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車間通風(fēng)設(shè)備_變頻器在冷卻塔多風(fēng)機(jī)群控系統(tǒng)中的應(yīng)用機(jī)械百科干


變頻器在冷卻塔多風(fēng)機(jī)群控系統(tǒng)中的應(yīng)用
    【英文篇名】 Application of convertors to multi-fan group control systems of cooling towers
【作者】 李方園;
【英文作者】 Li Fangyuan Zhejiang Business Technology Institute; Ningbo; Zhejiang Province; China;
【作者單位】 浙江工商職業(yè)技術(shù)學(xué)院;
【文獻(xiàn)出處】 暖通空調(diào) , Heating Ventilating & Air Conditioning, 編輯部郵箱 2008年 08期 
期刊榮譽(yù)：中文核心期刊要目總覽  ASPT來源刊  中國期刊方陣  CJFD收錄刊
【中文關(guān)鍵詞】 變頻器; 冷卻塔; 多風(fēng)機(jī); 群控系統(tǒng);
【英文關(guān)鍵詞】 convertor; cooling tower; multi-fan; group control system;
【摘要】 介紹了冷卻塔多風(fēng)機(jī)群控系統(tǒng)的基本方式和內(nèi)置PID/PLC控制器的變頻器在該系統(tǒng)中的調(diào)試和應(yīng)用。
【英文摘要】 Presents the fundamental mode of multi-fan group control systems of cooling towers and the adjustment and application of the convertors with PID and PLC controllers in this kind of system.
【DOI】 CNKI:SUN:NTKT.0.2008-08-030
【分類號】 TU831.4
【正文快照】 0引言隨著工業(yè)技術(shù)的飛速發(fā)展，許多工業(yè)企業(yè)相繼擴(kuò)大再生產(chǎn)，而國內(nèi)能源基礎(chǔ)建設(shè)卻相對發(fā)展滯后，造成當(dāng)前電力供應(yīng)十分緊張;企業(yè)作為用電大戶，電力供應(yīng)將直接影響到企業(yè)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，因此如何從各方面降低能耗已成為企業(yè)追求更大經(jīng)濟(jì)效益的一項重要工作。在橡膠、食品、醫(yī)藥

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收錄時間:2011年01月07日 15:12:20 來源:ccen 作者:

　　干工況風(fēng)機(jī)盤管加負(fù)壓通風(fēng)系統(tǒng)的空調(diào)過程設(shè)計華南建設(shè)學(xué)院西院萬建武華南理工大學(xué)建筑設(shè)計研究院鐘朝安一引言風(fēng)機(jī)盤管加獨(dú)立新風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)采用干工況運(yùn)行時，可避免濕工況存在的盤管表面積存濕垢產(chǎn)生霉菌的問題，從而改善空調(diào)房間的空氣品質(zhì)。

　　此外，干工況風(fēng)機(jī)盤管空調(diào)系統(tǒng)由于不需要設(shè)置凝結(jié)水系統(tǒng)，可減少工程的設(shè)備投資和安裝造價，并可防止凝結(jié)水滴漏對建筑及裝飾物品造成的破壞。

　　但是，采用干工況時，新風(fēng)要負(fù)擔(dān)室內(nèi)的濕負(fù)荷，因此，新風(fēng)處理后的露點(diǎn)溫度較低，對設(shè)各冷卻去濕能力的要求較高，致使國內(nèi)工程中很少采用。

　　近年來，隨著人們對室內(nèi)空氣品質(zhì)的重視程度日益增加，干工況系統(tǒng)所具有的衛(wèi)生條件好的優(yōu)點(diǎn)逐漸引起工程設(shè)計人員的關(guān)注。

　　本文就干工況下風(fēng)機(jī)盤管空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計方法以及如何合理地確定空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計冷負(fù)荷等問題作些分析討論。

　　二夏季工況空調(diào)過程設(shè)計干工況時，新風(fēng)處理后的焙值低于室內(nèi)燴值紅如風(fēng)機(jī)盤管不負(fù)擔(dān)室內(nèi)濕負(fù)荷，只承擔(dān)由室內(nèi)照明太陽輻射熱人體散熱等引起的顯熱負(fù)荷。

　　室內(nèi)濕負(fù)荷由新風(fēng)機(jī)組承擔(dān)，新風(fēng)處理到機(jī)器露點(diǎn)L后，送入室內(nèi)與由風(fēng)機(jī)盤管處理的室內(nèi)循環(huán)風(fēng)混合達(dá)到室內(nèi)送風(fēng)狀態(tài)點(diǎn)，其空調(diào)過程如圖示，空氣處理流程為人十一。

　　園二王乏二三二色卜，一。

　　人，四飛六獷亡于今蕊乍笠逞絲至烏岡，才一空調(diào)過程設(shè)計確定室內(nèi)送風(fēng)狀態(tài)點(diǎn)和送風(fēng)量過室內(nèi)狀態(tài)點(diǎn)作熱濕比線與相對濕度p二的等相對濕度線相交可確定出室內(nèi)送風(fēng)狀態(tài)點(diǎn)送風(fēng)狀態(tài)點(diǎn)口確定之后，即可計算出空調(diào)房間的送風(fēng)量為一三旦一刀一式中一空調(diào)房間的室內(nèi)計算冷負(fù)荷，一空調(diào)房間的送風(fēng)量，一室內(nèi)送風(fēng)狀態(tài)點(diǎn)的焙，確定風(fēng)機(jī)盤管處理的風(fēng)量風(fēng)機(jī)盤管處理的風(fēng)量由下式確定二一空調(diào)房間風(fēng)機(jī)盤管的設(shè)計風(fēng)量，邢，，一空調(diào)房間的新風(fēng)量，確定新風(fēng)處理后的機(jī)器露點(diǎn)L甲，，一峨又可求出機(jī)器露點(diǎn)的含濕量為叭一硫一口姚線與相對濕度勢一的等相對濕度線的交點(diǎn)即為機(jī)器露點(diǎn)L.

　　4）確定風(fēng)機(jī)盤管出口的空氣狀態(tài)點(diǎn)干工況下，風(fēng)機(jī)盤管出口的空氣狀態(tài)點(diǎn)是位于過室內(nèi)狀態(tài)點(diǎn)的等含濕量線上，此外，由空氣的混合定理可知，還應(yīng)當(dāng)位于線的延長線上。

　　因此，延長L口直線與等含濕量線相交，即可得到狀態(tài)點(diǎn)的溫度應(yīng)當(dāng)高于室內(nèi)空氣狀態(tài)的露點(diǎn)溫度。

　　否則的話，需要調(diào)整點(diǎn)，重新計算。

　　空調(diào)房間的設(shè)計冷負(fù)荷對于空調(diào)房間，新風(fēng)負(fù)擔(dān)的冷量為二一夏季空調(diào)室外設(shè)計狀態(tài)點(diǎn)的恰，一機(jī)器露點(diǎn)的焙，盤管負(fù)擔(dān)的冷量為一扮）式中一風(fēng)機(jī)盤管出口狀態(tài)點(diǎn)的焙，的大小決定了空調(diào)房間需要配置的風(fēng)機(jī)盤管的容量。

　　夏季工況冬季工況圖風(fēng)機(jī)盤管系統(tǒng)在干工況下的空調(diào)過程空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計冷負(fù)荷空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計冷負(fù)荷是確定制冷設(shè)備容量的依據(jù)，計算的合理與否，對于空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)備投資和運(yùn)行能耗都有很大影響。

　　對于通常是由多個房間組成的空調(diào)統(tǒng)來說，由于各空調(diào)房間所處的朝向位置等條件的不同，它們最大室內(nèi)冷負(fù)荷出現(xiàn)的時間是不相同的，即空調(diào)系統(tǒng)在某一時刻所需要的冷量是小于各空調(diào)房間的計算冷負(fù)荷之和的。

　　對于風(fēng)機(jī)盤管空調(diào)系統(tǒng)來說，由于在室內(nèi)冷負(fù)荷變化時，可通過末端裝置調(diào)節(jié)，重新分配系統(tǒng)各房間的冷量，因此，空調(diào)建筑的計算冷負(fù)荷應(yīng)當(dāng)以所有房間逐時冷負(fù)荷的綜合最大值為依據(jù)計算，以避免空調(diào)系統(tǒng)制冷設(shè)備容量配置偏大的不合理現(xiàn)象，節(jié)省空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)備投資和運(yùn)行能耗。

　　空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計冷負(fù)荷可按下面的方法確定。

　　新風(fēng)機(jī)組的設(shè)計冷負(fù)荷往采用獨(dú)立新風(fēng)的風(fēng)機(jī)盤管空調(diào)系統(tǒng)中，由于新風(fēng)單獨(dú)供給，只要開機(jī)，所有房間都要送入新風(fēng)。

