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風(fēng)機選型與安裝
廠房降溫負壓風(fēng)機中央空調(diào)水工程節(jié)能設(shè)計探討高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)在
編者按：水泵是空調(diào)工程的重要的組成部分，其耗電量非常大，占空調(diào)工程耗電量的15％-30％，這也意味著水泵節(jié)電的潛力巨大。變頻技術(shù)的應(yīng)用是水泵節(jié)能運行的趨勢之一，但某些局限性使其實際應(yīng)用甚少。本文探討在給定管網(wǎng)特性情況下，多臺水泵并聯(lián)設(shè)計，其運行中節(jié)能的可能性和實用性。在冷凍機房的設(shè)計中，通常是選用多臺相同型號的水泵并聯(lián)運行，其中一臺備用，為了達到水泵運行時節(jié)能的目的。提出大小泵匹配的方案。
空調(diào)工程的電能耗量（采用電制冷方案）約占該建筑總耗電量的40％-50％，而空調(diào)水泵的耗電量又占空調(diào)耗電量的18％左右。對于空調(diào)水泵的設(shè)計選配，雖然也有一些節(jié)電措施，但從現(xiàn)狀看其工程實施和重要程度還遠遠不夠，電能的浪費還十分嚴重，因此水泵的節(jié)電還存在著很大的潛力。
在目前空調(diào)水工程設(shè)計中，一般是選用多臺相同的水泵并聯(lián)，管網(wǎng)的性能按最大流量設(shè)計。
1 給定管路的流量與阻力分析
對于給定的管路工程，在流量變化時其阻力與流量的平方成正比，如下式：
H1/H2=Q21/Q22 (1)
在空調(diào)工程設(shè)計中，空調(diào)水泵揚程H一般按下式選�。�
H=Ha+Hb+Hc+Hd（2）
式中 Ha表示冷水機組的阻力；
Hb表示制冷站內(nèi)分支管路的阻力；
Hc表示制冷站內(nèi)干管和制冷站以外管網(wǎng)的阻力；
Hd表示空調(diào)末端設(shè)備的阻力；
在實際工程中我們所接觸的水工程多為并聯(lián)回路，水工程的水力平衡是保證其運行良好的前提，在設(shè)計中甚至有部分設(shè)計師采用加大流量的辦法來抵消水力不平衡的影響。其實，加大流量并不是一個好辦法，它只不過是掩蓋了水力不平衡的矛盾，在提高原來流量偏小的環(huán)路流量的同時也提高了原本偏大的環(huán)路流量，造成電能的浪費，是不可取的。真正解決水力不平衡的問題還得通過在設(shè)計中水力平衡和運行中的調(diào)節(jié)。
2 水泵節(jié)能的設(shè)計的探討
采用變頻技術(shù)對水泵進行無級調(diào)速是一種行之有效的節(jié)電方法，也是水泵運行節(jié)能的發(fā)展趨勢，但在實際工程工程中，由于價格較高、變速水泵工作點的變化及水泵的效率、水量變化與冷水機組匹配運行等問題，在實際中還運用不多。
本文主要探討在給定的管網(wǎng)特性情況下，多臺水泵并聯(lián)設(shè)計，其運行中節(jié)能的可能性和實用性。在冷凍機房的設(shè)計中，通常是選用多臺相同型號的水泵并聯(lián)運行，其中一臺備用，為了達到水泵運行時節(jié)能的目的。本文提出大小泵匹配的方案。
3 分析及看法
3.1 大小泵匹配的方案是節(jié)約能源切實可行的方法，簡單、效果顯著，對于中小型空調(diào)冷源工程十分適用。
3.2 設(shè)計時應(yīng)計算分析管網(wǎng)特性和負荷特性，正確選用水泵的流量和揚程。
3.3 設(shè)計中應(yīng)注意管網(wǎng)的水力平衡，避免在小流量運行地不利環(huán)路缺水。
