太阳集团





  


  

 

  


    


       

  
  

    

      
 工程案例展示

      
    

    
  

  

    

      
 太阳集团

    

    

      
 太阳集团通风降温系统

      
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进口水帘_离心风机的作用及历史-化工设备知识机械百科高压离心风

          

		  

              

                
              

              

                 

                            离心风机的作用及历史-化工设备知识 		
              

              

                
              

              

                    离心风机的作用  

　　离心风机是依靠输入的机械能，提高气体压力并排送气体的机械，它是一种从动的流体机械。  

　　离心风机广泛用于工厂、矿井、隧道、冷却塔、车辆、船舶和建筑物的通风、排尘和冷却；锅炉和工业炉窑的通风和引风；空气调节设备和家用电器设备中的冷却和通风；谷物的烘干和选送；风洞风源和气垫船的充气和推进等。  

　　离心风机的工作原理与透平压缩机基本相同，只是由于气体流速较低，压力变化不大，一般不需要考虑气体比容的变化，即把气体作为不可压缩流体处理。  

　　离心风机历史  

　　风机已有悠久的历史。中国在公元前许多年就已制造出简单的木制砻谷风车，它的作用原理与现代离心风机基本相同,整体厂房降温通风。1862年，英国的圭贝尔发明离心风机，其叶轮、机壳为同心圆型，机壳用砖制，木制叶轮采用后向直叶片，效率仅为40％左右，主要用于矿山通风。1880年，人们设计出用于矿井排送风的蜗形机壳，和后向弯曲叶片的离心风机，结构已比较完善了。  

　　1892年法国研制成横流风机；1898年，爱尔兰人设计出前向叶片的西罗柯式离心风机，并为各国所广泛采用；19世纪，轴流风机已应用于矿井通风和冶金工业的鼓风，但其压力仅为100～300帕，效率仅为15～25％，直到二十世纪40年代以后才得到较快的发展。  

　　1935年，德国首先采用轴流等压风机为锅炉通风和引风；1948年,丹麦制成运行中动叶可调的轴流风机；旋轴流风机、子午加速轴流风机、斜流风机和横流风机也都获得了发展。                              		                          
                  
    
                    
                  

                  
                		
              

              

                
 

                

                      

                        
                        
                        
                      

                      

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				    收录时间:2011年01月06日 02:09:55 来源:ccen 作者: 

              

            


              

                
              

              

                 

                            高压离心风机的节能改造 		
              

              

                
              

              

                    
1　问题提出 

　　衡阳市湘南球铁厂铸造车间用湿帘一台HTD50―11的高压离心风机，铭牌参数为：转速5750r/min，全风压12753Pa，风量3000m3/h，配电机型号Y160L―2，电机功率18.5kW。该风机已使用4年，近一年来运行效果不理想，现场测试风量2300m3/h，风压9980Pa，电机功率10.5kW，由于风机风量风压低，使得铁水流动性差，铁水温度和成分不稳定，严重影响了产品质量。经分析研究认为其原因是泄漏损失过大，为此决定对该风机进行技术改造。 



图1　风机流体泄漏回流和间隙形式 

　　2　原因分析 

　　离心风机叶轮工作时，机内存在压力较高和压力较低的两个区域，同时，由于运动部件和固定部件之间必然存在间隙，这就使流体有从高压区通过缝隙泄漏到低压区的可能性，如图1所示，气体从通风机转轴与蜗壳之间的间隙Δ处泄漏，形成外泄漏损失。蜗壳靠近前盘的气流，经过叶轮进口与进气口之间的间隙δ，流回到叶轮进口的低压区，导致内泄漏损失，经检查，HTD50―11风机的间隙δ过大达到17mm，导致风机内泄漏损失增大，使得风机的风量、风压减小，效率降低。 
　　为了减小内泄漏损失，应尽量减小间隙δ。试验表明：δ与叶轮直径D的比值δ/D从0.5/100减小到0.05/100，可使通风机效率提高(3～4)%。 
　　间隙δ越大，内泄漏损失越大，风机效率越低。这一点既为试验所证实，也为风机技术人员所承认。目前在通风机制造行业中采用先进的工艺可使间隙δ小到3‰以下。 

