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變頻器在風機水泵上的應用 |
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| 節(jié)能改造方案
我們是研究和生產(chǎn)變頻器的專業(yè)公司，產(chǎn)品已形成四大系列，幾十個規(guī)格，其中一些專用變頻器是國內(nèi)首創(chuàng)。在10KV普通變頻器系列中，大容量是我們的強項，這是由于我們有自己的科學的擴容技術，容量等級能覆蓋10KV電機的所有功率等級。
現(xiàn)在以風機100KW電機1臺 為例，作以下具體的介紹：
一、風機工作原理
在生產(chǎn)過程中所需要的風量是經(jīng)常隨工藝及操縱的需要不同程度調(diào)節(jié)的，而傳統(tǒng)的調(diào)節(jié)方案是通過放風閥來調(diào)節(jié)的，用來帶動風機的電動機本身轉速是不可調(diào)節(jié)的，因此大量的風量通過放風法放掉，也就是說，造成電能的大量的浪費，根據(jù)鼓風機風量和轉速成正比關系。
Q1/Q2=N1/N2
式中：Q1、Q2為轉速快和慢的風量 米/分
鼓風機的風壓和轉速的平方成正比。
H1/H2=（N1/N2）
式中：H1、H2為轉速快和慢的風壓
鼓風機所需的功率與轉速的立方成正比。
N1/N2=（N1/N2）
式中：N1、N2為轉速快和慢所需功率KW。
從上述關系可知，假如我們使用改變轉速來實現(xiàn)改變風量的方法，就不至于把大量的風量白白放掉，從而節(jié)約了大量的電能，為此結合貴司的實際情況，經(jīng)多方論證，，著重致力于變頻器調(diào)速在貴司的推廣應用工作。美國NBB深圳市升立興電子有限公司生產(chǎn)的NBB-BF-22-4型變頻器，控制電機為22KW。運行效果良好，工作頻率為 ，工作電流在 左右，節(jié)能效果≥30％，日節(jié)能電（按24小時）158度。根據(jù)測算，5個月可收回全部投資，從結果上看，均取得了明顯的節(jié)電效果，不僅節(jié)電30%左右，同時還增加設備的使用壽命，進步電動機功率因數(shù)，改善了工人的操縱條件，降低了環(huán)境噪音等，深得各方面的好評。
二、調(diào)速方案的選擇
改變鼓風機轉速的方法目前使用調(diào)速型液力偶合器和電動機變頻調(diào)速器等，現(xiàn)階段在羅次鼓風機中應用較多的是使用調(diào)速型液力偶合器，而過往變頻調(diào)速技術的應用，由于受技術條件的限制而極少有在這方面的報道，近年來隨著改革開放深進發(fā)展，隨著世界科學技術的進步，大功率的晶體管、電子技術的迅速的發(fā)展，大規(guī)模集成電路和微機技術的突飛猛進，變頻調(diào)速已成為現(xiàn)實。變頻調(diào)速在變頻范圍、動態(tài)響應、工作效率、調(diào)整精度、功率因數(shù)、輸出特性保護功能及可靠性方面，都達到了較為完美的程度。因此得到了廣泛的應用。
變頻調(diào)速的原理是根據(jù)異步電動機的轉速：
N=60F（1-S）/P
式中F為電源頻率，P為極對數(shù)，S為電機的轉差率。
從上式可知改變供電頻率，即可改變電機的轉速。
無論是在電機與羅次鼓風機之間裝設調(diào)速型液力偶合器或直接對電動機進行變頻調(diào)速控制，都滿足控制進窯風量的要求。根據(jù)每個廠的具體情況，應選用何設備，對此，我們根據(jù)貴司的實際調(diào)查，作出如下分析：
1、 一般風機選型余量比較大，電機約有22KW左右的余量。這就是說，一般用風量只有銘牌風量的70～90%，放風率高達10～30%，若對風機進行調(diào)速控制，則風機轉速需調(diào)至額定轉速的70～90%，即可滿足最大用風量的要求。假如選用與風機額定轉速相一致的調(diào)速型液力偶合器，因其傳動效率與轉速成正比，將使偶合器在額定轉速的70～90%以下運行，系統(tǒng)的傳動效率較低，意味著電能的浪費；若改變電機的極對數(shù)，其系統(tǒng)的效率固然進步，但更換電機的設備投資則需增加更多，固然這兩個方案都與目標存在一定的差距，但若使用變頻調(diào)速器，因其直接改變電機的轉速不存在滑差損失，效率高，在高、低轉速時系統(tǒng)的效率不變，這就較為適合工廠的具體情況。
2、 而貴司電機的輸出功率占電機額定功率的50%左右，故假如使用調(diào)速型液力偶合器，若不便換電機，則存在電機功率因數(shù)過低的缺陷，增加功率因數(shù)補償設施也需另外投資，若選用變頻調(diào)速器，因其能進步電機的功率因數(shù)接近于1，這就能較好地解決這個題目。
3、 調(diào)速型液力偶合器是安裝在風機與電機之間的，選用調(diào)速型液力偶合器必須重新出力原來的基礎，其說需的施工工期較長，一般都要一個月左右，這對于不具有備用機組的立窯來說是較難安排這么長的停機時間的，而安裝變頻調(diào)速，則主要是線路的轉換，可以不停機先做好預備工作，轉接時只需一個班次即可，這樣可基本不影響生產(chǎn)，較為有利。