3.4 空調(diào)水工程大小泵匹配節(jié)電是肯定的，但對于不同的方案節(jié)電幅度也不盡相同，它往往受到設(shè)備選型局限性的影響，并與空調(diào)負荷時間頻率有關(guān)。對于冷卻水工程因共用管路工程較少，節(jié)約電能幅度較少。
>大冶特鋼四煉鋼廠設(shè)置7#、8#兩個煉鋼電爐，每個電爐配置除塵風(fēng)機一臺（配套電機功率1600kw），電爐除塵風(fēng)機需要六種風(fēng)量來適應(yīng)電爐煉鋼工藝要求，為了提高風(fēng)機的運行效率，該電爐除塵風(fēng)機需要進行變頻調(diào)節(jié)，除塵風(fēng)機高壓變頻器采用北京利德華福技術(shù)有限公司生產(chǎn)的Harsvert系列，并于2003年8月13日調(diào)試完畢投入運行。
除塵風(fēng)機工藝要求
大冶特鋼四煉鋼廠設(shè)置7#和8#兩個煉鋼電爐，煉鋼電爐在正常的冶煉過程中，一個冶煉周期分為如下時間段：①加鐵水3分鐘，②裝料3分鐘，③供電21分鐘，④供電供氧30分鐘，⑤等樣5分鐘，⑥出鋼5分鐘，⑦堵眼3分鐘，總共大約70分鐘，其中①②⑤⑥⑦五個時間段煙塵較少，除塵風(fēng)機可以低速運行，低速運行時間共19分鐘，占總冶煉周期的27%�？紤]風(fēng)機本身的加減速過程，低速運行的時間比重按20%計算�？紤]設(shè)備檢修，年運行時間按300天計算。按冶煉工藝要求，煙塵較大時需要120萬立方米/小時的風(fēng)量，由1600KW風(fēng)機全速運行，提供風(fēng)量85萬立方米/小時，另配560KW風(fēng)機全速運行，提供風(fēng)量35萬立方米/小時。煙塵較小時需要80萬立方米/小時的風(fēng)量，560KW風(fēng)機全速運行，提供風(fēng)量35萬立方米/小時，1600KW風(fēng)機調(diào)速運行，提供風(fēng)量45萬立方米/小時（為額定風(fēng)量的52.9%）。
A1-A2為加鐵水和裝料時間（低速）
A3-A4為供電和供電供氧冶煉時間（高速）
A5-A6為等樣、出鋼、堵眼時間（低速）
A2為爐前生產(chǎn)現(xiàn)場采集的電爐送電和送氧信號開始由低速升速至高速的升速點
A4為爐前生產(chǎn)現(xiàn)場采集的電爐停送電和停送氧信號開始由高速減速至低速的減速點
為適應(yīng)生產(chǎn)變化電爐除塵風(fēng)機在低速段暫定需要5種風(fēng)量來適應(yīng)電爐煉鋼工藝要求。
A到B為低速段的第一低速段（最低速），B到P為低速段第五低速段（最高速），Q到R低速段的第一低速段（最低速）；
B到D為第二個低速段，其中B到C為風(fēng)機升速時間；
D到F為第三個低速段，其中D到E為風(fēng)機升速時間；
F到H為第四個低速段，其中F到G為風(fēng)機升速時間；
H到J為第五個低速段，其中H到I為風(fēng)機升速時間；
風(fēng)機升速時可以根據(jù)需要跨越任一升速點；
J點風(fēng)機開始減速。
J到L為第五個低速段轉(zhuǎn)換為第四個低速段，其中J到K為風(fēng)機減速時間；
L到N為第四個低速段轉(zhuǎn)換為第三個低速段，其中L到M為風(fēng)機減速時間；
N到P為第三個低速段轉(zhuǎn)換為第二個低速段，其中N到O為風(fēng)機減速時間；
P到R為第一低速段，其中P到Q為風(fēng)機減速時間；
Q到R為低速段的第一低速段（最低速）。