　　3　改造方法 

　　HTD50―11风机起初间隙δ达到17mm，由于风机使用时间长，叶轮有磨损，集流器有锈蚀，无论我们怎样调试，δ也在10～12mm之间，风量风压仍难以达到令人满意的程度。 
　　采用物理方法缩小间隙的工作量太大，需要更换的部件多，或者是让机器报废，这都是不经济的。 
　　我们尝试采用化学方法缩小间隙，即在间隙δ内均匀填充强力万能胶JZ―AB。该胶胶接强度高，耐水、油、酸、碱，耐湿热老化，适用温度宽，无毒，不易燃，保管期长，适用胶接各种金、银、铜、铁、铝、玻璃等，在机械制造、维修，农机、家具方面用途十分广泛。 

　　4　改造效果 

　　风机采用化学方法减小叶轮进口与进气口之间的间隙后，对风机进行了试验测试，试验表明风机的风量和压力均有增加，效率由60.7%，提高到72.76%，改造前后的风机性能列于表1。 

表1　间隙δ填充AB胶前后的风机性能 
  　改　造　前改　造　后风量(m3/h)23002750风压(N/m2)998010478.6风机电功率(kW)10.511效率(%)60.7272.76一年运行时间(h)500500年节电量(kW*h)　564.24



　　5　结语  
　　风机叶轮进口与进气口之间的间隙，不但影响风机的风量、风压，而且影响风机的效率。有关通风机标准规定，该间隙δ一般取(0.005～0.010)D，若能采用先进的工艺，间隙可达3‰以下。但是风机安装时，叶轮与机壳分开运送到现场，间隙的调整总是要受人为因素影响；此外风机使用一段时间后轴承和轴之间产生磨损，引起串动，也会增大间隙，这点是难以避免的。 
　　采用化学方法，即在间隙中均匀地抹上一层JZ―AB胶，可以有效地减小间隙。我们将此方法推广使用到其它高压离心风机上，都取得了明显的经济效益。 
　　实践证明，这是一种简单易行的风机节能改造方法，它可以明显降低风机内泄漏损失，提高风机效率。 

  

                  
    
                    
                  

                  
                		
              

              

                
 

                

                      

                        
                        
                        
                      

                      

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				    收录时间:2011年01月07日 17:19:34 来源:ccen 作者: 

              

            



        摘要：本文分析了高压变频器在转炉炼钢除尘风机中的应用。实践证实，高压变频器对降低除尘风机的用电率、减少起动电流、进步功率因数、改进转炉炼钢工艺水平、进步自动化水平有很好的应用远景。



        关键词：变频调速；高压变频技术；转炉；除尘风机



        一、工程前期情况描述



              大冶华鑫炼钢厂原有30T氧气顶吹转炉2座，采用“三吹三”方式，转炉吹炼过程中，炉口会排出大量棕红色的烟气，烟气温度高、含有易燃气体和金属颗粒，按照我国1996年颁布的《大气污染物综合排放标准》（GB16297一1996），对烟气必须冷却、净化，达标后排放。若电机采用工频运行，通过调节风门的出口挡板调节风量来满足生产工艺要求，大量电能白白浪费在阀门上;若采用液力耦合器调速，则存在以下缺点：
（1） 调速范围窄，转速不稳定；
（2） 电机的效率低，损耗大；
（3） 液力耦合器经常出现故障，不能满足连续生产的需要；
（4） 调节精度低，响应慢。 



            吹炼工艺周期 
　　A到B为兑铁加废钢时间，约1分钟。
　　B到C为风机升速时间，暂定1分钟，可以调节。
　　C到D为吹氧时间，约14分钟。
　　D点风机开始减速，暂定2分钟，可以调节。
　　D到E为倒炉测温取样时间，约2分钟。
　　E到F为出钢时间，约2分钟。
　　F到G为溅渣时间，约2分钟。



        　　长期以来，不论转炉处于哪一个运行阶段，产生的粉尘大小均使除尘风机全速运行，挡板几乎不进行任何调节，造成大量的电能浪费。随着市场竞争的不断加剧，节能降耗、进步生产效率成为企业发展进步竞争力的有效手段之一。



        　　在九十年代后期，随着电力电子技术、微电子技术、光电子技术的不断发展和矢量控制技术的不断完善，其中各种拓扑结构的高压变频器相继在应用市场上出现，尤其在最近几年，在技术和应用领域上得到不断的进步和拓展，其中，多重化完美无谐波矢量控制高压变频器以其功率因数高、无谐波（输进谐波小，对供电电网无污染；输出谐波小，电机附加发热和转矩脉动小）可靠性高而受到越来越多的用户欢迎，现已广泛应用于电力、冶金、化工、建材等领域。