　　因此，新風(fēng)機(jī)組的設(shè)計冷負(fù)荷就是所有房間新風(fēng)處理需冷量之和，即必，二藝一式中藝一空調(diào)系統(tǒng)所有房間的新風(fēng)量之和，風(fēng)機(jī)盤管的設(shè)計冷負(fù)荷對于空調(diào)系統(tǒng)用于風(fēng)機(jī)盤管的冷量,濕簾冷風(fēng)機(jī)，考慮到空調(diào)建筑計算冷負(fù)荷與空調(diào)房間計算冷負(fù)荷之間的不同，在空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計冷負(fù)荷的計算中，計算風(fēng)量不能按照系統(tǒng)中所有空調(diào)房間送風(fēng)量之和考慮，即藝僅而注意到由于房間風(fēng)機(jī)盤管的冷量可調(diào)，當(dāng)室內(nèi)負(fù)荷發(fā)生變化時，系統(tǒng)具有重新分配各房間冷量的能力。

　　因此，用于確定空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計冷負(fù)荷的計算風(fēng)量應(yīng)當(dāng)根據(jù)空調(diào)建筑的計算冷負(fù)荷確定，即行一式中一根據(jù)空調(diào)系統(tǒng)的建筑計算冷負(fù)荷確定的風(fēng)量，一空調(diào)建筑計算冷負(fù)荷，是空調(diào)系統(tǒng)所有房間逐時室內(nèi)負(fù)荷的綜合最大值，訊一送風(fēng)狀態(tài)點(diǎn)的焙，因此，空調(diào)系統(tǒng)用于風(fēng)機(jī)盤管的設(shè)計冷負(fù)荷可用下式計算鳥，一藝二，，一，萬，將代入上式可得必，一藝附，一空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計冷負(fù)荷整個風(fēng)機(jī)盤管加獨(dú)立新風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計冷負(fù)荷由新風(fēng)機(jī)組設(shè)計冷負(fù)荷和風(fēng)機(jī)盤管設(shè)計冷負(fù)荷兩部分構(gòu)成，即二吼，平必，式中一空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計冷負(fù)荷，島，二一新風(fēng)機(jī)組的設(shè)計冷負(fù)荷，必，一風(fēng)機(jī)盤管的設(shè)計冷負(fù)荷，的大小反映了空調(diào)系統(tǒng)需要配置的制冷設(shè)備的容量。

　　三冬季工況空調(diào)過程設(shè)計冬季工況下，空調(diào)過程在i一圖上的表示如圖所示，其空氣處理流程為二甄司。

　　全迎塑爭石悶之兇盆一心鰻。，一泛一其空調(diào)過程的設(shè)計可按下面步驟進(jìn)行確定室內(nèi)送風(fēng)狀態(tài)點(diǎn)口在冬季工況，由于空調(diào)房間所需的新風(fēng)量和風(fēng)機(jī)盤管機(jī)組的風(fēng)量與夏季相同，空調(diào)房間冬季送風(fēng)狀態(tài)點(diǎn)的焙和含濕量為卜牙一二一干空氣干空氣心，式中一空調(diào)房間冬季的余熱量，牙一空調(diào)房間冬季的余濕量，一室內(nèi)送風(fēng)狀態(tài)點(diǎn)的焙，干空氣，心，一室內(nèi)送風(fēng)狀態(tài)點(diǎn)的含濕量，干空氣。

　　由即可在i一圖上定出冬季的室內(nèi)送風(fēng)狀態(tài)點(diǎn)點(diǎn)與室內(nèi)設(shè)計狀態(tài)點(diǎn)的連線也就是空調(diào)房間冬季的熱濕比線。

　　確定風(fēng)機(jī)盤管出口空氣的狀態(tài)點(diǎn)在冬季，為了減少負(fù)壓通風(fēng)系統(tǒng)在風(fēng)機(jī)盤管停開時的能耗如旅館類建筑客房內(nèi)無人和考慮到冬季的送風(fēng)溫度不宜高于風(fēng)機(jī)盤管出口狀態(tài)點(diǎn)的溫度可按下式確定萬，萬一式中一室內(nèi)設(shè)計狀態(tài)點(diǎn)的溫度，與，一風(fēng)機(jī)盤管出口空氣狀態(tài)點(diǎn)的溫度，確定蒸汽加濕后的狀態(tài)點(diǎn)根據(jù)萬萬，三一二丫二毋一口由心即可在一圖上確定蒸汽加濕后的狀態(tài)點(diǎn)亦應(yīng)當(dāng)在吟的延長線上,大型屋頂風(fēng)機(jī)。

　　定新風(fēng)加熱后的狀態(tài)點(diǎn)斌冬季采用低壓蒸汽加濕時，空氣在一圖上的狀態(tài)變化是一等溫過程。

　　因此，新風(fēng)加熱后的狀態(tài)點(diǎn)峨的溫度應(yīng)當(dāng)?shù)扔跔顟B(tài)點(diǎn)的溫度，即甲生二三互旦竺互式中幾一蒸汽加濕后的狀態(tài)點(diǎn)的溫度，錫一新風(fēng)加熱后的狀態(tài)點(diǎn)叱的溫度，注意到二則由二即可確定出新風(fēng)加熱后的狀態(tài)點(diǎn)斌。

　　機(jī)盤管機(jī)組的加熱量一式中一空氣的定壓比熱，6）新風(fēng)機(jī)組的加熱量二蜘藝二，一二新風(fēng)機(jī)組的加濕量牙一藝甲，，一心式中甲一冬季空調(diào)室外設(shè)計狀態(tài)點(diǎn)的含濕量，干空氣。

　　四新風(fēng)機(jī)組的選擇采用干工況時，新風(fēng)處理的燴差較大，在夏季空調(diào)室外設(shè)計濕球溫度較高的地區(qū)，新風(fēng)處理的焙降通常會大于需采用排左右的冷卻盤管較小的迎風(fēng)面風(fēng)速和較低的冷水初溫。

　　例如廣州新體育館的空調(diào)采用了干工況，設(shè)計新風(fēng)的處理焙降在左右，新風(fēng)機(jī)組冷水的初溫需要采用排冷卻盤管和左右的迎風(fēng)面風(fēng)速才能滿足設(shè)計要求。

　　由于盤管排數(shù)的增加和迎風(fēng)面風(fēng)速的減小，使得表冷器的換熱效率降低，新風(fēng)機(jī)組的體積增大，金屬耗費(fèi)增加。

　　此外，在采用冷水機(jī)組作冷源時，如為了給新風(fēng)機(jī)組提供溫度較低的冷水而降低制冷系統(tǒng)的蒸發(fā)溫度，會造成冷水機(jī)組的制冷效率下降，運(yùn)行能耗增加。

　　因此，采用干工況運(yùn)行時，考慮到所處理的新風(fēng)量只是用于滿足人體衛(wèi)生要求，相對來說風(fēng)量比較小，宜采用直接蒸發(fā)表冷器的空調(diào)機(jī)組處理新風(fēng)。

　　五小結(jié)本文就干工況下風(fēng)機(jī)盤管加獨(dú)立負(fù)壓通風(fēng)系統(tǒng)空調(diào)過程的計算方法及設(shè)計中需注意的問題進(jìn)行了分析討論，研究結(jié)果表明干工況系統(tǒng)可避免濕工況存在的盤管表面積存濕垢產(chǎn)生霉菌的問題，改善空調(diào)房間的空氣品質(zhì)，在室內(nèi)衛(wèi)生條件要求較高的場合應(yīng)優(yōu)先采用。

　　工況系統(tǒng)可省去凝結(jié)水管路，減少工程的設(shè)備投資和安裝造價，防止發(fā)生凝結(jié)水滴漏對建筑及裝飾物品造成破壞的問題。

　　3）采用冷水機(jī)組作冷源時，為了防止新風(fēng)處理要求的冷水溫度過低所造成的冷水機(jī)組制冷效率下降運(yùn)行能耗增加的問題，宜采用直接蒸發(fā)表冷器空調(diào)機(jī)組處理新風(fēng)。

　　風(fēng)機(jī)盤管空調(diào)系統(tǒng)由于具有室內(nèi)冷負(fù)荷變化時，通過末端裝置調(diào)節(jié)重新分配各空調(diào)房間盤管冷量的能力，在系統(tǒng)設(shè)計冷負(fù)荷的計算中，對制冷設(shè)備容量選擇具有很大影響的室內(nèi)冷負(fù)荷應(yīng)當(dāng)以空調(diào)建筑中所有房間逐時冷負(fù)荷的綜合最大值為依據(jù)。