大冶特鋼四煉鋼廠電爐除塵風(fēng)機采用HARSVERT-A06/220變頻器進行調(diào)速控制，外加工頻旁路開關(guān)柜，變頻器為直接高-高方式的電壓源型，變頻器的主要性能指標如下：變頻器容量2250KVA，額定輸出電流220A，輸入頻率45Hz到55Hz，額定輸入電壓6000V，允許電壓波動±10%，輸入功率因數(shù)≥0.96（大于20%負載時），輸出頻率范圍按五級速度，0Hz到50Hz范圍內(nèi)調(diào)整（即：調(diào)速范圍0～100%），變頻器效率≥98%（不含輸入變壓器），輸出頻率分辨率0.01Hz，無級調(diào)速，過載能力120%一分鐘，150%立即保護。加速時間可按工藝要求設(shè)定，減速時問可按工藝要求設(shè)定。
變頻器與四煉鋼廠PLC控制工程接口：四煉鋼廠PLC為西門子S7-300，變頻器內(nèi)置PLC為西門子S7-200，通訊時以四煉鋼廠PLC作為主站，變頻器PLC作為從站，實現(xiàn)數(shù)據(jù)通訊；變頻器需上傳到四煉鋼廠PLC的信息包括：故障報警（綜合）、高壓合閘允許、高壓緊急分斷、模擬量信號：變頻器運行頻率、變頻器輸入電流（4-20mA電流源，帶載能力大于500Ω）。
變頻器與四煉鋼廠現(xiàn)場接口：變頻器與四煉鋼廠電動機就地操作箱以硬線連接方式實現(xiàn)，四煉鋼廠就地操作箱上應(yīng)包括：按鈕類：啟動按鈕（帶指示）、停止按鈕（帶指示）；指示燈類：變頻正常運行指示、工頻運行指示；變頻器與四煉鋼廠爐前操作臺以硬線連接方式實現(xiàn)，四煉鋼廠爐前操作臺上應(yīng)包括：按鈕類：高速按鈕（帶指示）、低速1（最低速）按鈕（帶指示）、低速2按鈕（帶指示）、低速3按鈕（帶指示）、低速4按鈕（帶指示）、低速5（最高速）按鈕（帶指示）；變頻器向就地操作箱提供的信號為：狀態(tài)信號：變頻器正常運行、工頻運行；就地操作箱向變頻器提供的信號為：遠控指令：啟動、停止；爐前操作臺向變頻器提供的信號為：工況轉(zhuǎn)速指令：高速指令、低速1指令、低速2指令、低速3指令、低速4指令、低速5指令；變頻器與高壓開關(guān)柜的連鎖信號：高壓緊急分斷。以上開關(guān)量均采用無源接點輸出，定義為接點閉合時有效，接點容量均為AC220V/3A。
變頻器遠程/近程控制選擇，當(dāng)變頻器遠程/近程控制選擇開關(guān)打到遠程位置時，控制權(quán)交給電動機就地操作箱，當(dāng)變頻器遠程/近程控制選擇開關(guān)打到近程位置時，控制權(quán)交給變頻器。
電爐除塵風(fēng)機未上變頻以前，在各種工況下的電機工作電流為180A，采用變頻調(diào)速后在除塵風(fēng)機低速段平均節(jié)電率在47.5%以上。
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在目前空調(diào)水工程設(shè)計中，一般是選用多臺相同的水泵并聯(lián)，管網(wǎng)的性能按最大流量設(shè)計。
1 給定管路的流量與阻力分析
對于給定的管路工程，在流量變化時其阻力與流量的平方成正比，如下式：
H1/H2=Q21/Q22 (1)
在空調(diào)工程設(shè)計中，空調(diào)水泵揚程H一般按下式選�。�
H=Ha+Hb+Hc+Hd（2）
式中 Ha表示冷水機組的阻力；
Hb表示制冷站內(nèi)分支管路的阻力；
Hc表示制冷站內(nèi)干管和制冷站以外管網(wǎng)的阻力；
Hd表示空調(diào)末端設(shè)備的阻力；
在實際工程中我們所接觸的水工程多為并聯(lián)回路，水工程的水力平衡是保證其運行良好的前提，在設(shè)計中甚至有部分設(shè)計師采用加大流量的辦法來抵消水力不平衡的影響。其實，加大流量并不是一個好辦法，它只不過是掩蓋了水力不平衡的矛盾，在提高原來流量偏小的環(huán)路流量的同時也提高了原本偏大的環(huán)路流量，造成電能的浪費，是不可取的。真正解決水力不平衡的問題還得通過在設(shè)計中水力平衡和運行中的調(diào)節(jié)。
2 水泵節(jié)能的設(shè)計的探討