4、 在設備投資方面，液力偶合器固然比變頻器價格低，但若更換電機，則不相上下，假如變頻器不用供水供油，系統(tǒng)簡單，運行用度低，則其投資用度較高的部分也可以得到補償。
從上述的比較可知，結合工廠的實際情況，最理想的還是選用的變頻調(diào)速器。
三、應用情況
變頻器自2003年起我公司在國內(nèi)一些地區(qū)推廣應用，并在風機的電機上正式投進運行后，已有幾年時間，設備使用正常，取得了令人滿足的效果。我公司在其中兩個廠安裝的3臺變頻器與變頻器安裝前的同期的運行數(shù)據(jù)作一比較。
注：電度數(shù)據(jù)為該風機單獨安裝電度表計量所得。
從以上兩表實測數(shù)據(jù)可知，節(jié)電效果時十分明顯，每噸熟料均勻節(jié)電25～60%，假如以綜合電價0.5元計算，每臺變頻器價格均勻以20萬計，大概一年半即可收回投資。
用變頻調(diào)速器調(diào)節(jié)鼓風機風量，在使用上也達到了十分理想的效果。
1、 由于省往了放風閥，進窯風量的變化由變頻調(diào)速來實現(xiàn)，使進窯空氣進壓及氣流速度穩(wěn)定。操縱更加簡單，只要轉動旋鈕就可調(diào)節(jié)頻率變速，頻率用數(shù)字顯示，由于頻率與轉速成正比關系，所以能精確地定量用風，避免了使用放風閥時引起風壓及風量巨變的弊端，從而穩(wěn)定了風機的使用效果，為提產(chǎn)量質(zhì)量打下基礎，也減輕了工人的勞動強度。
2、 有的工廠原來放風是使用循環(huán)放風的形式，這樣雖能降低風機的噪聲，但同時由于大量的過剩風量在風機的管道內(nèi)循環(huán)，因而在放風量達時經(jīng)常引起風機發(fā)熱，這就極大地影響了風機的安全運轉，用變頻調(diào)速器控制風量，沒有過剩風量循環(huán)，為風機的安全運轉提供了有利的條件，由于風機經(jīng)常處于減速運行，因而風機運行噪聲也得到了大幅度的降低，并進步了風機的使用壽命，得到了工人的歡迎和贊賞。
3、 風機采用變頻調(diào)速可方便地從低速啟動，啟動平穩(wěn)，啟動電流小，對進步質(zhì)量起到良好的作用。
可見變頻調(diào)速在水泥廠的立窯風機上的運用是成功的，達到了預期的效果，其經(jīng)濟效益是明顯的，再加上良好的控制性能和改善工況后的效益，確實是企業(yè)技術改造的理想設備，得到領導及工人師傅的充分肯定，具有很高的推廣應用價值。
,負壓除塵風機; 四、幾點總結
1、 工廠選型時除必須作好充分的實際調(diào)查之外，必須認真做好細致的可行性認證，節(jié)能效果的大小，除了設備本身的節(jié)電潛力外，更主要的是與實際工況有直接的關系，如風機選型余度過大，放風量大，時間長，則節(jié)電效果明顯，反之節(jié)電效果就相對較低。
2、 由于變頻器一次性投資較高，考 到設備配套本身已有一定的安全系數(shù)，所以選用變頻器容量也可按實際的運行工況出發(fā)，運行電流不超過變頻器的額定電流，只要能滿足啟動要求就可以了。這樣可以選用容量較小的變頻器，以減少一次性投資。
3、 變頻器的使用要盡量保證其使用環(huán)境的要求，一般水泥廠環(huán)境比較惡劣，所以在使用過程中要密切留意變頻器的冷卻系統(tǒng)是否正常，否則要及時處理；同時，定期進行吹塵保養(yǎng)，萬一出了故障，要弄清故障顯示的內(nèi)容，有時可能是某種保護功能動作，不一定是變頻器的題目，要有的方失往排除切不可隨意亂動必要時可與銷售商取得聯(lián)系確保變頻器更好的為人們服務。
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中國風機產(chǎn)業(yè)網(wǎng) 輪回流化床鍋爐的預熱冷態(tài)啟動時，鍋爐上水溫度一般控制于70℃左右，上水過程因為受熱面的散熱冷卻，實際進入鍋爐汽包的水溫約35℃左右（根據(jù)環(huán)境溫度變化有所變化），遠遠低于70℃，進入汽包的水溫越低，鍋爐啟動時間即越長，燃油耗量也越大。因此，在確定啟動并網(wǎng)時間后，提前于公道的時間投入爐底加熱預熱鍋爐可縮短啟動時間。
對于輪回流化床鍋爐投入潤滑油代辦代理爐底加熱還可以對床料有一定的預熱作用，這樣可以在啟動過程中使床溫的出發(fā)點較高，縮短床料的加熱時間。所以輪回流化床鍋爐投入爐底加熱的意義要大于煤粉爐。
燃料鍋爐啟動時跟著床溫的升高，河北板框壓濾機單位耗油量大幅增加，因此啟動過程中，投煤的時間越早，啟動節(jié)油的效果越大，如上所述投煤溫渡過低輕易泛起爐內(nèi)爆燃結焦，所以必需根據(jù)實際情況選擇公道的投煤溫度，一般揮發(fā)份高的煤投煤溫度低一點，揮發(fā)份低的煤投煤溫度高一點。
因此在有前提的廠，如啟動時間可控、燃料有選擇的余地，應貯備部門揮發(fā)分高、著火點低的煙煤或褐煤作為啟動燃料。待啟動正常后，再轉換為常規(guī)燃料。