        二、系统技术方案设计



            通过对冶炼工艺的分析：转炉在炼钢过程的不同阶段对除尘风量的大小有明显的不同，以吹氧冶炼为最大，其他除尘为最低。通过对转炉炼钢过程的分析，对除尘风机的控制设计于下方案。整个吹炼工艺周期约24分钟，其中高速时间（C到D）14分钟。为了控制简单起见，可使除尘风机运行在两种状态，高速和低速，高速定为45Hz,可以调节；低速定为20Hz,可以调节。可考虑在下氧枪时给出一对接点使高压变频器加速进进高速运行，提氧枪时控制接点断开，变频器减速进进低速运行。



        2．1 设备参数：



        风机参数



        风机型号：D700-13



        额定风量：42000m3 /h



        额定风压：25490Pa



        转速：2965rpm



        轴功率：400Kw



        电机参数



        电动机型号：JK134-2



        额定电压：：10000V



        额定功率：  440KW



        额定电流：30A



        额定转速：2980r/m



        变频器技术指标



        型号：SH-HVF-Y10K/450



        额定容量：600kVA



        输进电压：10000V



        输出电压：0～10000V



        输出频率：0～50Hz



        2．2 系统电气构成



        　　根据现场生产工艺情况，选用湖北三环发展股份有限公司研究开发生产的高压变频器作为主件，该变频调速系统具有谐波含量小，功率因数高、模块化结构、可靠性高等特点。除尘风机电气系统的主接线结构图如图1所示。10kV电源通过母线段网侧高压开关DL接进系统，采用多重化移相干式隔离变压器进行电源侧电气隔离，以减小对电网的谐波污染；变压器输出经功率柜逆变输出后直接驱动三相异步电动机，实现除尘风量的控制。为保证整个除尘风机系统可靠性，系统设计中我们还采用工频旁路。当系统变频运行时，断开隔离开关QS3，合隔离开关QS1、QS2。QS2与QS3之间还设计了机械互锁，在变频器运行时尽对保证QS3不可以误合闸。在变频运行时，由远程PLC起停变频器；当变频器出现故障时，系统切换至原工频运行方式；断开隔离开关QS1、QS2；合隔离开关QS3。由原除尘系统启动风机，进口挡板控制风量。



         


图1  系统接线图



         


图1  系统接线图



         



         


图2    工艺流程图



         


图2    工艺流程图



        三、改造效果



              从运行情况看,该高压变频调速装置,运行可靠,节电效果明显,达到了预期效果。经过工频和变频运行对比，丈量和统计的炼钢转炉除风机改造后各项技术指标如下表



        



        （1）节电效果明显。改造前,该风机天天均匀电耗为7700kW?h,而现在仅为3653kWh左右,均匀天天节电4047kWh,节电率达57%,年节电效益为73万元。                



        （2）系统实现自动控制,操纵简单。系统利用转炉炼钢过程中氧枪的工作信号作为风机高、低速运行的控制信号,实现了风机的高、低速自动控制,系统也可根据工作需要进行人工操纵,且操纵方便。
                                       
（3）系统安全可靠。具有较强的自我保护能力和故障自诊断能力,有过流保护、过电压保护、欠电压保护、高压电源缺相、接地等保护功能。



        （4）设备运行可靠,维护用度低。由于采用变频调速控制,其装置具备软起动、软停止的功能,故在启动时对电网及设备没有冲击,因此延长了电机及风机的使用寿命。由于电机的均匀转速大大降低，轴承的温度大大降低，其寿命也大大延长，进步了整个系统的可靠性，减少了因频繁更换轴承影响转炉正常生产。



