风机节能技术论文

2022-04-15

【摘要】本文主要分析某电厂针对一次风机进行的节能改造,减少不必要的节流损失,达到经济运行指标的目的。【关键词】一次风机;节能改造;技术某电厂为煤炭火力发电,选用的一次风机是由上海鼓风机厂制造的一种高压离心式通风机。在制粉系统中,配备MPS225磨煤机,用来干燥和输送煤粉。一次风机型号为2008B/1104。下面是小编为大家整理的《风机节能技术论文(精选3篇)》,希望对大家有所帮助。

风机节能技术论文 篇1:

浅析风机节能技术及应用

摘 要:随着我国工业生产总值的不断增长,工业化水平不断提高,工业生产中大型机电设备的使用已经十分普遍,风机作为工业生产中的重要工业设备,在有色金属、纺织、化工、石油以及煤炭等诸多行业中都得到了广泛的应用。由于风机在工业生产中常处于持续运行状态,其耗电量约占全国工业用电量的50%左右,耗电量相对较高,因此在可持续发展战略下,做好风机节能技术的应用工作,对提高企业经济效益,减少工业生产能源消耗都有着重要的意义。本文主要针对风机节能技术进行了分析,并对其应用进行了简要的阐述。

关键词:风机;节能技术;变频调节

1引言

风机作为工业生产中广泛应用的基础工业设备,在钢铁、有色金属、石油、煤炭、化工等諸多工业领域均得到了广泛的应用。风机作为工业生产流程中的基础型设备,通常需要在工业生产的全过程中保持运行,有些情况下在生产停止后仍需继续运行,这就导致风机的运行时间较长,且需要根据生产需要不断对自身运行状态进行调节,造成了较为严重的能耗问题,因此做好风机节能工作对我国工业生产有着积极的现实意义。本文主要针对风机的能耗问题,对风机节能技术及其应用进行了简要的分析与阐述。

2风机能耗问题的现状

风机是一种将旋转的机械能转化为气体的压力能和动能的装置,在实际工业生产中通常用于气体的压缩与输送,在工业生产的诸多环节都得到了广泛的应用。风机在工业生产中的持续运行时间一般较长,据统计其耗电量约占全国发电总量的三分之一左右,能耗总量十分可观。风机在得到越来越广泛应用的同时,能耗问题也不断凸显,一方面由于生产企业对风机节能的重视程度不足,导致工业生产中风机输出功率供大于求的现象十分普遍,造成了严重的能耗问题;另一方面风机在运行过程中,往往需要根据工业生产的需要对气体的流量、压力等进行调节,传统的挡风板等调节方式通过人为增加气体阻力的方式得到预期的气体流量,造成了大量不必要的能耗。

3风机节能技术及其应用

3.1合理选择风机

保证工业生产中相关设备的安全平稳运行时风机选择的首要原则,一般需要选择确定风机的型号、数量、桂格以及转速等参数。风机选择的合理与否,将直接影响风机的节能效果,一方面风机的选择要在满足工业生产需求的基础上,留有一定的余量,防止过负荷时可能造成的风机损坏,另一方面风机容量的余量也不应过大,避免容量过剩带来的不必要的能量损耗。一般来说,风机的选择需要满足以下原则:

一是选择的风机在满足工业生产所需的最大流量或最大扬程的基础上,留有合理的余量,且尽可能使风机正常工作时的工况点靠近设计工况点,保证风机运行在设计高效区间内;

二是尽量选用性能曲线不存在“驼峰”现象的风机,以保证风机运行时的稳定性与可靠性,如果需要选择具有“驼峰”现象的风机,则保证正常运行时的工况点位于驼峰区域的右侧,且压能低于零流量时的压能,以便于风机的并联运行;

三是在满足工业生产流量、扬程需求时,尽量选用结构简单、体积较小、重量较轻的风机,以保证风机的可靠性,在允许的条件下,尽量选用高转速风机,同时注意考虑工业生产环境下风机的抗腐蚀能力。

3.2调节风机叶片

风机叶片的安装角与风机运行时的性能曲线有着密切的联系,当叶片安装角增大时,风机的流量、扬程以及功耗都相应增加,而当叶片安装角减小时,风机的流量、扬程以及功耗都相应减少。风机叶片安装角的变化将使得风机的效率曲线也随之发生改变,当安装角过大时,风机的流量远超实际工业生产需求,通过调节转速导致风机偏离效率最高的最佳工况,产生了严重的节流损耗,而当安装角过小时,风机的流量无法满足工业生产需求,增加转速同样会导致风机运行在效率较低的状态下,造成不必要的能量损耗。根据实际工业生产需求,调节风机叶片的安装角度,保证风机在正常运行时保持在效率较高的区域内,对减少不必要的能量损耗有着重要的积极意义。