　　系統(tǒng)分析與對策：水平供風(fēng)距離遠(yuǎn)，壓風(fēng)管路較長，系統(tǒng)損失大，效率低。管路損失為23.4，即每年約766萬m的風(fēng)量消耗在管路上，而且終端壓力小，影響了掘進(jìn)效率。壓風(fēng)機(jī)已達(dá)到報廢年限，效率低、安全性差，井筒內(nèi)管路漏風(fēng)多且難以處理，經(jīng)分析，從服務(wù)生產(chǎn)、降低能耗、節(jié)約維修費(fèi)用出發(fā)，必須建立-350水平壓風(fēng)機(jī)站，徹底甩掉北立井漏風(fēng)的管路及地面壓風(fēng)機(jī)房，實現(xiàn)壓風(fēng)系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，降低損耗。經(jīng)濟(jì)效益分析爆型螺桿空氣壓縮機(jī)，取得了較好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。該風(fēng)機(jī)具有體積小、安裝移動方便、油冷卻，不需建水冷系統(tǒng)，不需建風(fēng)包硐室等優(yōu)點(diǎn)。保證了供風(fēng)質(zhì)量提高了掘進(jìn)效率井下安裝壓風(fēng)機(jī)站后，僅用7分鐘即可達(dá)到工作風(fēng)壓，提高了掘進(jìn)速度，可有效緩解生產(chǎn)接續(xù)緊張的局面。節(jié)能效果系統(tǒng)總損失由原來的23.4降低到4.4，節(jié)約崗位人員工資費(fèi)用該機(jī)技術(shù)先進(jìn)，為免維護(hù)產(chǎn)品，可以實現(xiàn)無人值守。甩掉地面壓風(fēng)機(jī)站，可減少司機(jī)及維修人員12名，按每人每年工資0.8萬元計算，每年可節(jié)約工資支出9 .6萬元。由于采用錨網(wǎng)支護(hù)，構(gòu)件簡單，重量輕，體積小，減少了運(yùn)輸工作量，減輕了工人的勞動強(qiáng)度。切眼從掘出后到設(shè)備安裝結(jié)束，圍巖的位移量在安全范圍之內(nèi)，圍巖保持了較好地完整性。錨網(wǎng)支護(hù)可使巷道斷面利用率提高15 ，通風(fēng)阻力下降10，為運(yùn)輸通風(fēng)行人提供了方便。錨網(wǎng)支護(hù)對大型綜放設(shè)備的調(diào)整就變得很容易，而且保證了頂板的安全可靠。切眼錨網(wǎng)支護(hù)在回采過程中簡化了端頭支護(hù)，消除了空頂作業(yè)，改善了端頭區(qū)的維護(hù)狀況，保證了安全生產(chǎn)，有利于工作面的快速推進(jìn)，為高產(chǎn)高效創(chuàng)造了良好的條件。

國內(nèi)首家“電網(wǎng)友好型”風(fēng)電場日前在大唐新能源赤峰公司東山風(fēng)電場建成，真正實現(xiàn)了風(fēng)電場風(fēng)力發(fā)電在控可控，使風(fēng)電更加便捷地納入電網(wǎng)統(tǒng)籌管理、科學(xué)調(diào)度。這是大唐新能源公司、東北電網(wǎng)公司、中國電科院以及生產(chǎn)廠商等多家單位共同研究開發(fā)取得的成果。

 

 

據(jù)大唐（赤峰）新能源有限公司總經(jīng)理桑海洋介紹，由于風(fēng)電本身固有的間歇性和波動性的特點(diǎn)，風(fēng)電接納和系統(tǒng)穩(wěn)定問題成為風(fēng)電行業(yè)能否可持續(xù)發(fā)展的重要課題。特別是隨著風(fēng)電規(guī)模的日益擴(kuò)大及占電網(wǎng)裝機(jī)比重的增加，風(fēng)電接納和對系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的影響將越來越突出。
大唐新能源赤峰公司東山風(fēng)電場提出優(yōu)化風(fēng)機(jī)性能，先后完成了風(fēng)功率預(yù)測系統(tǒng)、風(fēng)電場實時信息上傳等工作，滿足了國家電網(wǎng)制定的《風(fēng)電場接入電網(wǎng)技術(shù)規(guī)定》中的各項指標(biāo)，并通過了專家組的驗收，成為國內(nèi)首家完全符合并網(wǎng)技術(shù)要求的“電網(wǎng)友好型”風(fēng)電場。

 

據(jù)了解，目前我國風(fēng)電裝機(jī)容量已接近4000萬千瓦，“電網(wǎng)友好型”風(fēng)電場的建設(shè)能最大限度地提高系統(tǒng)安全運(yùn)行的穩(wěn)定性和電網(wǎng)對風(fēng)電的接納能力，實現(xiàn)風(fēng)電的可控、在控。隨著能源安全及環(huán)境保護(hù)問題的日益嚴(yán)峻，也將成為提高電網(wǎng)對風(fēng)電的接納能力和提升電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行水平的重要典范。



離心風(fēng)機(jī)是電廠的主要輔助設(shè)備之一，其耗電量約占電廠發(fā)電量的1.5%～3.0%，由于鍋爐排放的煙氣或制粉系統(tǒng)氣流中含有一定數(shù)量的塵粒，因而普遍存在引風(fēng)機(jī)、排粉機(jī)磨損問題。其他還有很多場合，使風(fēng)機(jī)運(yùn)行在含有固體顆粒的環(huán)境中。固體顆粒隨著氣流進(jìn)入葉輪，會引起磨損、沉積等問題，進(jìn)而影響機(jī)械性能，縮短壽命，甚至引發(fā)重大事故。因此，這類葉輪機(jī)械的磨損核沉積是工程界亟待解決的問題。

據(jù)有關(guān)部門統(tǒng)計，1990～1992年，我國100MW及以上機(jī)組中，因電站風(fēng)機(jī)故障造成的非計劃停運(yùn)和非計劃降低出力造成的電量損失，在機(jī)組各類部件中，按等效非計劃停運(yùn)小時占機(jī)組總等效非計劃停運(yùn)小時的百分比大小排列的順序、大小及平均年損失電量分別是：1990年：(1)200MW機(jī)組(統(tǒng)計臺數(shù)101臺)鍋爐送風(fēng)機(jī)和引風(fēng)機(jī)分別排列第6位和第7位，分別占總等效停運(yùn)小時的5.09%和4.94%；平均每臺損失電量8032.89MW·h和7794.61MW·h；(2)300MW機(jī)組(統(tǒng)計臺數(shù)25臺)的鍋爐引風(fēng)機(jī)排列第5位，占總等效停運(yùn)小時的4.17%，平均每臺年損失電量8948.6MW·h；(3)600MW機(jī)組(統(tǒng)計臺數(shù)2臺)鍋爐引風(fēng)機(jī)排列第10位，占總等效停運(yùn)小時的3.17%，平均每臺損失電量為35052MW·h。1991年和1992年統(tǒng)計的數(shù)據(jù)與此類似。由這些統(tǒng)計數(shù)據(jù)可見，我國大容量電站風(fēng)機(jī)故障所造成的電量損失是很大的。通過對這些風(fēng)機(jī)故障的分析研究表明，其中50%以上都是由于風(fēng)機(jī)的磨損而造成的。

?磨損機(jī)理

?磨損現(xiàn)象包含著許多復(fù)雜因素，它往往是多重機(jī)理綜合作用的結(jié)果。塵粒進(jìn)入葉輪后與壁面相互作用，在離心流道的進(jìn)口區(qū)域和整個軸向流道內(nèi)，塵�；旧鲜窃跉饬鞯膴A帶及自身慣性的綜合作用下，以非零攻角在碰撞壁面，然后又反彈進(jìn)入流道內(nèi)，這樣引起的壁面材料磨損是典型的沖蝕磨損。而在離心流道的出口區(qū)域內(nèi)，塵粒在流道內(nèi)運(yùn)動了較長的一段距離，大部分和壁面發(fā)生過多次碰撞，基本上沿著壓力表面滑動或滾動，并對著壁面有一定的壓力作用，這樣造成的背面材料的磨損屬于擦傷式塵粒磨損，塵粒在壓力面附近區(qū)域的集中更加劇了塵粒磨損的危害程度。?

凸凹不平的接觸表面，因相對運(yùn)動下的銼削效應(yīng)或界面間分散的固體顆粒的研磨作用所導(dǎo)致的磨損。它對葉輪磨損的程度影響最大。在風(fēng)機(jī)中固體顆粒以一定的速度與零件表面作相對運(yùn)動就會引起磨粒磨損。?