為獻禮農(nóng)歌會，預祝第三屆農(nóng)歌會圓滿舉辦成功，滁州市人民政府通過精心準備，層層篩選出滁州市十大城建項目暨十大招商項目十大技改項目并于11月6日上午在滁州職業(yè)技術學院新校區(qū)舉行隆重的集中竣工慶典活動。安徽省政府副省長花建慧，市領導江山、江俊、王圖強、汪建中等出席并為竣工慶典活動剪彩。
揚子空調(diào)近年來不斷取得突破發(fā)展，市場份額不斷擴大，產(chǎn)品制造能力與市場銷售情況越發(fā)不協(xié)調(diào)，為此，揚子空調(diào)自09年開始在公司內(nèi)全面實施“IE”技改項目，為使國內(nèi)先進的模糊控制技術和變頻技術在空調(diào)企業(yè)得到運用，對原有生產(chǎn)線進行大規(guī)模技術改造，對整個廠區(qū)的現(xiàn)有物流布局、生產(chǎn)線布局、配套布局、倉儲布局等各方面進行全面調(diào)整和整體優(yōu)化。并以期能夠有效拉動上游配套產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，提升公司在安徽乃至全國家電行業(yè)中的地位。
此次揚子空調(diào)入選滁州市十大技改項目，充分肯定了揚子空調(diào)自實施“IE”技改項目后所取得的成效，相信揚子空調(diào)自實施“IE”技改項目改造后，勢將取得更大的發(fā)展。另據(jù)悉，揚子空調(diào)“IE”技改項目與2010年10月基本完成，并投入試運行。該項目達產(chǎn)達效后，可實現(xiàn)年產(chǎn)能家用空調(diào)480萬臺，中央80萬冷噸，熱泵熱水器40萬套。
上海電氣自2009年以來股價走勢
□本報記者 李曉輝
上海電氣（601727）董事長徐建國對中國證券報記者說：“去年我提出，即便是冬天也不能‘貓冬’，而要‘冬練’，要一手抓結構調(diào)整，一手抓新業(yè)務發(fā)展。相信今年我們的增長會快于去年，毛利率、業(yè)績指標都會比去年更好�！�
2009年，上海電氣實現(xiàn)營業(yè)收入577.9億元，實現(xiàn)凈利潤25.01億元，每股收益0.2元，在中國證券報金牛百強上市公司評選中，居機械類排名第6位。這個傳統(tǒng)的電力和工業(yè)設備制造巨頭，未來也將全力打造核電、風電以及裝備制造的海外項目工程整體競爭力。
風電設備力爭前三
在世博會中國館第8層的“低碳未來”展區(qū)，有兩個緩緩轉動的帶有“上海電氣”寓意“創(chuàng)新永恒”的風電軸承。上海電氣是最早參與大型風機制造的企業(yè)之一，自2004年即開始從事風電設備的研發(fā)與生產(chǎn)，與Aerodyn聯(lián)合設計了適應中國風況的2MW風力發(fā)電機組，目前公司在臨港基地已形成了完整的風電設備制造能力，風電制造產(chǎn)業(yè)鏈日趨完整。
2009年上海電氣風電銷售收入達到12.44億元，同比增長30%以上。去年風機訂單超過50億元，其中1.25MW機型合同超過20億元，2MW機型合同超過30億元。
徐建國對中國證券報記者表示，雖然目前風機在公司銷售額占比不大，但是每年增幅都在100%以上。公司今年風機銷售將達到40億元，到2012年將超過100億元，屆時上海電器在風電整機領域?qū)⒘幥叭?/p>
7月1日，上海電氣3.6MW風機正式下線，預計8月份將正式投入批量應用。徐建國對此表示，近年上海電氣將重點發(fā)展海上風電領域，主力機型也將是3.6MW。徐建國表示：“這個行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈很長，我們定位于設備制造商，其他方面我們會考慮聯(lián)合發(fā)展，而不是延伸到整個產(chǎn)業(yè)鏈上�！�
2010年5月24日，上海電氣與華能集團在北京簽訂了150臺2MW、共計30萬千瓦的風電機組采購框架協(xié)議，這將為明年目標翻番留足后勁。
核電2012年業(yè)績集中釋放
6月12日，由上海電氣承制的全球首臺AP1000國產(chǎn)化主設備，三門核電1號機組安注箱已順利發(fā)運，這標志著我國第三代核電技術設備國產(chǎn)化實現(xiàn)了零的突破。
上海電氣是我國三大核電設備制造商之一,車間通風，2009年底，核電領域在手訂單349億元。作為國內(nèi)最早進入核電行業(yè)的企業(yè)和AP1000技術的受讓方，承接了浙江三門、山東海陽核電1號、2號機組的穩(wěn)壓器、蒸發(fā)器、安注箱，堆內(nèi)構件和控制棒驅(qū)動機構等設備的國產(chǎn)化研制，在第三代核電的產(chǎn)業(yè)競爭中占據(jù)技術先發(fā)優(yōu)勢。
徐建國對中國證券報記者表示，核電設備與風機不同，屬于國家核準，能夠拿到訂單的企業(yè)很少。公司去年底349億元的訂單大約在3-4年時間逐漸釋放，到2012年的業(yè)績體現(xiàn)最為明顯。按照目前核電領域發(fā)展速度，預計公司的核電業(yè)務至少能夠支撐未來10年的發(fā)展。
