鋒速達通風降溫系統(tǒng)
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廠房降溫水簾_高壓變頻在電弧爐除塵風機上的應用工業(yè)自動化送風
摘要：本文分析了高壓變頻器在某煉鋼廠電弧爐煉鋼除塵風機中的應用。實踐證實，高壓變頻器對降低除塵風機的用電率、減少起動電流、進步功率因數(shù)、改進電弧爐煉鋼工藝水平、進步自動化水平有很好的應用遠景。
關(guān)鍵詞：高壓變頻技術(shù)；除塵風機；節(jié)能
一、概述
電弧爐煉鋼是一些鋼鐵廠造成煙塵污染的主要來源之一。在冶煉過程中，爐口會排出大量棕紅色的煙氣，煙氣溫度高、含有易燃氣體和金屬顆粒，按照我國1996年頒布的《大氣污染物綜合排放標準》（GB16297一1996），對煙氣必須冷卻、凈化，由引風機將其排至煙囪放散或輸送到煤氣回收系統(tǒng)中備用。因此，每座電弧爐需配有一套除塵系統(tǒng)。
冶煉過程是通過石墨電極向電弧煉鋼爐內(nèi)輸進電能，以電極端部和爐料之間發(fā)生的電弧為熱源進行煉鋼的方法。電弧爐以電能為熱源，可調(diào)整爐內(nèi)氣氛，對熔煉含有易氧化元素較多的鋼種極為有利。電爐鋼以廢鋼為主要原料，熔制出碳鋼或不銹鋼鋼水供煉鑄用。電弧爐煉鋼時產(chǎn)生的有害物污染主要體現(xiàn)在電爐加料、冶煉、出鋼三個階段。電爐冶煉一般分為熔化期、氧化期和還原期，其中氧化期強化脫炭，由于吹氧或加礦石而產(chǎn)生大量赤褐色濃煙。在上述三個冶煉期中，氧化期產(chǎn)生的煙氣量最大，含塵濃度和煙氣溫度最高。因此，電爐除塵系統(tǒng)按照氧化期的最大煙塵排量進行設(shè)計。在系統(tǒng)最大風量需求的基礎(chǔ)上增加1.1~1.3倍的安全裕度進行除塵風機選型設(shè)計。整個煉鋼過程中吹氧時30~35%，此時風機處于較高負荷運行，而其余時間則處于較低運行工況。很顯然，除塵系統(tǒng)的利用率很低且系統(tǒng)效率差。電弧爐煉鋼主要分為以下階段：
裝料、補爐完畢后，移開爐蓋，用料筐從爐子頂部把爐料裝進爐內(nèi)。不易氧化和難熔的合金料如鎳等可與廢鋼同時裝進。爐料的熔化 裝好爐料，合上爐蓋后，即降下電極到爐料面近處，按通主電路開關(guān)，將電極調(diào)節(jié)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換開關(guān)放到自動控制位置，以次高級電壓通電起弧。吹氧助熔 電弧暴露在熔池面上并降低輸進功率后，可即向熔池吹進氧氣，以加速廢鋼的熔化。精煉 精煉就是把對鋼質(zhì)有害的一些元素和化合物，盡可能地從鋼液中排除掉。
出鋼： 就是將成分和溫度符合要求的鋼水倒出，以便鑄造之用。
補爐 上一爐的鋼水和鋼渣出凈以后，立即把被腐蝕的爐襯補好。補爐動作要快，以便用爐內(nèi)的殘余高溫，將補爐料和原爐襯燒結(jié)在一起，并可減少熱損失，節(jié)約電能。
長期以來，不論電爐處于哪一個運行階段，產(chǎn)生的粉塵大小均使除塵風機全速運行，采用進口擋板開度調(diào)節(jié)，效率低、功率大、造成大量的電能浪費。隨著市場競爭的不斷加劇，節(jié)能降耗、進步生產(chǎn)效率成為企業(yè)發(fā)展進步競爭力的有效手段之一。
在九十年代后期，隨著電力電子技術(shù)、微電子技術(shù)、光電子技術(shù)的不斷發(fā)展和矢量控制技術(shù)的不斷完善，其中各種拓撲結(jié)構(gòu)的高壓變頻器相繼在應用市場上出現(xiàn)，尤其在最近幾年，在技術(shù)和應用領(lǐng)域上得到不斷的進步和拓展，其中，多重化完美無諧波矢量控制高壓變頻器以其功率因數(shù)高、無諧波（輸進諧波小，對供電電網(wǎng)無污染；輸出諧波小，電機附加發(fā)熱和轉(zhuǎn)矩脈動�。┛煽啃愿叨艿皆絹碓蕉嗟挠脩魵g迎，現(xiàn)已廣泛應用于電力、冶金、化工、建材等領(lǐng)域。
湘鋼某煉鋼廠正是在這種狀況下，對電弧爐除塵系統(tǒng)進行高壓變頻技術(shù)改造研究的。該電弧爐除塵系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下圖一所示。電弧爐在冶煉過程中的粉塵主要通過爐頂煙道經(jīng)沉降室沉積，水冷壁冷卻后經(jīng)除塵系統(tǒng)過濾排放；同時利用集塵罩將現(xiàn)場生產(chǎn)車間用風機的粉塵和廢氣及時排走，以免危及電弧爐周邊工作職員的安全、污染環(huán)境。除塵風機是將煙氣吸收排放的主要設(shè)備。