3.3采用变频调节

在工业生产中,对气体流量、压力等的要求往往不是一成不变的,这就需要在生产流程中根据实际需求对风机的输出进行实时的调整。传统的风机恒速调节方式是在保持风机恒速运转状态下,通过改变外部管网阻力特性,例如改变风门大小等方式调节风机的输出,不仅控制的精度较差,并且造成了大量能量的不必要浪费。

当生产需求发生变化时,风机的调节实质是风机工作特性曲线与阻力曲线再平衡的过程。根据流体力学知识可得,风机的风量Q、转速n、风压H以及轴功率P之间存在以下关系:

进而可以得到当气体流量需求减少时,风机调速过程中各项性能指标的变化情况如下图所示:

图中横坐标表示风机输出的风量,纵坐标表示风机输出的风压,曲线(1)(2)分别表示在传统恒速调节方式下,不同气门大小对应的阻力曲线,N1N2分别表示风机调速前后的工作特性曲线。

初始状态风机的输出与管网阻力在C1点平衡,当对风量需求降低时,如果采用恒速调节方式,此时减小气门大小,阻力曲线由(1)变为(2),风机工作性能曲线不变,此时工作状态由C1转移至C2,通过C1 C2与坐标轴围成矩形的面积可以看出,此时风机的功耗几乎保持不变;如果采用变速调节方式,此时风机的转速降低,风机工作特性曲线发生改变,由N1变为N2,此时工作状态由C1转移至C2’,风机输出的风量与风压均显著减小,同时从C1C2’与坐标轴围成的面积可以看出,变速调节方式显著降低了风机的功耗。

传统的风机变速调节方式主要通过转子回路串联电阻以及改变定子电磁特性等方式实现,与风机恒速调节相比,变速调节改变了风机的转速,减少了不必要的能量损耗,但引入电阻元件后又产生了额外的能量损耗。由于工业生产中异步电机是使用最为广泛的电机类型,其转速與电源频率成正比,因此通过改变电机电源频率能够实现对电机转速的精准控制,即变频控制。由于电网中电能频率保持恒定,因此需要利用变频器实现电机供电频率的控制与调节,在选用变频器时,需要根据实际工业生产需求以及风机的相关参数进行选取,一要保证变频器的额定容量不小于风机的额定功率,并留有一定余量;二要保证变频器额定电流大于风机的额定电流,避免变频器烧毁;三要保证变频器额定电压高于风机的额定电压,确保风机正常运行时变频器能够可靠稳定地运行。

3.4其他节能措施

3.4.1减小风机阻力

为了提高风机的工作效率,应当努力减小风机对输出气体的阻力,一方面要合理设计风机过流部件的几何形状,减小风机的风阻,另一方面还要保证风机的叶轮与导叶进口保持对正,进一步减少不必要的风机阻力。此外,做好风机过流部件的防锈蚀工作也十分必要,保持内表面光明清洁对减小风机阻力也有着积极的作用。

3.4.2提高风机气密性

风机的气密性是影响风机输出性能的重要因素之一,当风机气密性欠佳时,为了满足实际生产对流量、气压等的需求,风机往往需要增加自身输出,从而造成了不必要的能量损耗。为了提高风机的气密性,需要在风机进气口处加装密封环,并对风机的漏损情况进行定期检查,当轴封处、平衡板处等部位磨损较为严重时,应当及时对磨损部件进行更换。

3.4.3减少风机机械损耗

风机运行过程中的机械损耗也是风机不必要损耗的重要产生原因,为了减少风机的机械损耗,一要配置大小适当的轴承,并定期加注润滑油,当轴承磨损较为严重时应及时进行更换;二要确保轴封处填料松紧适当,尽量采用机械密封方式;三要避免腐蚀性气体的进入,防止葉轮及风机壳体内壁发生腐蚀,保证风机内表面的清洁光滑;四是采用开式泵腔设计回收部分叶轮损失能量,进一步提高风机的效率。

4结束语

风机作为工业生产中重要的基础工业设备,在诸多行业中得到了广泛的应用,其节能技术的应用具有重要的节能意义。风机的节能工作是一项涉及机械制造、电气控制以及维护管理等各方各面的综合性系统工程,本文主要针对典型的风机节能技术进行了简要的分析与阐述,相信随着风机节能技术的不断发展与完善,必将促进我国工业生产的健康可持续发展。

参考文献

[1]张治菊, 韩靖. 风机节能运行研究现状[J]. 土木建筑学术文库, 2011, 15(1).