5月18日，上海電氣完成非公開發(fā)行共募集資金22.21億元。這其中，約8.4億元擬用于核電領域的產(chǎn)能擴建和技術提升，將幫助公司形成年產(chǎn)4-6套蒸汽發(fā)生器、壓力容器和穩(wěn)壓器，8-10套堆內(nèi)構件和控制棒驅(qū)動機構的核電核島主設備集成制造產(chǎn)業(yè)化規(guī)模。
海外工程成增長新引擎
上海電氣海外工程業(yè)務，短短5年時間就從6億元營業(yè)額迅速增長到2009年近70億元的規(guī)模。過去一年中，上海電氣新增海外工程訂單220億元，累計海外工程訂單更是超過710億元。
徐建國表示，目前上海電氣在海外電力工程方面已經(jīng)具有一定的影響力，公司目前承包的電站工程已經(jīng)分布在10多個國家，今年公司將向相對發(fā)達的國家和地區(qū)拓展，進入傳統(tǒng)歐美能源巨頭的市場。
對于未來幾年海外工程市場的成長性，他表示繼續(xù)看好：“‘十二五’期間，我們可能不會再現(xiàn)以前的快速增長，但肯定能保證每年高于10%的增長，預計到2016年海外工程銷售額將達到150億元�！�
徐建國強調(diào)，海外市場的風險目前是上海電氣考慮較多的問題，比如復雜的商務條款和電力標準等問題。他指出，隨著規(guī)模越來越大，公司所面臨的風險也越大，公司將充分考量當?shù)厥袌龅膶嶋H情況，發(fā)揮第三方機構作用，盡可能規(guī)避風險。
來源：中國證券報
空調(diào)器室外機組風扇出口防護網(wǎng)后面的氣流漩渦脫落引起的氣動噪聲是空調(diào)器室外機組噪聲增加的一個重要因素。這類噪聲不僅與氣流的流動速度有關，而且還與物體特征尺寸等多種因素有關。因此，在國內(nèi)，關于空調(diào)器室外機組風扇出口湍流噪聲的研究一直沒有得到應有的重視，成為困擾空調(diào)器室外機組氣動噪聲的一個重要因素[1]。本文就是在這樣的背景下，聯(lián)合某大型空調(diào)器研究所，通過試驗，開展了對空調(diào)器室外機組防護網(wǎng)后氣流漩渦脫落對空調(diào)器氣動噪聲影響的研究。 2 空調(diào)器室外機組噪聲產(chǎn)生的機理 通常，空調(diào)器室外機組都是采用軸流風扇作為通風裝置，軸流風扇發(fā)出的噪聲包括兩部分：一部分是湍流噪聲，另一部分是離散頻率噪聲。低壓軸流風機，如用于空調(diào)器的風機，通過對葉輪和支撐進行適當?shù)陌才诺却胧h離低壓軸流風機處測得的噪聲，主要是湍流噪聲。湍流噪聲的根源是隨機脈動力[2]，其主要機理：（1）葉輪進口來流不均勻；（2）物體湍流邊界層內(nèi)的隨機脈動壓力；（3）動葉湍流邊界層的旋渦自葉片后緣脫落時引起的壓力脈動，不論邊界層是否分離，這種脈動都存在，其典型例子為卡門渦街；（4）當來流為湍流時，來流的脈動速度是隨機的，則攻角的脈動和隨之而來的升力脈動也是隨機的；（5）二次渦流產(chǎn)生的噪聲；（6）間隙噪聲。
4 試驗結果分析 噪聲試驗是在半消聲室進行的。從結果來看，風扇轉速、防護網(wǎng)對空調(diào)器室外機組噪聲有較大的影響。 圖1表示了產(chǎn)品機上防護網(wǎng)的存在對噪聲聲壓級分布的影響�？梢钥闯觯诘皖l范圍和高頻范圍內(nèi)，防護網(wǎng)的存在對頻譜分布影響很小，而在1000Hz頻率附近，防護網(wǎng)的存在對頻譜分布影響較大，正是這個頻率范圍，由于防護網(wǎng)的存在引起聲壓級的增加，才造成噪聲級（A聲級）的明顯增大。因為以A聲級作為噪聲衡量標準時，聲音通過A網(wǎng)絡時，低頻段有較大的衰減。雖然從圖1看到的低頻段聲壓級較高，但對總噪聲的影響較小。這一點可根據(jù)A聲級計算公式說明。
根據(jù)每一頻率下的聲壓值，計算出A聲級，有防護網(wǎng)時為57.7dB(A)，無防護網(wǎng)時為53.8dB(A)。可以看出，由于防護網(wǎng)的存在才使噪聲明顯增大。但是，如果分段計算A聲級，就會發(fā)現(xiàn)，對噪聲影響最大的是在1000Hz附近的頻率范圍，圖2表示了每一頻率的A計權的結果，可清楚地看出，在1000Hz附近頻率范圍的聲壓分布對噪聲有明顯的影響。表1給出了3個頻率范圍的A聲級。因此，如何減小1000Hz附近頻率范圍的聲壓級是降低噪聲的關鍵。從圖1可以看到，1000Hz附近頻率范圍聲壓級的增大是由于防護網(wǎng)的存在。因此，可以認為風扇出口氣流和防護網(wǎng)的干涉及引起的渦脫落是主要的噪聲源。 表1 不同頻率的聲壓級對總噪聲的影響 無防護網(wǎng) 產(chǎn)品機防護網(wǎng) 25～630Hz 50.5dB(A) 51.4dB(A) 630～1600Hz 50.2dB(A) 55.8dB(A) 1600～10000Hz 47.0dB(A) 51.5dB(A)