        （5）单台项目总体投资为98万元，16个月即可收回投资。设备使用年限长达10年，投资收益高达600余万元。

向矿井或作业面供给新鲜空气、排出污浊空气的矿山通风
设备
。矿用扇风机按其用途分为主要扇风机(主扇)、辅助扇风机(辅扇)和局部扇风机(局扇)三种。主扇用于全矿井或矿井某一翼通风；辅扇用于矿井通风网路的某些分支风路；局扇借助风筒用于矿井中独头的巷道或采场通风。按其构造又可分为离心式和轴流式两大类。(1)离心式扇风机(图1)。由进风口(集流器)、螺旋形机壳、工
作轮、出风口、机轴等部件组成。工作轮由轮毂、平板形后盘、锥形前盘以及固定于前后盘之间的叶片组成。工作轮人风口分为单侧吸风和双侧吸风两种。(2)轴流式扇风机(图)。由工作轮、圆筒形机壳、集风器、整
流器、流线体和环形扩散器组成。集风器是流线形的渐缩风筒。流线体是固定在工作轮轮毂端部的流线形导流体。工作轮由固定在轴上的轮毂和叶片组成。叶片安装角可根据需要调整，通常变化于5
℃
～6
℃
之间。新型轴流式扇风机采用翼形扭曲叶片。高压轴流式扇风机装有两段或多段工作轮。
欧洲矿井从19世纪中叶开始使用蒸汽动力的扇风机。英国于1860年以后用机械通风取代火炉通风。
当时扇风机的风量达40m
3
／s，风压IKPa，效率30％左右。中国冶金矿山从20世纪50年代开始大量使用电动扇风机。80年代末，矿用扇风机的风量已达250m
3
／S，风压5kPa，效率85％以上。
基本参数? 扇风机工作的基本参数是风量、风压、功率和效率。风量以单位时间流过扇风机的空气体积量来表示。风压是扇风机进出口的压力差。扇风机给予每立方米空气的总能量称为扇风机的全压。扇风机压入式工作时，常用全压表示它的风压参数；抽出式工作时，风压参数常用有效静压来表示，它等于扇风机的全压与扩散器出口动压之差。扇风机功率是扇风机对空气所做的有效功，分为全压功率与有效静压功率两种。全压功率是全压与风量之积。有效静压功率是有效静压与风量之积。扇风机效率等于扇风机有效功率与扇风机轴功率的比值，因风压不同而有全压效率和静压效率之分。
特性曲线? 扇风机的特性曲线有个体特性曲线和类型特性曲线两种。个体特性曲线表示某一叶轮直径的扇风机在某一转数条件下扇风机的风压、功率和效率随风量的变化特性。以风量Q为横坐标，风压H为纵坐标，Q与H相对应的曲线称为扇风机的风压曲线H?Q。以风量为横坐标；以功率或效率为纵坐标，它们之间相对应的曲线为扇风机的功率曲线N-Q和效率曲线口一Q(图3)。扇风机的个体特性曲线H?Q与网路风阻特性曲线R的交点M称为扇风机的工况点；工况点M的纵、横坐标分别表示扇风机的工作风压和风量。过M点向横坐标作垂线，分别交功率曲线η一Q和效率曲线E和F。E和F点的纵坐标分别是扇风机的功率和效率。
扇风机个体特性曲线的形状与扇风机的构造有关。叶片后倾的离心式扇风机的H?Q曲线常呈单斜状；叶片前倾的离心式扇风机的HQ曲线呈驼峰状；轴流式扇风机的HQ曲线呈马鞍形。扇风机在有驼峰状特性曲线的左段工作时效率低，并可能出现不稳定运转的现象，选择扇风机时，应使工况点在驼峰右段的高效区工作。
同一类型的扇风机几何相似，运动和动力也相似。因此，可用类型特性曲线表示同一类型，不同直径、不同转数的扇风机运转特性。类型特性曲线的坐标值是无量纲风量系数、风压系数和功率系数。使用类型特性曲线便于比较不同类型扇风机的性能，也便于扇风机的优化选择。
选择? 根据主扇和辅扇所工作的管网风阻以及所要求的风量和风压，对可供选择的扇风机，逐一求解其工况点，选用既满足风量、风压要求又运转稳定、效率较高、能耗和投资较少的扇风机。扇风机选定后，根据工况点的风量、风压和效率，计算扇风机的轴功率，再考虑20％～30％的备用量，确定配套电动机的功率。功率不大时，选用异步电动机；功率大于500kW时，选用同步电动机。
联合作业? 当单台扇风机不能满足生产对通风的要求时，可用多台痢风机串联或并联作业，以提高风量和风压。扇风机串联作业通常用于通风阻力较大的矿井，例如两台风机在进风系统连续压入；两台风机在排风系统连续抽出；或两台风机分别在进风系统与排风系统一压一抽等联合作业方式。长独头巷道掘进时，因风筒过长、通风阻力较大，也可用几台局扇在风筒中串联作业。风机串联作业时，各风机的风量相等，风压之和等于网路总阻力。扇风机并联作业通常用于需风量较大的矿井，当一台主扇的风量满足不了生产要求时，可在同一井口安装两台主扇并联作业。此时，扇风机的风压相等，风量之和等于矿井的总风量。另外，也可用几台扇风机分别在几个井口并联运转，各扇风机的风量之和等于矿井的总风量。


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