圖 1 電弧爐除塵系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
二、系統(tǒng)技術(shù)方案設(shè)計
湘鋼某煉鋼廠70t交流電弧爐。除塵器系統(tǒng)采用布袋式除塵器，最大除塵風量160000 m3／h。
電爐的煉鋼周期為70~85分鐘，其中裝料5~8分鐘，送電熔化20~25分鐘，吹氧25~28分鐘，還原期12~16分鐘，沖渣出鋼5~7分鐘。在不同的生產(chǎn)工藝階段，電弧爐產(chǎn)生的煙氣量和煙氣溫度不同，且差異較大。加料過程中，主要是裝料時廢鋼及渣料產(chǎn)生的揚塵，需要的除塵風量不大，要求粉塵不擴散，不污染電爐周邊工作環(huán)境為標準。送電過程中是原料送電拉弧加熱，引發(fā)可燃廢棄物燃燒產(chǎn)生廢氣。此時，電爐需要將爐料加熱至熔化狀態(tài)，要求煙塵能夠及時排出，又不能過多的帶走爐體熱量以保證煉鋼周期。而在吹氧期間，不僅要求除塵系統(tǒng)能夠及時迅速地將爐口大量棕紅色的煙氣和粉塵排走，又必須保證爐體有合適的吹煉溫度，確保終點溫度。因此，對除塵系統(tǒng)要求較高。進進還原期，吹氧告一段落，粉塵度再一次降低。在沖渣出鋼時，主要排放物是沖渣產(chǎn)生的水蒸汽和少量廢氣。
通過對冶煉工藝的分析：電弧爐在煉鋼過程的不同階段對除塵風量的大小有明顯的不同，以吹氧冶煉為最大，加料除塵為最低。通過對電弧爐除塵系統(tǒng)中除塵風機的運行方式和過程的分析，對除塵風機的控制設(shè)計于下方案。
2．1 設(shè)備參數(shù)：
風機參數(shù)
風機型號： AY-FR2760
流量：160000m3/h
風壓：3500Pa
軸轉(zhuǎn)速：730r/min
軸功率：1470Kw
電機參數(shù)
電動機型號：YKS650-8
額定電壓：：6000V
額定電流：189A
額定轉(zhuǎn)速：736r/min
變頻器技術(shù)指標
型號：SH-HVF-Y6K/1600
額定容量：2000kVA
輸進電壓：6000V
輸出電壓：0~6000V
額定電流：200A
輸出頻率：0~50Hz
2．2 系統(tǒng)電氣構(gòu)成
根據(jù)現(xiàn)場生產(chǎn)工藝情況，選用湖北三環(huán)發(fā)展股份有限公司研究開發(fā)生產(chǎn)的高壓變頻器作為主件，該變頻調(diào)速系統(tǒng)具有諧波含量小，功率因數(shù)高、模塊化結(jié)構(gòu)、可靠性高等特點。除塵風機電氣系統(tǒng)的主接線結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。6kV電源通過母線段網(wǎng)側(cè)高壓開關(guān)DL接進系統(tǒng)，采用多重化移相干式隔離變壓器進行電源側(cè)電氣隔離，以減小對電網(wǎng)的諧波污染；變壓器輸出經(jīng)功率柜逆變輸出后直接驅(qū)動三相異步電動機，實現(xiàn)除塵風量的控制。為保證整個除塵風機系統(tǒng)可靠性，系統(tǒng)設(shè)計中我們還采用工頻旁路。當系統(tǒng)變頻運行時，斷開隔離開關(guān)K3，合隔離開關(guān)K1、K2。K2與K3之間還設(shè)計了機械互鎖，在變頻器運行時盡對保證K3不可以誤合閘。在變頻運行時，由遠程PLC起停變頻器；轉(zhuǎn)速由微機控制系統(tǒng)給定，實現(xiàn)除塵風機的轉(zhuǎn)速和風量控制。當變頻器出現(xiàn)故障時，系統(tǒng)切換至原工頻運行方式；斷開隔離開關(guān)K1、K2；合隔離開關(guān)K3。由原除塵系統(tǒng)啟動風機，進口擋板控制風量。
圖2 ,屋頂負壓風機廠家; 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖
2．3 系統(tǒng)控制方案