為說明風扇出口氣流和防護網(wǎng)的干涉引起的渦脫落是主要的噪聲源，進行了不同防護網(wǎng)鋼絲直徑對噪聲影響的試驗。圖3表示了鋼絲直徑2.5mm和2.0mm防護網(wǎng)的噪聲頻譜�？梢钥闯�，在1000Hz附近的頻譜范圍，二者存在一定的差別。正是這一差別使直徑2.5mm的防護網(wǎng)的噪聲減小了1.0dB(A)。造成這種現(xiàn)象的原因，可能是由于鋼絲直徑不同引起的渦脫落頻率也不同。根據(jù)脫落渦模型的假設，處在均勻流體中鈍體尾跡中脈動速度的頻譜有一個非常寬的頻率范圍，通常最大聲功率級值是在脫落渦頻率處，如式（2），這個頻率f 與Strouhal數(shù)（St）有關。為了進一步說明防護網(wǎng)鋼絲直徑的影響，圖4展示出了鋼絲直徑2.5mm的防護網(wǎng)和鋼絲直徑4.0mm的防護網(wǎng)的噪聲頻譜，它充分說明了防護網(wǎng)鋼絲直徑對噪聲的重要影響。由于手工加工鋼絲直徑為4.0mm的防護網(wǎng)時，防護網(wǎng)的內(nèi)圈不便加工，只是將風扇出風速度最大處的防護網(wǎng)鋼絲直徑加粗到4.0mm。
根據(jù)流場測試結果[5]可知，風扇出口最大速度為10m/s左右，因此可以計算出，采用直徑2.0mm的防護網(wǎng)時，渦脫落頻率最大值是在1000Hz附近；而采用直徑2.5mm的防護網(wǎng)時，渦脫落頻率最大值是在800Hz附近。這個結果從物理上解釋如下，由于尾跡寬度隨著鋼絲直徑的增大而增大，引起了紊流噪聲頻譜中的主要頻帶向低頻范圍移動。如果用A聲級測量，則直徑大的鋼絲在降低噪聲方面是有好處的。這樣，當噪聲級在A聲級的基礎上被評價時，必須考慮噪聲的頻譜形式，因為即使輻射的總聲功率相同，根據(jù)聲功率在不同的頻率范圍內(nèi)所占百分比的不同，基于A聲級的噪聲也是不同的，這說明鋼絲直徑可能對噪聲頻譜分布有重要的影響。 結合以上關于防護網(wǎng)鋼絲直徑對噪聲影響的分析，可以看出，空調(diào)器室外機組風扇出口的防護網(wǎng)對氣動噪聲的影響非常重要。由于氣動噪聲是空調(diào)器室外機組噪聲最重要的組成部分，為了降低氣動噪聲，必須得保證風扇出口氣流速度與防護網(wǎng)鋼絲直徑很好地匹配，以避免1000Hz頻率附近的脫落渦存在，從而降低由于氣流和防護網(wǎng)干涉引起的氣動噪聲。
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新型冰箱風機 |
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作者：ebm-papst風機(上海)有限公司 孫繼光 |
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冰箱風機使用環(huán)境惡劣，低溫、濕潤以及頻繁的溫度轉換要求風機具有非常可靠的性能；壓縮機功能的多樣化要求風性能夠長期頻繁開啟，并達到10萬小時以上運轉壽命；美國和歐洲新的能耗標準要求風機具有高效率；還有很重要的一點是消費者生活水平不斷進步，要求安裝在熱塑材料（這些材料的吸音效果極差）制成的冷凍或冷躲室內(nèi)風機降低噪音。這些都成為新型風機研制過程中的需要考慮因素。下面主要介紹進步風機效率和性能的方法，并把交流風機和新型直流無刷風機的特性作一定比較。
外部環(huán)境
風機在冰箱內(nèi)運轉，產(chǎn)生部分熱量，一定程度上增加了壓縮機的負荷，導致整個系統(tǒng)效率的降低。
無霜風機
無霜風機大都安裝在蒸發(fā)器和冰箱內(nèi)氣流流經(jīng)的通道。制冷時，風機把干燥的冷氣從蒸發(fā)器吹到箱體內(nèi)；除霜時，風機四周的環(huán)境溫度會短時間處于冰點以上，濕度由于冰霜融化會達到飽和，這時風機一般會停止工作，水氣會在風機的表面凝聚。當蒸發(fā)器重新工作并達到正常溫度時，風機重新啟動，干燥的氣流會將凝聚在風機表面的水分帶走。
循環(huán)風機
用于風循環(huán)的風機工作環(huán)境溫度在冰點之上，活動的氣流可以使冰箱內(nèi)產(chǎn)生不同的溫層。風機工作的環(huán)境濕度取決于安裝位置和開關門的次數(shù)。
工作點
無霜風機典型的風葉尺寸是100mm, 轉速約為每分鐘2400轉，這是綜合考慮交流電機效率和噪音的結果。風機的輸出功率為0.7W。按照一個標準的2.5英寸、輸進功率為7W C型罩極電機計算，效率只有10%。下面我們來看一下新型電機與標準C型電機的比較。
圖1：罩極電機EM2513LN
改進后的電機
新型的罩極電機（如圖1所示）是為整個冰箱市場特別研制開發(fā)的，充分考慮了能耗、性能和工作環(huán)境。
與目前市場標準的C型罩極電機相比，新型電機采用了較小的轉子尺寸，增加磁場作用長度，由此減小了邊沿效應引起的損耗。鐵通道和線圈兩邊的橫截面的減少，使轉子的滑差損耗與定子的雜散損耗得到非線性整合，磁通量密度保持在公道的水平。這些改動主要的優(yōu)點在于減少了線圈的均勻周長，減少了銅耗。電機的軸向間隔采用彈性橡膠圈安裝定位，由此產(chǎn)生的3mm厚度的增加，由于使用了較小尺寸端蓋得到了補償。
