative calculation of successful denoising by using blockage andenergy consumption technique for HD6. 5 - 1 powerful local fan are introduced , and the practical testing is carried out on the fan. Results show that the complex silencing noise technique can effectively reduce the working noise of the fan , and also reduce the pollution of the environment , thus , the fan service range is extended.
Key words : Axial fan Noise Application
1 引言
通風(fēng)設(shè)備的使用直接關(guān)系到安全生產(chǎn)和周邊地區(qū)的環(huán)境(主要是噪聲) 污染。目前國(guó)內(nèi)大量采用的JBT 型軸流通風(fēng)機(jī),其工作噪聲之大對(duì)周圍環(huán)境及操作人員造成較大傷害。特別對(duì)于礦區(qū)(隧道) 等大端面、長(zhǎng)距離掘進(jìn)工作面的通風(fēng)往往要28kW通風(fēng)機(jī)2~3臺(tái)串聯(lián)使用,其噪聲問題更為嚴(yán)重。因此生產(chǎn)高效、大容量、低噪聲的通風(fēng)機(jī)是發(fā)展及節(jié)能降耗的需要。
軸流式HD - 6.5 型礦用局部通風(fēng)機(jī),通風(fēng)量大(達(dá)450m3/ min) ,風(fēng)壓高(達(dá)4500Pa) ,功率大(兩臺(tái)22kW交流電機(jī)) ,而噪聲卻可有效地控制在85~88dB。由此可見,其在消聲降噪的處理方面效果是顯著的。本風(fēng)機(jī)采用中間兩級(jí)葉輪對(duì)旋,兩邊分別連接一對(duì)耗能消聲部件和阻性消聲部件。應(yīng)用航空航天最先進(jìn)的空氣動(dòng)力學(xué)原理來設(shè)計(jì)關(guān)鍵件葉輪盤,以用來降低風(fēng)機(jī)的空氣動(dòng)力噪聲及風(fēng)機(jī)旋轉(zhuǎn)噪聲,同時(shí)又采用了廣譜消聲措施,由阻性消聲和耗能消聲兩部分組成的消聲部件,使風(fēng)機(jī)的噪聲有效降低到(85 +3) dB 水平以下。下面介紹的是本通風(fēng)機(jī)消聲降噪的關(guān)鍵技術(shù)之一阻耗復(fù)合消聲技術(shù)。
2 阻性消聲器
2.1 理論分析
阻性消聲器的原理是利用聲阻進(jìn)行消聲。實(shí)際工程中,主要是利用吸聲材料來制作阻性消聲器。當(dāng)聲波通過襯貼有多孔吸聲材料的管道時(shí),聲波將激發(fā)多孔材料中無數(shù)小孔內(nèi)的空氣分子振動(dòng),其中一部分聲能將用于克服摩擦阻力和粘滯力變?yōu)闊崮芏牡。一般說,阻性消聲器具有良好的中高頻消聲性能,而低頻消聲性能較差,但實(shí)踐證明只要適當(dāng)增加吸聲材料的厚度和密度以及較低的穿孔率,那么低中頻消聲性能也可大大改善。也就是說,可以用阻性消聲的原理來制作寬頻帶阻性消聲器。
在消聲器中,對(duì)于一定寬度的氣流通道,當(dāng)頻率高至一定限度時(shí),由于相應(yīng)的波長(zhǎng)比通道寬度(或直徑) 短,聲波呈束狀通過,所以很少與吸聲表面接觸,消聲器性能也會(huì)因此顯著下降,此頻率可按下述公式計(jì)算[1] :
f 上限= 1. 85 C/b2 。1)
式中 f 上限———消聲器上限截止頻率,Hz
C ———聲速,常溫下為344m/ s
b2 ———通道直徑或有效寬度,m
而對(duì)于一定厚度和密度的吸聲材料,當(dāng)頻率低至一定限度時(shí),由于波長(zhǎng)太長(zhǎng),吸聲性能則會(huì)顯著下降。當(dāng)吸聲系數(shù)降至共振吸聲系數(shù)的一半時(shí),與此相應(yīng)的頻率稱為下限截止頻率。
對(duì)于給定的吸聲材料,此頻率的大小主要取決于吸聲材料的厚度與密度。下限頻率可以按下式計(jì)算[1 ] :
f 下限= β C/b1 (2)