由于不同工藝階段的煙氣溫度有明顯差異，因此溫度的高低直接反映了電爐的運行工況。系統(tǒng)并沒有采用檢測電爐工作中粉塵濃度的方式來直接控制除塵風量，而是采集煙道溫度作為系統(tǒng)調(diào)節(jié)的基本參量，通過計算機進行計算和綜合輸出4~20mA電流作為高壓變頻器的頻率給定信號系統(tǒng)控制。同時，以吹氧量和冷風門開度作為除塵風量的修整參量,濕簾生產(chǎn)廠家，從而進步系統(tǒng)響應速度、改善控制品質(zhì)、達到良好的除塵效果、實現(xiàn)除塵風量自動控制、降低運行職員勞動強度、進步系統(tǒng)效率，達到最佳的節(jié)電效果。具體的控制邏輯見圖3所示。為了保證系統(tǒng)的可靠性，另外增加了除塵風量手動控制回路，對除塵風量的控制采用分段調(diào)速的方式由爐前操縱臺控制變頻運行的頻率點，從而實現(xiàn)不同運行工況下的風量調(diào)節(jié)。控制邏輯圖如圖四所示。
圖3手動控制示意
實踐證實：系統(tǒng)在設(shè)計了兩套控制方案后大大進步了系統(tǒng)的實用性和可操縱性，很好的滿足了現(xiàn)場生產(chǎn)要求。同時，在改善現(xiàn)場工作環(huán)境，進步產(chǎn)品質(zhì)量，降低噸鋼能耗方面起到了積極作用。
三、系統(tǒng)特點
變頻調(diào)速技術(shù)在電爐除塵系統(tǒng)中應用后，主要體現(xiàn)了以下幾個特點：
1、進步了功率因數(shù)，大大降低了起動電流（起動電流從1200A左右降到不足30A），實現(xiàn)了最佳的軟起動。
2、除塵設(shè)備功耗隨電爐煉鋼生產(chǎn)工藝變負荷運行，進步了系統(tǒng)效率；取得明顯的節(jié)能效果。
3、降低了除塵系統(tǒng)用電負荷，減少了直接起動對電網(wǎng)的電流沖擊，同時也減少了對電機、除塵風機的沖擊，延長了除塵器、除塵布袋、除塵風機、除塵電機、煙道等設(shè)備的使用壽命。
4、對降低爐內(nèi)熱量損失，公道控制過程溫度，做到爐溫控制的最優(yōu)化。
5、對除塵系統(tǒng)進行變頻改造，縮短煉鋼時間，進步鋼的品質(zhì)。
四、節(jié)能分析
為了對除塵系統(tǒng)變頻改造后的效果進行評價，在系統(tǒng)投進正常運行1個月后對設(shè)備實際使用和節(jié)電情況進行了測定和數(shù)據(jù)分析。
對變頻改造后的節(jié)能情況進行統(tǒng)計分析,將除塵風機切到工頻連續(xù)運行72小時，統(tǒng)計這段時間的耗電量和煉鋼量;再將除塵風機切到變頻工況下連續(xù)運行，按同樣的方法統(tǒng)計這段時間的耗電量和煉鋼量。
通過對統(tǒng)計數(shù)據(jù)的分析處理，我們可以得出于下結(jié)論：
1、 除塵系統(tǒng)在變頻改造后，功率因數(shù)從0.83左右進步到0.973;
2、 噸鋼除塵電耗降低了16.4kW/h，設(shè)備節(jié)電率高達59.3%，節(jié)能效果明顯；
3、 年節(jié)電量高達593萬度，年節(jié)電收益高達225萬元；
4、 項目總體投資額為178萬元，15個月即可收回投資，設(shè)備使用壽命長達10年，項目總體收益高達1800萬元以上。
參考文獻 :
[1] 沈才芳等編著．電弧爐煉鋼工藝與設(shè)備（第2版）．北京：冶金產(chǎn)業(yè)出版社，2001
[2] 湖北三環(huán)發(fā)展股份有限公司 SH-HVF系列高壓變頻器手冊
送風機和風道是電站鍋爐重要 設(shè)備 之一。一般中、小型鍋爐的送風系統(tǒng)故障較少，隨著鍋爐容量的增加，對送風機及風道的設(shè)計、安裝和運行的要求也隨之提高。運行中的異常情況也時有發(fā)生，如風道的高頻振動造成風道開裂，滾動軸承損壞，甚至有風機葉輪飛車的現(xiàn)象發(fā)生。 某廠新投產(chǎn)的670t/h鍋爐，安裝兩臺G4-73-14N028F型送風機。該風機運行僅1200h,水簾廠家，于1990年2月發(fā)生飛車事故，使全部葉片和前盤飛出機殼之外，造成整臺風機報廢，電動機掃膛，軸彎曲。結(jié)果是更換電動機，使機組停運兩個多月。其事故原因是風機前盤裂口所致，由此可見，保證風機安全運行的重要性。 1.