研究表明，在其它條件相同時，即使提高加工表面的加工精度等級和潔凈度，使彼此貼合更好，但其磨損并不降低，反而因界面貼近，分子吸附作用顯著，加重了界面的磨損，稱此為吸附磨損。

防磨措施

針對不同的磨損形式，可以將防磨措施分為以下幾種。

對葉片表面進(jìn)行處理?

對葉片表面可以進(jìn)行滲碳、等離子堆焊、噴涂硬質(zhì)合金、粘貼陶瓷片處理。這些方法的共同優(yōu)點(diǎn)是增加了葉片表面的硬度，從而在一定程度上提高了葉片的耐磨性，但各種方法均存在各自的缺點(diǎn)。滲碳工藝難度大，實際滲碳時，滲碳層的部位和厚度要由葉片厚度和磨損情況以及滲碳工藝決定；堆焊時葉片變形大，而且反復(fù)焊接會導(dǎo)致葉面產(chǎn)生裂縫，易產(chǎn)生事故；噴涂時涂層的厚度很難確定好；粘貼陶瓷片的效果比較好，但價格高。?
表面噴涂耐磨涂層?
這種方法操作簡單，成本低，但涂層磨損快，一次大約使用3～5個月。?
改進(jìn)葉片結(jié)構(gòu)?

共有將葉片工作面加工成鋸齒狀、變中空葉片為實心葉片、葉片加焊防磨塊等方法，這些都可以在一定程度上降低葉輪的磨損。?
前置防磨葉柵?
　在最易磨損處安裝防磨葉柵后，可以阻止粒子向后盤及葉根處流動，從而將粒子的集中磨損轉(zhuǎn)化為均勻磨損，提高了葉輪的耐磨性，延長了風(fēng)機(jī)的使用壽命。?

改善氣動設(shè)計?

合理選用風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)口形狀，設(shè)計時應(yīng)保證葉輪最小入口相對速度，盡量降低通風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù)，選擇適當(dāng)?shù)娜~輪流道形狀，使葉片進(jìn)口到出口的弧度的曲率半徑由小漸大，這樣能減少固體顆粒與葉片的撞擊機(jī)會。
使用高效除塵裝置?

　使風(fēng)機(jī)在凈化的氣流中，以降低磨損。??
　雖然目前風(fēng)機(jī)防磨方法很多，但大多數(shù)是局部的和被動的，一種既經(jīng)濟(jì)又切實可行的防磨方法亟待提出。從氣動設(shè)計的角度出發(fā)，通過改變粒子軌跡，從根本上降低磨損是風(fēng)機(jī)防磨措施的發(fā)展方向。?





由寶鋼工程技術(shù)集團(tuán)承擔(dān)風(fēng)機(jī)鋼結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)設(shè)計 的江蘇如東30兆瓦潮間帶海上試驗風(fēng)電場39號風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，日前完成測試并網(wǎng)發(fā)電，標(biāo)志著寶鋼工程在拓展國內(nèi)風(fēng)電市場方面取得突破。

　　海上風(fēng)電是國家重點(diǎn)發(fā)展的產(chǎn)業(yè)之一，有著廣闊的市場前景。由于海上環(huán)境的特殊性，鋼結(jié)構(gòu)風(fēng)機(jī) 基礎(chǔ)具有無可比擬的優(yōu)勢，但目前國內(nèi)的研究還處于起步階段。寶鋼工程建筑事業(yè)部大膽創(chuàng)新和實踐，構(gòu)建了項目團(tuán)隊，大量搜集國內(nèi)外資料，對所涉及的沖刷、共振控制、動力特性等課題進(jìn)行了深入研究，開發(fā)出適用于潮間帶的淺海風(fēng)力發(fā)電機(jī)組鋼結(jié)構(gòu) 基礎(chǔ)成套技術(shù)體系，目前，該技術(shù)已達(dá)到國內(nèi)領(lǐng)先水平，并申請4項專利和多項技術(shù)秘密。

　　通過該項目的成功實踐，寶鋼工程將以江蘇如東潮間帶風(fēng)電場工程為契機(jī)，不斷加大海洋結(jié)構(gòu)領(lǐng)域的拓展力度，目前已與多家風(fēng)電企業(yè)達(dá)成合作意向。


目前三元葉輪技術(shù)在國內(nèi)外發(fā)展較為迅速，國內(nèi)外三元葉輪設(shè)計可劃分成兩大類，一類是正命題設(shè)計方法，一類是逆命題設(shè)計方法。前者是先有葉輪的幾何形狀和尺寸再進(jìn)行葉輪內(nèi)流場分析，根據(jù)分析結(jié)果判斷葉輪設(shè)計的好壞，再去修改所設(shè)計葉輪的形狀和尺寸直到滿意為止，不難想象這類設(shè)計方法不僅要求設(shè)計人員具有很豐富的判斷和修改設(shè)計的經(jīng)驗，而且設(shè)計周期長；后者是先有所希望的流場，后有可得到這一流場的葉輪幾何形狀和尺寸，它是利用三元流動正命題公式，通過輸入葉輪內(nèi)兩或三根流線上的葉片壓力面與吸力面速度差沿流線的分布，通過一系列假定，實現(xiàn)了用已知流場求得葉輪幾何形狀和尺寸的反命題目的，由于它未能解決葉輪內(nèi)全部流場控制與葉片光滑加工之間的矛盾，只能控制葉頂和葉根兩條流線上的流動狀態(tài)，當(dāng)葉片較寬或葉輪由軸向轉(zhuǎn)徑向曲率半徑（軸向尺寸）較小時，葉片高度上流場變化劇烈，則葉輪的流動效率將會下降甚至使計算設(shè)計發(fā)散。

1 “全可控渦”三元葉輪設(shè)計方法

　　“全可控渦”三元葉輪設(shè)計方法，解決了葉輪內(nèi)全部流場控制與葉片光滑加工之間的矛盾，在設(shè)計時采用三元流動逆命題公式，輸入葉輪內(nèi)全部流體質(zhì)點(diǎn)的“渦”（速度環(huán)量 RCu ）分布，直接得到三元葉片的型面，從而達(dá)到控制葉輪內(nèi)全部流體質(zhì)點(diǎn)的速度分布。大大縮短了葉輪設(shè)計的計算時間，而且可確保寬葉片或小軸向尺寸條件下設(shè)計計算收斂。

　　西安交通大學(xué)王尚錦教授發(fā)明的高效節(jié)能“全可控渦”三元流離心式鼓風(fēng)機(jī)設(shè)計與制造技術(shù)，這種技術(shù)制造的風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子其葉輪的子午面、回轉(zhuǎn)面及葉片型線設(shè)計中采用了任意曲面設(shè)計方法，改變了國外引進(jìn)技術(shù)的“直線元素”三元葉輪只能自由控制葉頂和葉根兩個流體質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)行狀態(tài)，可實現(xiàn)對葉輪內(nèi)部全部流體質(zhì)點(diǎn)運(yùn)行狀態(tài)的控制，其效率可比一般三元流葉輪提高 2 ％以上，較二元設(shè)計的葉輪提高效率 8 ％～ 12 ％ , 整機(jī)效率可達(dá) 84 ％～ 86 ％。

　　“全可控渦”三元葉輪的制造加工采用整體銑制工藝，整體鍛件在數(shù)控加工中心直接將葉片銑制在輪盤上，以保證葉片形狀與氣動設(shè)計完全符合，這樣既保證了鼓風(fēng)機(jī)效率，而且葉片與輪盤整體又可以保障葉輪強(qiáng)度。“全可控渦”兩體焊三元葉輪的輪盤和蓋盤均采用 高強(qiáng) 度合金鋼制成，并組焊成葉輪組件，并且焊后采用整體熱處理進(jìn)行工藝調(diào)質(zhì)，這樣不僅可確保葉輪的整體晶粒組織細(xì)密，而且可以消除焊后應(yīng)力，從而大大提高了葉輪運(yùn)行的安全可靠性。定子擴(kuò)壓葉片采用數(shù)控銑制安裝角度固定可調(diào)節(jié)式的機(jī)翼型葉片，創(chuàng)造了在需要變動機(jī)組與焦?fàn)t及管網(wǎng)匹配特性時的調(diào)整手段。

 

 