式中 f 下限———消聲器下限頻率,Hz
b1 ———吸聲材料厚度,m
β———與吸聲材料類型、密度、護(hù)面穿孔率有關(guān)的系數(shù),由試驗(yàn)確定
C ———聲速,常溫下為344m/ s
由(1) , (2) 兩式可見,減小通道直徑可以提高消聲器上限消聲頻率;吸聲材料的厚度和密度愈大,下限截止頻率就愈低。因此,設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量增加吸聲材料的厚度和密度,減小通道直徑。
阻性消聲器的消聲值計(jì)算可按賽賓公式來進(jìn)行。一般在中低頻時(shí),理論計(jì)算值與實(shí)測(cè)值能很好地吻合;在高頻時(shí),理論計(jì)算值高于實(shí)測(cè)值。在上限截止頻率以下,可使用下面形式的賽賓公式[1] :
ΔL 0 = 0. 815 kPL /S (3)
式中 ΔL 0 ———沒有氣流時(shí)的消聲值,dB
P ———消聲器通道端面周長(zhǎng),m
S ———消聲器通道橫斷面積,m2
L ———消聲器長(zhǎng)度,m
k ———無規(guī)入射的吸聲系數(shù)αT 的函數(shù)
k 取垂直入射吸聲系數(shù)α0 = 0.80 (較低值)時(shí),對(duì)應(yīng)的αT 為0.98[1] 。對(duì)應(yīng)得出的k 為1.3 。
由賽賓公式可知,消聲量同材料的吸聲性能、幾何尺寸有關(guān),消聲量正比于消聲器的長(zhǎng)度和飾面周長(zhǎng),與橫斷面積成反比。因此,在條件允許的情況下,應(yīng)盡可能選取吸聲性能好的多孔材料,同時(shí)要仔細(xì)設(shè)計(jì)通道的幾何尺寸,對(duì)于同樣截面的通道,盡量選用消聲器通道端面周長(zhǎng)與其橫斷面積的比值P/ S 大的幾何形狀。
消聲器通常選用插片式或蜂窩式結(jié)構(gòu),這是為了增加P/ S 值。但如果只是簡(jiǎn)單增加P/ S值,則往往會(huì)使進(jìn)入風(fēng)機(jī)的氣流嚴(yán)重畸變,影響風(fēng)機(jī)的效率,反而會(huì)使氣動(dòng)噪聲大大增加。
2.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
綜合以上理論分析及通風(fēng)機(jī)的實(shí)際結(jié)構(gòu),可在通風(fēng)機(jī)的進(jìn)、出氣口各加一段阻性消聲器,采用雙環(huán)面加徑向肋條的結(jié)構(gòu)見圖1 。外環(huán)面是等直徑的圓筒,內(nèi)環(huán)面實(shí)際上是沿軸向設(shè)置的消聲錐,在錐面與環(huán)面之間設(shè)置沿徑向及軸向布置的隔片。由前分析可知,增加隔片數(shù)量,可以提高P/ S 值,理論上可使消聲量及上限消聲頻率都隨之增加。但是,增加隔片數(shù)量又會(huì)使通風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜,除了增加加工成本外,氣流流阻也會(huì)增加,在肋條厚度不變時(shí),氣流流動(dòng)的總面積減小,氣流的流速及氣流再生噪聲都會(huì)相應(yīng)增加[2] 。因此,需要找出各因素之間的相互影響關(guān)系,合理選取肋條數(shù)量。表1 給出了當(dāng)D = 0.7m , d = 0.31m , B = 0.05m ,采用不同的肋條數(shù)時(shí)由式(1)、(2)、(4)、(5)、(6) 計(jì)算出的P、S 、P/ S 、f 下限,f 上限值。
在權(quán)衡各方面因素后,通風(fēng)機(jī)采用了6 根肋條, 并在肋條、外環(huán)及圓錐中充以容重為35kg/ m3 的防水超細(xì)玻璃棉,外覆厚度為3mm的不銹鋼板,鋼板上開有直徑為5mm 的圓孔,穿孔率為24 % ,在鋼板下敷設(shè)一層玻璃布以保護(hù)玻璃棉。
2.3 設(shè)計(jì)計(jì)算
由圖1 幾何尺寸可見,每一個(gè)小通道的面 積S 、周長(zhǎng)P 可由下式確定:
濟(jì)南負(fù)壓風(fēng)機(jī)價(jià)格
熱加工車間排熱方案
54寸負(fù)壓風(fēng)機(jī)
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