在以往的設計中，油氈或纖維不能有效的防止由于頻繁的溫度改變或過飽和的濕度引起的潤滑油外漏，一般采用軸承蓋解決這一題目。新型電機摒棄了油氈，采用特殊的潤滑方式，潤滑油能夠在電機啟動之后緩慢開釋；并采用毛細原理，使軸承上任何需要潤滑的地方都只會從“儲油區(qū)”汲取需要數(shù)目的潤滑油，不會逾額，這樣在各種狀況下軸承都能得到更加可靠的潤滑。這是采用毛氈設計所不能達到的。進一步的實驗證實這種風機的使用壽命可以達到10萬小時以上。更為重要的是，在實際的應用中，風機轉動過程中潤滑油發(fā)出吱吱聲和泄露現(xiàn)象基本消除。
新型潤滑劑采用低粘稠系數(shù)的含硅油脂，比通常使用的合成油脂的粘稠度要低。低粘稠系數(shù)使電機使用一種油脂就能夠在-40℃～60℃的溫度范圍內(nèi)工作，特別適用于如壓縮機冷卻等用途。
線圈用聚酰胺樹脂密封。線圈和引出線接頭處采用特殊專利技術，保證了接頭處也嚴格密封�？晒┻x擇的還有插頭等其它連接方式。 
圖2：直流無刷電機BG2012
直流無刷電機
為了替換現(xiàn)有冰箱使用的交流風機，進步效率，不對稱罩極電機的機械原理引進了直流無刷電機的設計中（圖2）。附加的電路板表面涂有一層防腐蝕的琺瑯，使少量的冷凝水不會影響電路板的電子特性。這在一定程度上解決了防潮題目。但是，由于某些電子元器件仍需要額外的保護，整個電機必須加以密封。為了保護電子元器件不受堅硬樹脂的擠壓，密封外殼采用了普通塑料。這樣，電路板與濕潤的氣流隔離。在除霜階段，環(huán)境溫度上升，密封盒內(nèi)的氣體膨脹，防止?jié)駶櫟目諝膺M進，冷凝水也避免附著在電機的表面。在環(huán)境溫度低于電機的表面溫度時開啟電機也會對電路起到一定的保護作用。
電機通過低壓線圈供電，外接電源通過一個電容性限流器直接供給低壓線圈。一列電阻提供短路和過載保護。直流無刷電機的外形和安裝方式和交流電機基本一致，在多數(shù)的產(chǎn)品中能夠直接替換，從而達到A級節(jié)能標準。
節(jié)能
我們把兩種新的設計與市場上標準的風機作了能耗比較。結果如圖3所示，C型罩極電機帶100mm風葉轉速在每分鐘2400轉的時候，功率為6.9W，而EM2513LN只有4.8W，功率消耗減少了30%。繼續(xù)進步效率可以把軸徑減少到3.175mm (1/8英寸)以下。實在對于軸承來說，2mm的軸徑就足夠了，但是必須小心放置電機，由于軸過細輕易受到損壞。假如使用更好的矽鋼片和高純度的銅，功耗可以進一步降到4W以下，當然本錢會有所增加。
測試結果顯示，直流無刷電機BG2012的節(jié)能效果更好，功耗2.4W, 只有標準電機的1/3。 即使這樣，很大一部分功率被起保護作用的電阻消耗掉了。假如使用外接裝置替換電阻，功耗可以進一步降低到約1.8W。 
圖3：無霜風機的輸進功率
噪音
電器中使用的電機和風機數(shù)目的增加要求降低噪音，尤其是家用電器，所以我們也對新型電機的噪音進行了測試。測試比較了不同的設計 ：4極和2極直流無刷電機以及2極罩極電機。固然4極直流無刷電機采用了更為昂貴的材料，但是最后的結果還是2極直流無刷電機設計比較公道，由于2極直流無刷電機的噪音特性要遠遠好于4極直流無刷電機。
實驗設置
把帶100mm標準風葉的電機安裝在1.84m高的立式商用冷柜中。風機上配有橡膠減震圈。實驗中，風機通過外部電源直接供電，壓縮機處于停機狀態(tài)，這樣消除了其他因素的影響，從而只測定、比較風機工作時的噪音。在每次試驗之前，風機的轉速調(diào)整到每分鐘2400轉。
聲壓通過一個放置在閉門狀態(tài)的冰柜前1m處，高度在冰柜一半的位置的麥克測得。也可以采用帶有錄音裝置立體聲麥克（模擬人耳）記錄分析聲音效果。聲音的測試在特殊的噪音實驗室進行。噪音水平通過頻率范圍從16Hz～10kHz的1/24倍頻程濾波器自動光譜儀顯示。
分光光譜測試
圖4顯示了噪音測試的基本結果。電機的主要噪音，反映在基頻也就是電機的轉動頻率40Hz分頻。諧波（80、120、160、200Hz）分頻的噪音水平也有差別。線頻是引起100Hz分頻噪音的主要原因，尤其是對罩極式電機而言。僅從基頻來看，罩極式電機比其他兩種直流無刷電機的噪音要大。但是人耳隨著聲音頻率的升高感受越來越明顯。從諧波來看，罩極式電機在人耳敏感的較高分頻區(qū)域噪音較低，所以經(jīng)驗告訴我們，罩極式電機的噪音應當是最小的。在較高分頻，2極和4極的直流無刷電機噪音變化較大。4極直流無刷電機在較高頻段會發(fā)出令人不安的噪音。
圖4：2400轉/分鐘單頻噪音水平
另一方面線頻產(chǎn)生的100Hz分頻噪音只與罩極式交流電機相關，電壓整流會優(yōu)化直流無刷電機在此頻段的噪音。當用普通A型濾波器測試噪音時，如圖5所示，4極設計有明顯的缺陷。而2極直流無刷電機產(chǎn)生的噪音水平與罩極式交流電機相差不大。這與經(jīng)驗基本一致。
圖5：2400轉/分鐘單頻噪音水平（A型濾波器）
綜合考慮噪音和節(jié)能的因素，2極直流無刷電機是最理想的選擇。外形尺寸與罩極式電機相似是2極直流無刷電機的另外一個優(yōu)點，它可以用來直接替換現(xiàn)有設備中的交流電機而不需要任何的改動。
結論
冰箱的功能由于采用了新型風機得以改進。采用含硅潤滑劑的含油軸承技術減少了在冰點溫度的摩擦，使風機工作的溫度范圍更加廣泛；防潮處理的直流無刷電機進一步降低了功率消耗，使風機達到新的能耗標準要求，并且不需要額外的裝置來降低噪音。