[2]马立飞, 胡跃娟. 关于风机节能的思考[C]// 土木建筑学术文库. 2008.[3]魏继平, 操高城. 风机节能技术应用与经济性对比[J]. 中国勘察设计, 2012(10):77-81.

[4]史恩才, 叶辉. 变频器节能技术在风机和水泵上的应用[J]. 现代制造, 2010(17):43-44.

[5]張炜, 王循明, 祝勇仁. 关于风机、泵的节能技术的研究及应用[J]. 轻工科技, 2008, 24(1):44-45.

作者:钟盛

风机节能技术论文 篇2:

电厂一次风机节能改造方案及技术分析

【摘 要】本文主要分析某电厂针对一次风机进行的节能改造,减少不必要的节流损失,达到经济运行指标的目的。

【关键词】一次风机;节能改造;技术

某电厂为煤炭火力发电,选用的一次风机是由上海鼓风机厂制造的一种高压离心式通风机。在制粉系统中,配备MPS225磨煤机,用来干燥和输送煤粉。一次风机型号为2008B/1104。选用的送风机是由上海鼓风机厂制造的FAF19-9.5-1。选用的密封风机是由山东电力设备厂制造的6-12NO-10.5D。

1.一次风压过高对锅炉产生的影响

燃烧区域改变了,大部份的燃料在炉膛上部区域燃烧,出口烟温偏高,排烟温度也偏高。造成的问题有整体的床温偏低,燃烧不完全;容易发生烟道二次燃烧事故;容易出现烧坏布袋除尘器的事故;减温水用多影响锅炉效率。燃烧时间变短,飞灰含碳量偏高达20%,严 重影响机组的经济;磨损加剧 ,特别是对水平烟道的高温过热器管,经常发生爆管事故;对水冷壁管、屏式过热器管、尾部烟道加热器管子的磨损也很大,减薄很明显。

2.一次风机节能改造方案及技术分析

为了解决上述问题,一种有效的方法是将一次风机改为变频风机,将PID控制技术应用在锅炉变频调速系统中,可以实现变频调速风机的设计。运用变频风机在满足风量的同时还可降低风压,为电厂节约电力资源,能够带来很大的经济效益和社会效益。

2.1 PID控制技术在锅炉变频调速系统中的工作原理

在自动控制过程中,由于外界各种因素的干扰,很有可能会造成产品的控制参数发生一些改变,为了保证产品的质量,在工厂现场检查原件时就把这些产品发生的改变数据传送到PID控制器,PID经过计算,把改变的数据变量进行调节,并使得控制参数与产品设定参数项符合,以便生产出合格的产品。

PID调节主要可以分为比例调节、积分调节与微分调节。比例调节是最基本的一种参数调解方式,当然若是只采用这种调节方法系统会出现稳态误差;在一个系统中弱势存在稳态误差,就需要在PID控制器中对输入与输出误差信号进行积分,使得误差值最大可能的减少,直到误差值变为零为止,这种调节方式就叫做积分控制;在自动控制系统对出现的误差进行调节时,由于大惯性组件或有滞后组件的存在,使得变化值总是会延后,可能会使系统出现振荡,为了解决这一现象,需要调节过程能够预先知道这些组件可能出现的变化,而微分调节就应用而生。

2.2 PID控制参数的设定

在锅炉变频调速系统设计中,最重要的环节就是被控参数的选择,若是选择的控制参数不适当,就根本不会达到预期的调节效果,而且扰动的因素有很多,并不是所有的扰动因素都需要控制,若是全部选定,显然工作量很大,而且还有很多的程序都是不必要的,因此在选择控制参数时,先要对生产工艺过程详细的分析,找出生产过程中对产品质量、安全等的起决定性的扰动因素,而且还要保证这些因素用人工来控制非常困难。

一般PID的调节作用要想达到最佳状态,就需要对积分时间(TI)、微分时间(TD)和PID回路增益(KC)进行最佳设定。在自动控制过程中PID参数的选择也并不是唯一的,当然也不能随意的选择,只有在完全掌握产品生产工艺的条件上才能做出正确的选择,以下是参数选择所依定一些原则:被控参数对产品的质量等起着决定性的因素;被控参数应尽量选用直接参数,若是不行,就采取一个与之相对应的时间参数;被控参数灵敏度很高,手工控制困难;所用仪表能够监控被控参数。