2 “全可控渦”三元葉輪技術(shù)的應(yīng)用與實踐

　　隨著我國焦化行業(yè)擴(kuò)建、新建新焦?fàn)t的增多 , 對于已有相當(dāng)規(guī)模的廠礦來講 , 焦?fàn)t系統(tǒng)增加后 , 老的煤氣回收系統(tǒng)中的鼓風(fēng)機(jī)的回收能力就顯得不足了。以往解決這類問題的主要途徑有兩種 : 一是擴(kuò)建風(fēng)機(jī)機(jī)房增加新的風(fēng)機(jī) , 或更換舊有的風(fēng)機(jī) ; 另一種是采用雙機(jī)并聯(lián)的運(yùn)行方式 , 以達(dá)到提高煤氣的回收能力的目的。前者耗資巨大 , 后者不但操作困難 , 運(yùn)行成本高 , 而且減少了備用風(fēng)機(jī)，嚴(yán)重地威脅到焦化生產(chǎn)的正常運(yùn)行 , 因此上述兩種方法都有著各自的缺點(diǎn)。采用“全可控渦”三元葉輪技術(shù)對舊風(fēng)機(jī)進(jìn)行改造是完全可行的。

　　采用“全可控渦”三元葉輪技術(shù)設(shè)計制造的節(jié)能型壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子已廣泛應(yīng)用于風(fēng)機(jī)制造行業(yè)，目前成功應(yīng)用該技術(shù)改造鼓風(fēng)機(jī)的例子有很多，并獲得了良好的經(jīng)濟(jì)效益，舉例如下。

　　我廠現(xiàn)有兩臺 D900-0.976/1.333 型煤氣鼓風(fēng)機(jī) , 因生產(chǎn)工藝要求增大煤氣風(fēng)機(jī)的容量，由當(dāng)前 4.5 萬 m 3 /h 增大到 6.1 萬 m 3 /h 。 2005 年 7 月與西安交大賽爾聯(lián)系后 , 在不改變電機(jī)、增速機(jī)、風(fēng)機(jī)外殼等情況下，只對風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)子和定子導(dǎo)流板進(jìn)行了改造，采用了“全可控渦”三元葉輪技術(shù)設(shè)計制造了風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子 , 增容改造為 D1250-0.976/1.333, 總壓頭不變 , 電機(jī)以前使用的是 1000 kW 電機(jī) , 此次改造沒有考慮 , 經(jīng)試車運(yùn)行達(dá)到了生產(chǎn)設(shè)計要求 , 煤氣流量最大 6.3 萬 m 3 /h, 總壓頭 30kPa, 電機(jī)最大電流為 97A, 且運(yùn)行穩(wěn)定 , 兩臺煤氣風(fēng)機(jī)改造費(fèi)用總計 98 萬元 , 節(jié)約整機(jī)改造費(fèi)用 260 萬元 , 經(jīng)濟(jì)效益相當(dāng)可觀。

　　南昌鋼鐵公司煉鐵廠的 D900-2.8/0.97-YDTZ40/55 型鼓風(fēng)機(jī)改造 [1] ，在不改變風(fēng)機(jī)機(jī)殼的情況下，只對風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)子和定子導(dǎo)流板進(jìn)行了改造，成功改型為 D1160-3.0/0.97 ，運(yùn)行指標(biāo)均優(yōu)于原風(fēng)機(jī)，并將高爐利用系數(shù)提高了 0.875t/m 3 • d ，創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟(jì)效益。

　　南京鋼鐵公司焦化廠的 D750-2-1 型煤氣鼓風(fēng)機(jī)改造 [2] ，在不改變電機(jī)（ 630kW ）、增速機(jī)、風(fēng)機(jī)外殼等情況下，只對風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)子和定子導(dǎo)流板進(jìn)行了改造，成功改型為 D1000-1.25/0.95 型煤氣風(fēng)機(jī)，且運(yùn)行指標(biāo)均達(dá)到了設(shè)計要求，運(yùn)行性能穩(wěn)定可靠，節(jié)約了整機(jī)改造費(fèi)用 240 萬元，且每年可降低運(yùn)行電費(fèi) 113.5 萬元（國內(nèi)二元風(fēng)機(jī)一般需要 900kW ，節(jié)電 270kW ，按 0.48 元 /kW · h 計算），經(jīng)濟(jì)效益非�？捎^。

　　目前西安交大賽爾采用“全可控渦”三元葉輪技術(shù)設(shè)計制造的缸內(nèi)靜葉可調(diào)型“全可控渦”三元葉輪煤氣離心式壓縮機(jī)組性能優(yōu)越，較目前其它二元葉輪的效率提高了約 12 ％ , 較普通三元葉輪的效率提高了約 3 ％ , 且機(jī)組使用的電動機(jī)普遍較小，如濟(jì)南鋼鐵公司 4 臺 D900 風(fēng)機(jī)使用的是 630kW 電機(jī)、重鋼焦化廠 D1470 風(fēng)機(jī)使用的是 1000kW 電機(jī)、唐鋼集團(tuán) D3000 風(fēng)機(jī)使用的是 1600 kW 電機(jī)等。

3 結(jié)論

　�。�1）“全可控渦”三元流離心式鼓風(fēng)機(jī)設(shè)計與制造技術(shù)是目前離心鼓風(fēng)機(jī)中節(jié)能效果最明顯的；

　�。�2）利用“全可控渦”三元葉輪技術(shù)改造鼓風(fēng)機(jī)是目前國內(nèi)技術(shù)條件下最可行的手段，且機(jī)組性能優(yōu)良，改造費(fèi)用最經(jīng)濟(jì)；

　�。�3）隨著我國焦化行業(yè)擴(kuò)建、新建新焦?fàn)t的增多 , 在當(dāng)前條件下鼓風(fēng)機(jī)組的節(jié)能降耗勢在必行，全面推廣運(yùn)用“全可控渦”三元葉輪技術(shù)是時代的要求，是企業(yè)節(jié)能降耗工作的有力技術(shù)支持。



      高壓風(fēng)機(jī)的用途：高壓風(fēng)機(jī)主要用于霧化乾燥機(jī)、水處理爆氣、水產(chǎn)養(yǎng)殖通風(fēng)降溫、絲網(wǎng)印刷機(jī)、照相制版機(jī)、注塑機(jī)自動上料烘干機(jī)、液體灌裝機(jī)、粉末灌裝機(jī)切紙機(jī)，燃燒降氧機(jī)、卷煙濾嘴成型機(jī)、電鍍槽液攪拌、電焊設(shè)備、紙張運(yùn)送、清潔用途、空氣除尖、干瓶、氣體傳送、送料、收集等方面。

      高壓風(fēng)機(jī)的工作原理如下：1、當(dāng)高壓風(fēng)機(jī)葉輪轉(zhuǎn)動時，由于離心力的作用，風(fēng)向標(biāo)促使氣體向前向外運(yùn)動，從而形成一系列螺旋狀的運(yùn)動。

      2、葉輪刀片之間的空氣呈螺旋狀加速旋轉(zhuǎn)并將泵體之外的氣體擠入（由吸氣口1吸入）側(cè)槽，當(dāng)它進(jìn)入側(cè)通道2以后，氣體被壓縮，然后又回復(fù)到葉輪刀片間再次加速旋轉(zhuǎn)。

      3、當(dāng)空氣沿著一條螺旋形軌道穿過葉輪和側(cè)槽時，每個葉輪片增加了壓縮和加速的程度，隨著旋轉(zhuǎn)的進(jìn)行，氣體的動能增加，使得沿側(cè)通道通過的氣體壓力進(jìn)一步增加。

      4、當(dāng)空氣到達(dá)側(cè)槽與排放法蘭的連接點(diǎn)（側(cè)通道在出口處變窄），氣體即被擠出葉片并通過出口處的消聲器4排出泵體高壓風(fēng)機(jī)的特點(diǎn)：1.壓力大、大風(fēng)量、噪音小、重量輕。2.機(jī)殼采用鋁合金材質(zhì)，大幅降低重量，達(dá)到輕量化的目的。3.馬達(dá)為I.E.C設(shè)計（1HP以上），全閉外扇型鋁框馬達(dá)，特殊軸心設(shè)計，可適合長時間使用。4.特殊葉片設(shè)計，壓力高，風(fēng)量大，噪音低，壽命長。5.應(yīng)用再生理論所設(shè)計的環(huán)形鼓風(fēng)機(jī)，單段風(fēng)葉徑小，風(fēng)量增速，產(chǎn)生高風(fēng)風(fēng)特性6.樣式種類齊全，庫存多，交貨迅速。7.特殊風(fēng)量調(diào)節(jié)風(fēng)門，風(fēng)量控制穩(wěn)定性高，操作容易（CX.TB.HTB適用）。8.免保養(yǎng)！無油氣！壽命長！