送風機及風道的安全要求 1）送風機及風道應能連續(xù)地向鍋爐供給燃燒所需要的壓力和流量的空氣，以確保鍋爐的燃燒穩(wěn)定正常； 2）送風機出口的風壓、風量應具有隨時調(diào)整的功能，以適應鍋爐負荷變化或自動調(diào)節(jié)的需要； 3）送風機系統(tǒng)設(shè)計和運行時應做到，在二臺并聯(lián)的風機中任何一臺運行時，都能使空氣預熱器兩側(cè)均勻地進風，不允許從停運的送風機處漏風； 4）新建的蒸發(fā)量為670t/h及以上的鍋爐機組，其風道設(shè)計應考慮運行調(diào)節(jié)所需要的流量測量裝置； 5）送風機在正常運行中，其各部的振動、溫度應符合運行規(guī)程的要求，不應有漏油、漏風，各轉(zhuǎn)動部件不應有異常有摩擦聲，發(fā)現(xiàn)異常時，應及時查明原因，予以消除； 6）送風機的電動機就地應安裝事故按鈕，以備在事故情況下及時停止風機運行，防止擴大事故，造成設(shè)備損壞； 7）風道各支、吊架應齊全完好，熱風道應能自由膨脹，膨脹節(jié)應工作正常。保溫應完整、各結(jié)合面應嚴密不漏風。 2.風機葉輪的安全要求 1）風機葉輪的設(shè)計、制造應嚴格按有關(guān)設(shè)計標準和工藝標準進行。制造廠應提供檢驗證 明書和驗收合格證書，設(shè)備安裝前，應重點檢查葉輪各焊縫的幾何尺寸和有無明顯的焊接缺陷，發(fā)現(xiàn)問題應及時通知廠家共同解決制造質(zhì)量問題； 2）葉輪與輪轂的固定螺絲應緊牢固、并應有防止螺母退扣的防松措施； 3）風機檢修時應重點檢查，前后盤及葉片不應有明顯的變形、裂紋，固定螺絲不能有松動或螺母脫落現(xiàn)象。 3.軸與軸承座的安全要求 1）軸與輪轂、對輪、滾動軸承內(nèi)套的配合應牢固，不應有松動現(xiàn)象，其配合緊力應符合裝配標準的規(guī)定； 2）滾動軸承的內(nèi)、外套及滾珠（柱）應完整無麻點、重皮、裂紋。軸承間隙應符合裝配工藝的要求，對新裝軸承的內(nèi)、外套及滾珠（柱）有條件的要進行探傷檢查，防止微裂紋存在； 3）軸承座的地腳螺絲應緊牢固，軸承外套與軸承座的配合應符合工藝標準，膨脹端的軸承外套與軸承座應留有足夠的軸間膨脹間隙； 4）風機正常運行時應保持軸承的正常潤滑，保持油位計的油位指示正常，軸承座不應漏油，發(fā)現(xiàn)漏油時應抓緊時間消除，不應以提高油位的方法來補救漏油現(xiàn)象，因為油位過高會增大軸封的漏油量，而造成惡性循環(huán)； 5）風機與電動機對輪中心偏差不應超過有關(guān)規(guī)定，并應保證規(guī)定的對輪間隙。 4.風機出入口擋板的安全要求 1）擋板開關(guān)應靈活，機構(gòu)完整，開關(guān)方向、指示及開關(guān)量指示應與實際開度一致； 2）風機擋板軸與活動擋板應固定牢固，不應有嚴重磨損或擋板裂紋現(xiàn)象，防止在風機運行中擋板掉下，落入機殼內(nèi)造成葉輪損壞事故； 3）風機入口擋板采用圓形扇片擋板時，要注意擋板開關(guān)方向應正確，即當風門開度較小時，經(jīng)過擋板產(chǎn)生的空氣旋轉(zhuǎn)方向應與葉輪的回轉(zhuǎn)方向一致； 4）風機啟動前，調(diào)整擋板應處于關(guān)閉狀態(tài)，待風機轉(zhuǎn)速正常后，再逐漸地開啟調(diào)整擋板。防止帶負荷（即開著擋板）啟動風機，造成風機啟動力矩過大而影響電動機的壽命。
| 煤礦風機工作狀態(tài)監(jiān)控軟件設(shè)計 |
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| 【英文題名】 Design of Monitoring and Control Software of Air Blower Working State of the Colliery 【作者】 劉翔; 【導師】 魏學業(yè); 【學位授予單位】 北京交通大學; 【學科專業(yè)名稱】 交通信息工程及控制 【論文級別】 碩士 【網(wǎng)絡(luò)出版投稿人】 北京交通大學 【關(guān)鍵詞】 煤礦安全; 風機; 監(jiān)控軟件; UML; Visual; C++; 【英文關(guān)鍵詞】 Coal mine security; Air Blower of Colliery; Monitoring and control Software; UML; Visual C++; 【中文摘要】 煤礦風機作為煤礦安全生產(chǎn)的主要設(shè)備之一，是防止瓦斯聚集和爆炸的最有效手段。煤礦風機工作狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)對風機的供電系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、風機、井下參數(shù)等進行實時檢測，實現(xiàn)對煤礦風機工作狀態(tài)的監(jiān)督與控制，對保證風機的安全工作，提高煤礦的安全管理水平具有重要的現(xiàn)實意義。 