2.3 PID控制技术在锅炉变频调速系统中的具体应用

在PID控制在锅炉鼓、引风机变频调速系统中,对蒸汽出口温度进行测量,并将结果送往PLC,同给定的蒸汽温度设定值之间构建一个PID控制系统,以此对鼓风机进行调速,达到平滑调整送风量的目的,从而调整炉膛温度,进而调整了蒸汽温度。在引风体系中,对炉膛负压进行测量,并把结果作为实时值送往PLC,同给定的炉膛负压给定值之间构建一个PID控制系统以此对引风机进行控制和调速,达到平滑调整引风量的目的,从而调整炉膛负压状态。

PID控制技术在引风机中的应用,原引风机运行是在其额定频率下,并且不管是在何种情况下无论生产的需求是大是小,风机都是工作在全速状态。而且需要工人调节风门、挡板的开度大小,从而达到调整风量的目的。这种控制方式就使大量的电能白白浪费,并且存在的极为严重的人为原因的滞后情况,不但增加了工人的劳动强还得不到理想的控制效果。

原鼓风机运行同样也是运行在额定频率下,同样是人工的控制风门、挡板的开度大小,来控制鼓风量。电动机一直工作在满负荷状态,并且需要人为的控制,而且,这种控制方式造成燃料和电能的大量费,并且也得不到理想的控制效果。在鼓风机系统中采用变频调速运行方式,由温度传感器、PLC、变频器和鼓风机构成了一个闭环的PID控制系统,不仅免去了人为的控制,还达到了满意的控制要求,使锅炉蒸汽出口的温度保持一稳定值。同时延长了设备使用寿命,节约也燃烧和电能进而就节约了生产成本,同时也达到了节能降耗的目的,也使现场噪声得到了极大的改善。通过PLC的PID功能块完成引、鼓风机的闭环控制,并建立变量表,用于PID的参数整定和修改。通过外部输入或PLC程序内部的设定,可以极为方便的修改系统控制目标,达到满意的控制效果。

3.结语

在对一次风机进行节能改造时,关键方法就是将一次风机改为变频调速风机,这样可以满足风量,降低风压,节约电力资源,具有较大的经济效益和社会效益。将PID控制技术应用在锅炉的鼓风机以及引风机中,可以实现系统控制的目的,达到了较为理想的控制效果。 [科]

【参考文献】

[1]孙剑锋,伏林.锅炉低一次风压节能技术在平凉电厂的应用[J].中国高新技术企业,2012,(15):36-37.

[2]赵爽,李西军,黄静波等.600 MW机组锅炉一次风压运行逻辑优化研究[J].发电设备,2013,27(4):229-232.

[3]李玉濤.高压变频器在电厂一次风机节能改造中的应用实践[J].科技风,2009,(1):48.

[4]严巍.300MW火电机组一次风机变频调速系统的应用[D].华北电力大学(保定),2011.

[5]张英贤,李海峰,周清华等.基于中压变频技术的300MW机组一次风机节能改造[J].节能,2010,29(11):53-55.

作者:党燕

风机节能技术论文 篇3:

水轮机替代工业冷却塔风机电机的节能技术改造

摘要:工业冷却塔电动风机耗电多,用冷却塔专用混流式水轮机取代电机能获得可观的经济效益。本文通过某企业循环水系统中的冷却塔的原有设施分析、提出工程改造概况、并通过节能计算,对改造后设备运转情况及改造后经济效益分析,对节能改造效果做出了评价,改造后水轮机替代工业冷却塔风机电机既能保证系统设备的正常运转,而且改造后的水轮机冷却塔具有节能、可靠、冷却效果好、安全、环保、经济、通用性等优点,得出结论:用水轮机替代工业冷却塔风机电机的方法是切实可行的。

关键词:冷却塔;电动风机;水轮机;节能

冷却塔广泛地应用于国民经济的许多部门,它是利用水和空气的接触,通过蒸发和传导散热来降低热量的一种设备。长期以来,冷却塔冷却时所用的风机主要由电机驱动,电机一年所消耗的电能十分巨大,而且进入冷却塔冷却的循环水均有一定的富余水压力,这部分能量都浪费掉了。而水轮机冷却塔就是利用循环水的富余能量来驱动水轮机带动风机旋转,达到风机的设计转速和风量,省去风机原配用的电机和附属设施,节约了电能和维修费用,从而获得可观的经济效益。

1改造前原有设施情况

抚顺某企业循环水系统中冷却塔为方型逆流玻璃钢组合塔,风机为电动轴流风机,冷却水泵为专用上塔热水泵。

1.1 冷却塔

采用4台方型逆流玻璃钢组合塔,单台额定处理水流量为700m3/h,实际处理水量600 m3/h;额定温差为100C,进出口水温400C /300C;实际温差2.30C, 进出口水温28.10C /25.80C。