注：文章中所有數(shù)據(jù)和圖片來源于ebm-papst公司實驗數(shù)據(jù)和資料。(end)
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收錄時間:2011年01月28日 06:26:01 來源:ebm-papst風機(上海)有限公司 作者:
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煤礦主透風機的高壓變頻改造 |
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摘要：礦井主透風機是煤礦生產(chǎn)最重要的負荷之一，主透風機的設計通常都留有較大的余量，具有一定的節(jié)能空間。本文通過對新汶礦業(yè)團體孫村煤礦北風井主透風機應用北京合康億盛科技有限公司變頻改造情況的先容，說明在煤礦主透風機上實施變頻不僅節(jié)能效果明顯，而且可以優(yōu)化整個電力傳動系統(tǒng)的控制性能。
一、概述
礦井抽風機是井工煤礦生產(chǎn)最重要的負荷之一，電動機容量較大，由于其必須連續(xù)工作，使得抽風機用電成為礦井的用電大戶，一般用電量占整個礦井的15％以上。由于抽風機的設計是按照礦井最大用風量為基本選型參數(shù)，同時預留一定的安全系數(shù)，因此供風能力偏大，特別是在礦井初期和透風系統(tǒng)改造后，風性能力富裕量大，具有較大的節(jié)能空間。下面對新汶礦業(yè)團體公司孫村煤礦透風機變頻改造情況進行扼要先容。
新汶礦業(yè)團體公司孫村礦主透風機變頻器運行現(xiàn)場
二、透風機情況
新汶礦業(yè)團體公司孫村煤礦是一個百年老礦，其北風井透風機站建于1981年，安裝兩臺G4-73-11№.28Ｄ型離心式風機，各配有一臺YR1250－8／1430型電動機，額定電壓6KV，功率1250KW，轉速730rpm，一臺工作，一臺備用。根據(jù)出廠風機標注的參數(shù),該風機的額定最大排風能力為11300m3/min。
由于該礦礦井透風系統(tǒng)在2005年1月由一臺400風井單獨運行的中心分列式透風系統(tǒng)，改變?yōu)橐慌_400風井與北立井風井聯(lián)合運行的兩翼對角式透風系統(tǒng)，礦井風量的需求發(fā)生了較大變化，由原來的218.42m3/s，降到129.94m3/s。且礦井風量調(diào)整只能靠調(diào)整風機葉片導角完成，不能實現(xiàn)無級平滑調(diào)速，風機整體耗能較多，風機工作在低效區(qū)，原有的1250kW電機容量富裕過多。為了滿足風量需求的變化，北風井透風機自2005年一月后，多次調(diào)整前導葉角度，由0°逐漸調(diào)整到現(xiàn)在的33°，節(jié)流功率損失非常大，即電動機的能源損耗很大，風機節(jié)能降耗的課題就提上了議事日程。
三、方案論證
1、北風井風機在實際使用過程中存在的主要題目： （1）透風機前導器調(diào)節(jié)葉片角度約為33°，節(jié)流損失很大，存在大量的電能浪費現(xiàn) （2）透風機較小的角度變化將產(chǎn)生一個較大的風量變化，使運行控制比較困難，不能保證最佳運行工況。 2、可行性分析 （1）方案選擇：為了選擇公道的節(jié)能方案，我們調(diào)研和計算了不同風量調(diào)節(jié)方式的功率消耗情況（如圖1）。
圖1 不同風量調(diào)節(jié)方法功率消耗曲線 （1?擋板法；2?前導器法；3?液力耦合器；4?繞線電動機切換轉子電阻調(diào)速法；5?變頻調(diào)速法。） 由圖1可見，變頻調(diào)速法在現(xiàn)有的幾種風量調(diào)節(jié)方法中是最理想、最有效、最節(jié)能的調(diào)節(jié)方法，而孫村煤礦現(xiàn)在使用的前導器法，功率消耗僅次于擋板法，節(jié)能空間較大。 （2）效益測算：應用變頻調(diào)速，可以大大進步電機轉速的控制精度，使電機在最節(jié)能的轉速下運行。根據(jù)流體力學原理，軸功率與轉速的三次方成正比。當所需風量減少，風機轉速降低時，其功率按轉速的三次方下降。因此，精確調(diào)速的節(jié)電效果非�？捎^。測算如下：
1#風機的軸功率為796kW，進口導葉的角度為33.75°，實際流量132.86m3/s。流量的百分比為：132.86/189=70.3%，因?qū)嶋H的測算可能有誤差，估計流量百分比在70.3%～80%之間，按80%守舊計算，通過查表，得出功率減少約20%，因工況的變化，估計節(jié)能點在15%～25%之間，節(jié)約功率為796×（0.15～0.25）=119.4～199kW。
2#風機的軸功率為761kW，進口導葉的角度為33.75度，實際流量129.94 m3/s。流量的百分比為：129.94/189=68.8%，因?qū)嶋H的測算可能有誤差，估計流量百分比在68.8%～80%之間，按著80%守舊計算，通過查表，得出功率減少約20%，因工況的變化，估計節(jié)能點在15%～25%之間，節(jié)約功率為761×（0.15～0.25）=114.15～190.25kW。