監(jiān)控軟件采用面向?qū)ο骍ML建模思想對整個煤礦風機的工作進行分析，建立起反映監(jiān)控系統(tǒng)靜態(tài)結(jié)構(gòu)和動態(tài)特征的模型。在此基礎(chǔ)上以Visual C++作為開發(fā)工具設(shè)計了一套煤礦風機工作狀態(tài)監(jiān)控軟件，完成了數(shù)據(jù)處理、人機交互界面、報警，以SQL Server實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的流式管理，以ActiveX組件技術(shù)和Web技術(shù)實現(xiàn)了遠程瀏覽。 對風機工作狀態(tài)監(jiān)控軟件的建模過程和設(shè)計過程進行深入研究。采用UML軟件開發(fā)思想，研究確定了開發(fā)過程的三個階段：需求分析階段，提取系統(tǒng)需求，明確軟件設(shè)計目標；系統(tǒng)UML分析建模階段，采用面向?qū)ο骍ML建模方法對煤礦風機工作狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)進行了靜態(tài)與動態(tài)建模，通過建模得到整個軟件設(shè)計的藍圖；軟件具體實現(xiàn)階段，融入模塊化的設(shè)計思想以Visual C++6.0為開發(fā)環(huán)境完成了串口通信、動態(tài)圖形界面、數(shù)據(jù)管理... 【英文摘要】 As one of the most important equipments, Air blower of colliery is the most efficient way to prevent gas from congregating and exploding. The monitoring and control system of air blower real-time detect parameters of power supply, control system, air blower, air pressure under mine. The monitoring and control system ensures the air blower working safely, and improves the management level. It is significant to the safety and management of mine. The software adopted UML object oriented modelin... 【DOI】 CNKI:CDMD:2.2008.032010 |
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收錄時間:2011年01月07日 17:34:19 來源:ccen 作者: |
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???? ???????? 離心泵開啟前必須使泵內(nèi)灌滿液體，常在吸入管下端安置一個使液體只進不出的單向閥，以便于充液。因為離心泵運轉(zhuǎn)時，若泵內(nèi)無液體，則其內(nèi)部的氣體經(jīng)離心力的作用所形成的吸入室內(nèi)的真空度很小，沒有足夠的壓差使液體進入泵內(nèi)，使離心泵吸不上液體，這種現(xiàn)象叫做離心泵的"氣縛"。 ???????? 離心泵的吸入管在吸液池中安裝時應盡量防止產(chǎn)生旋渦，且吸入管應短而直，其直徑不應小于泵入口的直徑。采用直徑大于泵入口的直徑有利于降低阻力，但要注意不能因為泵入口處的變徑引起氣體積存而導致氣縛。另外排出管路上也裝有止回閥，以防突然停泵時引起排出側(cè)高位水倒流，造成水擊事故。止回閥應盡量靠近泵體。 ???????? 通風機與風管連接時，應使氣流通暢，不要有方向或速度的突然變化，否則會使通風機性能惡化。 相關(guān)閱讀:
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