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     地下建筑包括的范圍很廣，主要有地下商場（商業(yè)街）、地下娛樂場所、地下旅館等人員密集場所，以及地下倉庫、地下設(shè)備機(jī)房、地下停車場等易燃易炸場所，和海底隧道、公（鐵）路隧道等交通設(shè)施。大型地下商場火災(zāi)的危險性主要表現(xiàn)在發(fā)生火災(zāi)時起火點(diǎn)隱蔽，煙霧濃，久聚不散。由于位于地下，這些建筑一旦發(fā)生火災(zāi)，疏散十分困難，容易造成重大人員傷亡。據(jù)火災(zāi)統(tǒng)計資料表明，煙氣是建筑火災(zāi)中致人員死亡的罪魁禍?zhǔn)祝粺熝赖恼急壤^大，最高達(dá)80%，在被火燒死的人數(shù)中， 多數(shù)也是先中毒窒息暈倒后被火燒死的。在火災(zāi)喪生的人數(shù)中，大多數(shù)是濃煙熏嗆產(chǎn)生窒息反應(yīng)而導(dǎo)致死亡。顯而易見，在大型地下商場發(fā)生火災(zāi)時，如何有效地進(jìn)行火場排煙，是阻止火勢蔓延和搶救被困人員及滅火的重要環(huán)節(jié)。因而，大型地下商場火場排煙成了現(xiàn)代消防領(lǐng)域里亟待研究解決的新課題。

 一、大型地下商場火災(zāi)煙氣的特性及其危險因素

(一)煙霧密度大，中性平面低。大型地下商場火災(zāi)煙霧密度大的原因主要有兩個方面：一是煙霧擴(kuò)散渠道有限，生成的煙霧多數(shù)積存在有限的空間內(nèi)，因此，大型地下商場火災(zāi)在單位立體空間內(nèi)，煙的密度大于其它建筑物火災(zāi)的密度。二是由于在大型地下商場內(nèi)空氣補(bǔ)充緩慢，物質(zhì)受熱氣化后得不到充分燃燒，致使大量不完全燃燒物生成，從而又增加了煙在空氣中的含量。由于大型地下商場火災(zāi)形成了大量煙霧，出現(xiàn)的另一個特點(diǎn)是，煙霧向外流動時，在其流動通道橫截面上煙霧占有面積大，造成煙霧同空氣接觸的水平面低，煙霧流動通道幾乎變成了一個大煙囪，使戰(zhàn)斗人員深入內(nèi)部進(jìn)行火情偵察和滅火戰(zhàn)斗十分困難。

(二)煙霧溫度高，易引發(fā)新的燃燒�；馂�(zāi)中煙霧溫度取決于易燃燒物質(zhì)燃燒所放出的熱量。目前，大部分大型地下商場可燃物質(zhì)數(shù)量大，單位火災(zāi)荷載大大高于地面建筑，一旦發(fā)生火災(zāi)，火源點(diǎn)附近的溫度往往接近于1000°C左右，由此造成煙霧的溫度很高。另外存在的兩個因素是，由于生成的大量煙霧難以擴(kuò)散，造成內(nèi)部壓力較大，受大型地下商場特點(diǎn)的影響，冷空氣的補(bǔ)充量又受到一定制約，致使內(nèi)部溫度下降緩慢，由此造成帶有一定溫度的煙霧，在擴(kuò)張過程中可加熱周圍的可燃物質(zhì)，使起達(dá)到燃點(diǎn)形成新的燃燒。

 (三)陰燃面積大，隱蔽火點(diǎn)多。大型地下商場在火災(zāi)中由于冷空氣補(bǔ)充緩慢，物質(zhì)在燃燒過程中得不到充分的燃燒，故絕大多數(shù)物質(zhì)都處于陰燃狀態(tài)，特別是大型地下商場中成垛的棉毛纖維織物最容易形成陰燃，且這些部位又最易被其產(chǎn)生的煙霧籠罩，短時間內(nèi)很難被撲救人員發(fā)現(xiàn)，這對迅速消滅火災(zāi)產(chǎn)生一定的困難。

(四)氣體與不完全燃燒產(chǎn)物含量大。在大型地下商場中，由于儲存大量的棉、毛、麻、化學(xué)纖維、橡膠、塑料、有色金屬、木材、油漆、高分子化合物等原料制作的商品，這些物質(zhì)燃燒時在得不到充分氧氣助燃的情況下，將產(chǎn)生大量有毒氣體和其它不完全燃燒產(chǎn)物，特別是化纖地毯中的主要原料聚丙烯和泡沫，海綿中的主要原料聚氨脂，這些物質(zhì)在燃燒時會產(chǎn)生一些劇毒氣體，極微量氣體的吸入就會造成人員傷亡，這是大型地下商場火災(zāi)中人員傷亡的主要原因。

     二、地下商場火場排煙的意義

（一）為救人創(chuàng)造有利條件。在滅火行動中，首要的任務(wù)就是搶救被困人員。而有效的火場排煙能使地下商場火災(zāi)中煙霧的中性面上升，提高火場的可見度，使被困人員得以順利逃生。而且排煙也能減少高溫?zé)煔鈱θ藛T的危害，為搶救被困人員贏得寶貴的時間。

（二）可以提高疏散物資和滅火的效率。大量煙氣的排出，可以降低燃燒空間的溫度，有利于消防人員進(jìn)入商場內(nèi)部對貴重物資進(jìn)行疏散和進(jìn)行滅火戰(zhàn)斗。同時，可見度的提升，可以使消防戰(zhàn)斗員能及時發(fā)現(xiàn)火點(diǎn)，有效地提高滅火的效率。

（三）可以減緩火勢蔓延速度。伴隨著高溫?zé)煔獾呐懦觯淇諝獾靡匝a(bǔ)充進(jìn)入地下商場內(nèi)，火場溫度不斷下降，使火勢蔓延速度得到減緩，減少了火災(zāi)的損失。





風(fēng)機(jī)水泵變頻調(diào)速節(jié)能運(yùn)行
    

　     電動機(jī)系統(tǒng)節(jié)能工程是國家發(fā)改委制定的國家中長期節(jié)能規(guī)劃中的重點(diǎn)工程。

　　目前我國各類電動機(jī)總裝機(jī)容量約4.2 億kW，實際運(yùn)行率比國外低10%~30%，用電量占全國總用電量的60%左右。如果對這些電動機(jī)進(jìn)行優(yōu)化改造，推廣變頻調(diào)速、自動化系統(tǒng)控制技術(shù)，使運(yùn)行效率提高2 個百分點(diǎn)，年節(jié)電就可達(dá)到200 億kW?h。

　　為了推廣變頻技術(shù)在各行各業(yè)中的應(yīng)用，普及變頻技術(shù)的理論知識，本刊特邀徐甫榮高工，專門撰寫一輯“變頻技術(shù)應(yīng)用講座”，分6 期刊出。主要面向應(yīng)用變頻技術(shù)的初學(xué)者，從電動機(jī)及電力拖動的基本知識入手，由淺入深地講述變頻技術(shù)的工作原理，通過工程應(yīng)用實例，分析應(yīng)用變頻器時會遇到的問題，提出解決方案，指導(dǎo)生產(chǎn)一線的工程技術(shù)人員將變頻技術(shù)用于自己的實際工作中。

1 風(fēng)機(jī)水泵的并聯(lián)運(yùn)行

　　泵或風(fēng)機(jī)并聯(lián)運(yùn)行的主要目的是增大所輸送的流量。但流量增加的幅度大小與管路性能曲線的特性及并聯(lián)臺數(shù)有關(guān)。圖1所示為兩臺及三臺性能相同的20Sh-13型離心泵并聯(lián)時，在不同陡度管路性能曲線下流量增加幅度的情況，從圖可見，當(dāng)管路性能曲線方程

　　比較兩組數(shù)據(jù)可以看出：管路性能曲線越陡，并聯(lián)的臺數(shù)越多，流量增加的幅度就越小。因此，并聯(lián)運(yùn)行方式適用于管路性能曲線不十分陡的場合，且并聯(lián)的臺數(shù)不宜過多。若實際并聯(lián)管路性能曲線很陡時，則應(yīng)采取措施，如增大管徑、減少局部阻力等，使管路性能曲線變得平坦些，以獲得好的并聯(lián)效果。

　　1.1 并聯(lián)泵（或風(fēng)機(jī)）的性能曲線（h-q）或（p-q）兩臺或兩臺以上泵（風(fēng)機(jī)）向同一壓出管路壓送流體的運(yùn)行方式稱為并聯(lián)運(yùn)行，如圖2 所示。