采用變頻技術(shù)對水泵進行無級調(diào)速是一種行之有效的節(jié)電方法，也是水泵運行節(jié)能的發(fā)展趨勢，但在實際工程工程中，由于價格較高、變速水泵工作點的變化及水泵的效率、水量變化與冷水機組匹配運行等問題，在實際中還運用不多。
本文主要探討在給定的管網(wǎng)特性情況下，多臺水泵并聯(lián)設(shè)計，其運行中節(jié)能的可能性和實用性。在冷凍機房的設(shè)計中，通常是選用多臺相同型號的水泵并聯(lián)運行，其中一臺備用，為了達到水泵運行時節(jié)能的目的。本文提出大小泵匹配的方案。
3 分析及看法
3.1 大小泵匹配的方案是節(jié)約能源切實可行的方法，簡單、效果顯著，對于中小型空調(diào)冷源工程十分適用。
3.2 設(shè)計時應(yīng)計算分析管網(wǎng)特性和負荷特性，正確選用水泵的流量和揚程。
3.3 設(shè)計中應(yīng)注意管網(wǎng)的水力平衡，避免在小流量運行地不利環(huán)路缺水。
3.4 空調(diào)水工程大小泵匹配節(jié)電是肯定的，但對于不同的方案節(jié)電幅度也不盡相同，它往往受到設(shè)備選型局限性的影響，并與空調(diào)負荷時間頻率有關(guān)。對于冷卻水工程因共用管路工程較少，節(jié)約電能幅度較少。
>大冶特鋼四煉鋼廠設(shè)置7#、8#兩個煉鋼電爐，每個電爐配置除塵風(fēng)機一臺（配套電機功率1600kw），電爐除塵風(fēng)機需要六種風(fēng)量來適應(yīng)電爐煉鋼工藝要求，為了提高風(fēng)機的運行效率，該電爐除塵風(fēng)機需要進行變頻調(diào)節(jié)，除塵風(fēng)機高壓變頻器采用北京利德華福技術(shù)有限公司生產(chǎn)的Harsvert系列，并于2003年8月13日調(diào)試完畢投入運行。
除塵風(fēng)機工藝要求
大冶特鋼四煉鋼廠設(shè)置7#和8#兩個煉鋼電爐，煉鋼電爐在正常的冶煉過程中，一個冶煉周期分為如下時間段：①加鐵水3分鐘，②裝料3分鐘，③供電21分鐘，④供電供氧30分鐘，⑤等樣5分鐘，⑥出鋼5分鐘，⑦堵眼3分鐘，總共大約70分鐘，其中①②⑤⑥⑦五個時間段煙塵較少，除塵風(fēng)機可以低速運行，低速運行時間共19分鐘，占總冶煉周期的27%�？紤]風(fēng)機本身的加減速過程，低速運行的時間比重按20%計算�？紤]設(shè)備檢修，年運行時間按300天計算。按冶煉工藝要求，煙塵較大時需要120萬立方米/小時的風(fēng)量，由1600KW風(fēng)機全速運行，提供風(fēng)量85萬立方米/小時，另配560KW風(fēng)機全速運行，提供風(fēng)量35萬立方米/小時。煙塵較小時需要80萬立方米/小時的風(fēng)量，560KW風(fēng)機全速運行，提供風(fēng)量35萬立方米/小時，1600KW風(fēng)機調(diào)速運行，提供風(fēng)量45萬立方米/小時（為額定風(fēng)量的52.9%）。
A1-A2為加鐵水和裝料時間（低速）
A3-A4為供電和供電供氧冶煉時間（高速）
A5-A6為等樣、出鋼、堵眼時間（低速）
A2為爐前生產(chǎn)現(xiàn)場采集的電爐送電和送氧信號開始由低速升速至高速的升速點
A4為爐前生產(chǎn)現(xiàn)場采集的電爐停送電和停送氧信號開始由高速減速至低速的減速點
為適應(yīng)生產(chǎn)變化電爐除塵風(fēng)機在低速段暫定需要5種風(fēng)量來適應(yīng)電爐煉鋼工藝要求。
A到B為低速段的第一低速段（最低速），B到P為低速段第五低速段（最高速），Q到R低速段的第一低速段（最低速）；
B到D為第二個低速段，其中B到C為風(fēng)機升速時間；
D到F為第三個低速段，其中D到E為風(fēng)機升速時間；