1.2风机

共有4台配套的轴流风机,传动方式为电机—减速机;电机功率为22kw,电压为380V,额定电流为230A;叶片数量为8片;风机转数为210r/min。

1.3 上塔热水泵

热水泵是3台KQSN400-M19/377卧式双吸式离心泵,夏季高温季节为2台运行,1台备用,其它季节为2台运行,2臺备用;额定流量为1820m3/h;扬程为27.5m;进口压力为4m,出口压力为15m;电机功率为185kw,电源电压为380V,额定电流为341.6A。

2 改造实施情况

2.1 改造内容

将4台冷却塔的电动风机全部实施节能改造,以专用混流式水轮机取代电机(包括传动轴、减速机)作为风机动力源,使风机驱动方式由电力改为水力。相应地对冷却系统的上塔水管道进行改造,令上塔水经过水轮机后再流入布水系统进行布水。为了保证在特殊情况下需要停开风机时,冷却塔仍能正常使用,增设了旁通管道,并安装用于切断检修、运行切换的阀门。同时为了防止冷却塔冬季运行时结冰,增加了化冰管装置。

冷却塔电动风机节能改造后如图1所示。

2.2 混流式水轮机技术参数

本次改造所选用的水轮机技术参数:HL-LJ-A7-G-700(垂直出水)混流式冷却塔专用水轮机;流量为700 t/h;进水压力0.06~0.15MPa;进口口径300mm;出口口径350 mm;当压力为0.06MPa时转速达到210±10%r/min;效率88%。

2.3 改造费用

每台电动风机节能改造费用20万元,其中设备购置费10.5万元,主要材料费6.5万元,安装工程费2万元,其他费用1万元。四台全部改造完成总计费用为80万元。

图 1 改造后结构图

Fig.1 After transforming structure

3 改造后经济效益分析

单台风机电机功率22kW,按冷却塔每年工作8000h计,则每年用电1.76x105 kWh,电费按0.55元/kWh元计,则每年电费:0.55x 1.76 x105 =9.68万元。

根据节能计算结果,改造后一台冷却塔每年节约电费9.68万元,四台全部改造后节约电费为38.72万元,如果考虑电机、传动轴、减速机的维护、检修费用,每年可节约维修维护费用12.7万元。综合两项可知四台冷却塔电动风机节能改造后,总计年可以节约费用为38.72+12.7=51.42万元。改造后静态投资回收期为:80÷51.42=1.56a。

可见用于电动风机节能改造的静态投资期约1.56年即可回收全部投资成本。

4 改造后设备运转情况

冷却塔改造后,在保证上塔供水量达到700t/h,进口压力为0.06MPa的条件下,风机转速为230 r/min,而且上塔水泵电机运行电流比改造前降低了10%。改造后温差为120C,进出口水温410C /290C,系统设备运行状况良好,达到了预期要求。

5 结束语

水轮机替代工业冷却塔风机电机不但保证了系统设备的正常运转,而且改造后的水轮机冷却塔具有如下优点:

1)节能。在保证冷却塔温降设计参数的前提下,以水轮机取代风机电机,改电力驱动为水力驱动,完全省去电机的能耗,100%节电。

2)可靠。专用混流式水轮机设计严谨、结构合理、转动平稳、维护及检修方便的特点,为风机的安全连续工作提供了保障。

3)冷却效果好。随着季节变化,水轮机的转速随着水压的增减而同步增减.风机风量也随之增减,使冷却塔的汽水比稳定在最佳状态,达到最好的冷却效果。

4)安全。由于水轮机替代了电机,风机上无任何的电气设备,杜绝了漏电漏油现象,从而可在任何需防爆环境下安全运行。

5)环保。由于取消了电机、传动轴、减速机,因而降低了噪声、振动、漏油、飘水所带来的环境污染。

6)经济。由于取消了电机、传动轴、减速机,因而减少了日常的维护、检修工作,并降低运行成本。

7)通用。凡是使用传统冷却塔的场合,均可采用水轮机式风机冷却塔,并能对所有类型的传统冷却塔进行节能改造,改造的塔形越大,其节能效果越明显。

参考文献:

1.高凤淮.水动风机冷却塔的应用及节能分析.节能与减排.2010-01-11。

2.赵振国.冷却塔. 中国水利水电出版社.2001-11。

3.刘力.浅谈冷却塔风机的节能与改造,《中国科技博览》 2014 、03

4. 王江红,李佳明。水轮机代替电机驱动冷却塔风机的可行性研究《建筑工程技术与设计》 2014、12

作者:李玉秀