預計節(jié)電為120～190kW左右，按著電費為0.58元/度，一年365天計算，（120～190）×24×365×0.58=60.9～96.5萬元。變頻改造預計投資170萬元，投資回收期為1.76～2.79年之間。
四、現(xiàn)場應用
1、根據(jù)要求，設計方案一次回路如下圖所示：
在原來設備的基礎上，增加變頻器（HIVERT-Y06/154）一臺，增加自動切換柜兩臺2#、3#，增加高壓電源柜1#（采用真空斷路器和微機保護等）一臺。
2、運行方式：
（1）變頻器運行1#風機：DL1閉合，DL12閉合，DL11斷開，KM1閉合，DL22斷開。
（2）變頻器運行2#風機：DL1閉合，DL12斷開，DL21斷開，KM2閉合，DL22閉合。
（3）工頻運行1#風機：DL12斷開，DL11閉合，KM1受原系統(tǒng)控制。
（4）工頻運行2#風機：DL22斷開，DL21閉合，KM2受原系統(tǒng)控制。
3、現(xiàn)場技術參數(shù)
北風井風機電機參數(shù)如表1
表1 北風井1#和2#風機電機參數(shù) 1#
| 2#
| 型號
| G4-73-No.28D
| 型號
| G4-73-No.28D
| 額定流量
| 101-189m3/s
| 額定流量
| 101-189m3/s
| 額定壓力
| 653-463mmH2O
| 額定壓力
| 653-463mmH2O
| 軸功率
| 1063kW
| 軸功率
| 1063kW
| 型號
| YR1250/1430
| 型號
| YR1250/1430
| 額定功率
| 1250kW
| 額定功率
| 1250kW
| 額定電壓
| 6000V
| 額定電壓
| 6000V
| 額定電流
| 146A
| 額定電流
| 146A
| 功率因數(shù)
| 0.8
| 功率因數(shù)
| 0.8
| 現(xiàn)有調(diào)節(jié)方式
| 進口導葉調(diào)節(jié)
| 現(xiàn)有調(diào)節(jié)方式
| 進口導葉調(diào)節(jié)
| 實際壓力
| 2990Pa
| 實際壓力
| 2890Pa
| 實際流量
| 132.86 m3/s
| 實際流量
| 129.94 m3/s
| 實際電流
| 93A
| 實際電流
| 89A
| 實際電壓
| 6500V
| 實際電壓
| 6500V
| 實際電功率
| 796kW
| 實際電功率
| 761kW
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五、改造前后對比
孫村礦北風井抽風機變頻裝置在2007年11月27日正式投進運行，根據(jù)風量需求，將風機運行頻率調(diào)整為48Hz，電機輸出功率由改造前前導器葉片33.75°時的1027kW下降至911kW，下降了116kW。41119工作面結束后，北風井抽風機風量富裕較多，根據(jù)風量需求，將風機運行頻率降為44Hz，風機輸出功率進一步下降為726kW，節(jié)能效果更加明顯。使用情況如下：
1、 實際節(jié)電情況
,廠房降溫; 為了真實把握風機變頻改造后的實際節(jié)電情況，我們對風機在工頻和變頻運行狀態(tài)下的用電情況進行了實測，風量為130～131m3/min。
08年1月28日9：00－30日9：00風機前導葉片33.75°，電機頻率為50Hz時，運行2＃風機電度表底數(shù)分別為9863.15和9889.1，24小時用電20760kWh。
08年1月30日11：00－2月2日11：00，風機前導葉片0°，電機頻率為44Hz時，運行2＃風機電度表底數(shù)分別為9889.65和9911.07，24小時用電17136kWh。
在滿足礦井透風要求的情況下，24小時節(jié)電3624kwh，節(jié)電率為17.46％，年節(jié)電132.3萬kWh，電費75萬元。
2、運行情況
（1）該產(chǎn)品自身功率因數(shù)高，無需額外的無功補償裝置。
（2）經(jīng)測試，變頻器自身輸出諧波含量低于4％，符合國家有關標準的要求。
（3）變頻改造后，實現(xiàn)了電動機的軟啟動，往掉了原來的電抗器，避免了大電流對電網(wǎng)和電機的沖擊
（4）采用設備變頻運行方式后，透風系統(tǒng)操縱更加方便，同時降低了運行噪聲，工作環(huán)境條件也有了明顯改善。
（5）設備磨損降低、延長了維護期，維護工作量大大減少。
六、結束語
從合康公司變頻器在新汶礦業(yè)團體公司孫村煤礦北風井主透風機技術改造的實際應用情況來看，對礦井主透風機進行高壓變頻改造，不僅能夠有效地減少電能消耗，而且可以優(yōu)化整個電力傳動系統(tǒng)的控制性能，具有極大的推廣應用價值。
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