F到H為第四個低速段，其中F到G為風(fēng)機升速時間；
H到J為第五個低速段，其中H到I為風(fēng)機升速時間；
風(fēng)機升速時可以根據(jù)需要跨越任一升速點；
J點風(fēng)機開始減速。
J到L為第五個低速段轉(zhuǎn)換為第四個低速段，其中J到K為風(fēng)機減速時間；
L到N為第四個低速段轉(zhuǎn)換為第三個低速段，其中L到M為風(fēng)機減速時間；
N到P為第三個低速段轉(zhuǎn)換為第二個低速段，其中N到O為風(fēng)機減速時間；
P到R為第一低速段，其中P到Q為風(fēng)機減速時間；
Q到R為低速段的第一低速段（最低速）。
大冶特鋼四煉鋼廠電爐除塵風(fēng)機采用HARSVERT-A06/220變頻器進行調(diào)速控制，外加工頻旁路開關(guān)柜，變頻器為直接高-高方式的電壓源型，變頻器的主要性能指標如下：變頻器容量2250KVA，額定輸出電流220A，輸入頻率45Hz到55Hz，額定輸入電壓6000V，允許電壓波動±10%，輸入功率因數(shù)≥0.96（大于20%負載時），輸出頻率范圍按五級速度，0Hz到50Hz范圍內(nèi)調(diào)整（即：調(diào)速范圍0～100%），變頻器效率≥98%（不含輸入變壓器），輸出頻率分辨率0.01Hz，無級調(diào)速，過載能力120%一分鐘，150%立即保護。加速時間可按工藝要求設(shè)定，減速時問可按工藝要求設(shè)定。
變頻器與四煉鋼廠PLC控制工程接口：四煉鋼廠PLC為西門子S7-300，變頻器內(nèi)置PLC為西門子S7-200，通訊時以四煉鋼廠PLC作為主站，變頻器PLC作為從站，實現(xiàn)數(shù)據(jù)通訊；變頻器需上傳到四煉鋼廠PLC的信息包括：故障報警（綜合）、高壓合閘允許、高壓緊急分斷、模擬量信號：變頻器運行頻率、變頻器輸入電流（4-20mA電流源，帶載能力大于500Ω）。
變頻器與四煉鋼廠現(xiàn)場接口：變頻器與四煉鋼廠電動機就地操作箱以硬線連接方式實現(xiàn)，四煉鋼廠就地操作箱上應(yīng)包括：按鈕類：啟動按鈕（帶指示）、停止按鈕（帶指示）；指示燈類：變頻正常運行指示、工頻運行指示；變頻器與四煉鋼廠爐前操作臺以硬線連接方式實現(xiàn)，四煉鋼廠爐前操作臺上應(yīng)包括：按鈕類：高速按鈕（帶指示）、低速1（最低速）按鈕（帶指示）、低速2按鈕（帶指示）、低速3按鈕（帶指示）、低速4按鈕（帶指示）、低速5（最高速）按鈕（帶指示）；變頻器向就地操作箱提供的信號為：狀態(tài)信號：變頻器正常運行、工頻運行；就地操作箱向變頻器提供的信號為：遠控指令：啟動、停止；爐前操作臺向變頻器提供的信號為：工況轉(zhuǎn)速指令：高速指令、低速1指令、低速2指令、低速3指令、低速4指令、低速5指令；變頻器與高壓開關(guān)柜的連鎖信號：高壓緊急分斷。以上開關(guān)量均采用無源接點輸出，定義為接點閉合時有效，接點容量均為AC220V/3A。
變頻器遠程/近程控制選擇，當(dāng)變頻器遠程/近程控制選擇開關(guān)打到遠程位置時，控制權(quán)交給電動機就地操作箱，當(dāng)變頻器遠程/近程控制選擇開關(guān)打到近程位置時，控制權(quán)交給變頻器。
電爐除塵風(fēng)機未上變頻以前，在各種工況下的電機工作電流為180A，采用變頻調(diào)速后在除塵風(fēng)機低速段平均節(jié)電率在47.5%以上。
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屋頂排熱風(fēng)機
車間降溫設(shè)備
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