　　泵（或風(fēng)機(jī)）并聯(lián)運(yùn)行的基本規(guī)律是：并聯(lián)后的總流量應(yīng)等于并聯(lián)各泵流量之和；并聯(lián)后產(chǎn)生的揚(yáng)程與各泵產(chǎn)生的揚(yáng)程都相等。因此，泵（風(fēng)機(jī)）并聯(lián)合成后的性能曲線(h-q)并或(p-q)并的作法是：把并聯(lián)各泵（或風(fēng)機(jī)）的（h-q）或（p-q）曲線上同一揚(yáng)程（或全壓）點(diǎn)上流量值相加，以圖2（a）兩臺泵并聯(lián)為例,屋頂風(fēng)機(jī)，先把這兩臺泵的性能曲線（h-q）1 和（h-q）2以相同的比例尺繪在同一坐標(biāo)圖上，然后把各個同一揚(yáng)程值的流量分別相加，如圖2（b）所示，取揚(yáng)程值為h、h＇、h〃、……，對應(yīng)于（h-q）1 和（h-q）2，上分別為1、1＇、1〃……和2、2′、2″……取q1+ q2、q1＇+ q2＇、q1〃+q2〃……得3、3′、3″……連接3、3′、3″……各點(diǎn)即得合成后泵并聯(lián)性能曲線（h-q）并，同法可得風(fēng)機(jī)并聯(lián)性能曲線。

　　1.2 并聯(lián)泵（或風(fēng)機(jī)）中的一臺進(jìn)行變速調(diào)節(jié)的并聯(lián)

　　運(yùn)行工況點(diǎn)如圖3所示，Ⅰ、Ⅱ兩臺性能相同的泵并聯(lián)運(yùn)行。但泵Ⅰ與泵Ⅱ有一臺為變速泵，另一臺為定速泵。當(dāng)變速泵與定速泵以相同的額定轉(zhuǎn)速運(yùn)行時,Ⅰ和Ⅱ的并聯(lián)性能曲線（h-q）并為Ⅲ，并聯(lián)運(yùn)行工況點(diǎn)為M。但當(dāng)變速泵的轉(zhuǎn)速降低時，并聯(lián)性能曲線變?yōu)槿鐖D3中的虛線所示，其并聯(lián)運(yùn)行工況點(diǎn)也相應(yīng)地變?yōu)镸′、M″、……從圖3可以看出，當(dāng)變速泵的轉(zhuǎn)速降低時，變速泵的流量減小，但定速泵的流量卻增大。當(dāng)變速泵的轉(zhuǎn)速降低到某一轉(zhuǎn)速值時，其輸出流量為零，這時并聯(lián)運(yùn)行實際上相當(dāng)于一臺定速泵單獨(dú)運(yùn)行。若變速泵轉(zhuǎn)速進(jìn)一步降低，且變速泵出口管路又未設(shè)置逆止閥時，就會出現(xiàn)定速泵部分流量向變速泵倒灌，這種現(xiàn)象在實際上是不容許產(chǎn)生的。從圖可見，當(dāng)變速泵的轉(zhuǎn)速由額定轉(zhuǎn)速降低到該泵輸出流量為零的轉(zhuǎn)速時，定速泵的流量將由qN增大到qB，這可能會導(dǎo)致定速泵產(chǎn)生過載或泵內(nèi)汽蝕。為防止定速泵的過載和汽蝕，可在定速泵出口管路設(shè)置調(diào)節(jié)閥，必要時控制其流量。

2 供水系統(tǒng)的水泵運(yùn)行工況分析

　　2.1 多泵并聯(lián)運(yùn)行

　　一般的供水系統(tǒng)都采用多臺泵并聯(lián)運(yùn)行的方式，并且采用大小泵搭配使用，目的是為了靈活的根據(jù)流量決定開泵的臺數(shù)，降低供水的能耗。供水高峰時，幾臺大泵同時運(yùn)行，以保證供水流量；當(dāng)供水負(fù)荷減小時，采用大小泵搭配使用，合理控制流量，晚上或用水低谷時，開一臺小泵維持供水壓力。

　　多臺并聯(lián)運(yùn)行的水泵，一般采用關(guān)死點(diǎn)揚(yáng)程（或最大揚(yáng)程）相同，而流量不同的水泵。這些泵并聯(lián)運(yùn)行時，每臺泵的出口壓力即為母管壓力，且一定大于每一臺泵單泵運(yùn)時的出口壓力（或揚(yáng)程），即hN=hA2=hB2=hC2……＞hA1、hB1、hC1……并聯(lián)運(yùn)行泵的總出口流量為每臺泵出口流量之和，且每臺泵的流量一定小于該泵單泵運(yùn)行時的流量，即qN=qA2+qB2+qC2……

　　因此當(dāng)管網(wǎng)阻力曲線變化時，容易發(fā)生不出水和汽蝕現(xiàn)象。

　　2.2 靜揚(yáng)程對調(diào)速范圍的影響

　　供水系統(tǒng)的靜揚(yáng)程h0，即供水母管的最小壓力，水泵在靜揚(yáng)程下消耗的功率稱為空載功率：在流量為零時，水泵所消耗的最大功率。十分明顯的是，靜揚(yáng)程越高，空載功率所占的比例越大，調(diào)速范圍越小，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速的節(jié)能效果就越差。

　　靜揚(yáng)程可由水泵進(jìn)水口和出水口的落差形成，也可由管網(wǎng)阻力曲線形成，也可由用戶要求的供水壓力來決定。如鍋爐給水泵，必須大于汽包壓力才能進(jìn)水。當(dāng)然也可由變/定水泵并列運(yùn)行的定速水泵的出口壓力造成。
2.3 變頻泵與工頻泵的并聯(lián)運(yùn)行分析

　　2.3.1 變頻泵與工頻泵并聯(lián)運(yùn)行時總的性能曲線

這時總的特性曲線與關(guān)死點(diǎn)揚(yáng)程（最大揚(yáng)程）不同，流量也不同的水泵并聯(lián)運(yùn)行時的情況非常類似，可以用相同的方法來分析，如圖4所示。

　　1）F1為工頻泵的性能曲線，也是變頻泵在50 Hz下滿負(fù)荷運(yùn)行時的性能曲線（假定變頻泵與工頻泵性能相同），工頻泵單泵運(yùn)行時的工作點(diǎn)A1。

　　2）F2為變頻泵在頻率f2時的性能曲線，變頻泵在頻率f2單獨(dú)運(yùn)行時的工作點(diǎn)B1。

　　3）F3為變頻和工頻水泵并聯(lián)運(yùn)行的總的性能曲線，工作點(diǎn)C，揚(yáng)程hC，流量qC=qA2＋qB2。

　　2.3.2 變頻泵與工頻泵并聯(lián)運(yùn)行時的特點(diǎn)

　　1）F2不僅僅是一條曲線，而是F1性能曲線下方偏左的一系列曲線族。F3也不僅僅是一條曲線，而是在F1性能曲線右方偏上的一系列曲線族。

　　2）F2變化時，F(xiàn)3也隨著變化。工作點(diǎn)C也跟著變化。因此變頻泵的揚(yáng)程hB2，流量qB2，工頻泵揚(yáng)程hA2 流量qA2，以及總的揚(yáng)程hC= hB2= hA2，和總流量qC=qA2＋qB2都會隨著頻率f2的變化而變化。

　　3）隨著變頻泵頻率f2 的降低，變頻泵的揚(yáng)程逐漸降低。變頻泵流量qB2快速減少；工作點(diǎn)C的揚(yáng)程也隨著降低，使總的流量qC減少；因此工頻泵的揚(yáng)程也降低，使工頻泵流量qA2 反而略有增加，此時要警惕工頻泵過載。

　　2.3.3 并聯(lián)運(yùn)行特性之一（f2 =f1 = 50 Hz）

　　變頻泵與工頻泵并聯(lián)運(yùn)行頻率f2= f1=50 Hz的性能曲線，如圖5所示。

　　1）F1為工頻泵的性能曲線，也是變頻泵在滿負(fù)荷運(yùn)行時的性能曲線（假定變頻泵與工頻泵性能相同），工頻泵和變頻泵單泵運(yùn)行時的工作點(diǎn)A1。

　　2）F3為變頻泵和工頻泵并聯(lián)運(yùn)行的總的性能曲線，工作點(diǎn)C，揚(yáng)程hC= hB2= hA2 等于每臺泵的揚(yáng)程，每臺泵的流量qA2=qB2，總流量qC=qA2＋qB2=2qA2。即當(dāng)f2 = f1 = 50 Hz時，變頻泵與工頻泵并聯(lián)運(yùn)行時的特性，與兩臺性能相同的泵并聯(lián)運(yùn)行時完全一樣。

　　2.3.4 并聯(lián)運(yùn)行特例之二（f2 = fmin）

　　變頻泵與工頻泵并聯(lián)運(yùn)行頻率f2 = fmin的性能曲線，如圖6 所示。

　　1）F1為工頻泵的性能曲線，工頻泵單泵運(yùn)行時的工作點(diǎn)A1。

　　2）F2為f2= fmin，即變頻泵最低頻率下單泵運(yùn)行時的性能曲線。

　　3）F3 為變頻和工頻泵并聯(lián)運(yùn)行的總的性能曲線，工作點(diǎn)C 不與F3 相交，只與F1 相交，揚(yáng)程hC=hA1= hA2= hB2 等于每臺泵的揚(yáng)程，工頻泵的流量qA2=qA1，總流量qC=qA2=qA1，qB2=0。

　　即當(dāng)f2=fmin時，變頻泵的揚(yáng)程不能超過工頻泵的揚(yáng)程，因此變頻泵的流量為零。變頻泵與工頻泵并聯(lián)運(yùn)行時總的性能曲線，與單臺工頻泵運(yùn)行時的性能曲線相同，變頻泵沒有流量輸出，但仍然消耗一定的功率。

　　4）在此運(yùn)行狀況中，變頻泵的效率降到最低，因此變頻泵最好不要工作在這種工況中。

　　5）在這種特例中，變頻泵極易產(chǎn)生汽蝕現(xiàn)象，易造成泵的損壞，解決的辦法是將再循環(huán)打開，使泵保持一定的最小流量，但這樣做使泵的能耗增加。

　　2.3.5 運(yùn)行特例之三（忽略管網(wǎng)阻力）

　　水泵變頻運(yùn)行不論是單泵運(yùn)行還是并聯(lián)運(yùn)行都有一個極端理想的特例，就是只有凈揚(yáng)程，沒有管網(wǎng)阻力，或者管網(wǎng)阻力與凈揚(yáng)程相比可以忽略，則管網(wǎng)阻力曲線可以看成是一條與凈揚(yáng)程平行的一條直線。

　　水泵將水通過粗管道垂直向上打入一個開口的蓄水池就是屬于這種情況。電廠鍋爐給水泵系統(tǒng)中，由于給水壓力極高，管網(wǎng)阻力相對較小，因此采用變頻運(yùn)行時也可以看成屬于這種情況，其運(yùn)行曲線如圖7所示。

　　1）F1為變頻器最高運(yùn)行頻率性能曲線。工作點(diǎn)A，F(xiàn)2和F3為變頻運(yùn)行性能曲線，h0為實際揚(yáng)程。

　　2）圖7 中不論怎樣調(diào)節(jié)頻率，揚(yáng)程都恒定不變，只是流量變化，水泵的輸出功率只隨流量的變化而變化。從圖7中可以看出，隨著頻率的減少，微小的頻率變化Δf會引起很能大的流量變化Δq。性能曲線越平坦，Δf引起的Δq 就越大，因此頻率越低，流量越小時這種變化就越大。所以說頻率與流量之間的關(guān)系為qA/（f1－fmin）是一種非線性的，但很難說是幾次方的關(guān)系。由于功率與流量成正比，功率與頻率的關(guān)系為h0 qA/（f1－fmin），也很難說與頻率是幾次方的關(guān)系。

　　3）在這種情況下進(jìn)行變頻運(yùn)行時，流量不宜太小，以防止微小的頻率或轉(zhuǎn)速的變化引起流量較大的變化，造成水泵流量不穩(wěn)定。

　　4）fmin越高，f1－fmin就越小，流量和功率隨著頻率的變化就越大。

　　2.4 高性能離心泵群的變頻控制方案

　　2.4.1 恒壓供水的控制特點(diǎn)

　　供水控制，歸根結(jié)底，是為了滿足用戶對流量的需求。所以，流量是供水系統(tǒng)的基本控制對象，但流量的檢測比較困難，費(fèi)用也較高。考慮到在動態(tài)供水情況下，供水管道中水的壓力p 的大小與供水能力和用水需求之間的平衡情況有關(guān)：當(dāng)供水能力大于用水量時，管道壓力上升；當(dāng)供水能力小于用水量時，則管道壓力下降；當(dāng)供水能力等于用水量時，則管道壓力保持不變�？梢�，供水能力與用水需求之間的矛盾具體地反映在供水壓力的變化上。從而壓力就成了用來作為控制流量大小的參變量，也就是說，保持供水系統(tǒng)中某處壓力的恒定，也就保證了使供水能力和用水需求處于平衡狀態(tài)，恰到好處地滿足了用戶的用水要求，此為恒壓供水所要達(dá)到的目的。

　　2.4.2 高性能離心泵的變頻控制方案

　　高性能離心式水泵由于采用了三元流動，進(jìn)口導(dǎo)葉等先進(jìn)技術(shù)，離心式水泵的特性曲線已經(jīng)做得非常平坦，高效率的工作區(qū)域很寬，這也正是水泵生產(chǎn)廠家努力追求的目標(biāo)。但是這樣的水泵在定壓供水工況下，其調(diào)速的范圍很小。供水系統(tǒng)的靜揚(yáng)程越大，也就是空載功率所占的比例越大，水泵特性越平坦，調(diào)速范圍就越小，通過調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速獲得的節(jié)能效果也就越差。

　　對于定壓供水系統(tǒng)的高效離心水泵群如果采用“一變多定”配置的控制方案，則會引起一些問題。圖6是定壓供水系統(tǒng)中變頻水泵的調(diào)速特性曲線圖，從圖中容量看出，在定壓供水系統(tǒng)中，變頻水泵新的工況點(diǎn)也就是變頻泵特性曲線和等壓線的交點(diǎn)。因水泵的特性曲線非常平坦，變頻器的調(diào)速范圍非常小。

　　因為供水壓力小的波動（這在供水系統(tǒng)中是很常見的）。新的工況點(diǎn)會發(fā)生劇烈變動，工況點(diǎn)極不穩(wěn)定。

　　雖然在控制程序中可以采用軟件濾波的方法改善不穩(wěn)定的情況，但變、定水泵配置方案運(yùn)行匹配較為困難，而且節(jié)能效果有限卻是肯定的，這也是和采用變頻節(jié)能控制的初衷相違背的。因此對于實際工程中的高性能離心泵機(jī)群，所有泵都采用變頻調(diào)速控制才是合理的。

　　2.4.3 變、定水泵并列運(yùn)行

　　在實際工程中，考慮到投資的可能性和運(yùn)行工況的必要性，也常設(shè)計變、定水泵的并列運(yùn)行方式，但應(yīng)考慮以下方面的因素。

　　首先，在滿足最大設(shè)計水量的基礎(chǔ)上，盡量使調(diào)速高效特性曲線接近系統(tǒng)的特性曲線，也就是說，盡量將各種調(diào)速泵組合的高效區(qū)能套入出現(xiàn)概率最高的工作段或點(diǎn)上。調(diào)速水泵的臺數(shù)，應(yīng)是全年內(nèi)運(yùn)行工況中開泵運(yùn)行時間最長的臺數(shù)，而備用泵則采用工頻定速泵。當(dāng)一臺調(diào)速泵出現(xiàn)故障時，可以允許一臺工頻定速泵運(yùn)行，其綜合效率會稍有降低，而揚(yáng)程則會有所增加。

　　在變、定速泵并列運(yùn)行時，供水工作壓力應(yīng)保證定速泵工作在高效區(qū)，以提高定速泵的效率。并列泵組中，變頻調(diào)速泵的臺數(shù)越多，節(jié)能效果越好。在多泵并列供水系統(tǒng)中，只上一臺變頻調(diào)速泵的效果不大，且很難匹配。必須只上一臺時，也要選揚(yáng)程最高，流量最大的那一臺，其效果會較好些。

　　在多臺調(diào)速泵并列運(yùn)行時，所有的調(diào)速泵應(yīng)在同一轉(zhuǎn)速下運(yùn)行；對于關(guān)死點(diǎn)揚(yáng)程不同的泵，則應(yīng)保證各泵的出口揚(yáng)程（壓力）基本一致，這時的轉(zhuǎn)速就不一樣了，要進(jìn)行折算，就不容易匹配了。

3 結(jié)語

　　1）在定壓供水系統(tǒng)中，變頻調(diào)速泵的功耗，只和其流量的一次方成正比，不存在和轉(zhuǎn)速的三次方成正比的關(guān)系。

　　2）對于高性能的離心水泵機(jī)群，不宜采用“一變多定”設(shè)計方案。運(yùn)行水泵應(yīng)全部為調(diào)速泵，且要保持出口壓力相同；“一變多定”的調(diào)速泵，應(yīng)是泵群中揚(yáng)程和流量最大的那一臺。

　　3）宣傳應(yīng)實事求是，不能隨意夸大節(jié)能效果，以免誤導(dǎo)和欺騙用戶。

 

 

 


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