浙江车间通风_风机常识－如何正确选择风机（二）企业家必看：小

1）根据输送气体性质、系统的风量和阻力确定风机的类型。例如输送清洁空气，选用一般的风机；输送有爆炸危险的气体或粉尘，选用防爆风机
2）考虑到风管、设备的漏风及阻力计算的不精确，应按下式的风量、风压选择风机：Pf·Kp·ΔP Pa Lf=KL·L m3/h 式中 Pf——风机的风压，Pa； Lf——风机的风量，m3/h； Kp——风压附加系数，一般的送排风系统Kp=1.1～1.15；除尘系统Kp=1.15～1.20； KL——风量附加系数，一般的送排风系统KL=1.1；除尘系统KL=1.1～1.15；ΔP——系统的总阻力，Pa； L——系统的总风量，m3/h.
（3）当风机在非标准状态下工作时，应按下列公式对风机性能进行换算，再以此参数从样本上选择风机式中 Lf——标准状态下风机风量，m3/h； ——非标准状态下风机风量，m3/h； Pf——标准状态下风机的风压，Pa； ——非标准状态下风机风压，Pa；    ——非标准状态下空气的密度，kg/m3。空气状态变化时，实际所需的电动机功率会有所变化，应进行验算，检查样本上配用的电动机功率是否满足要求。
　　　风机性能也可用无因次的流量系数, 压力系数和功率系数来表示。这些无因次性能参数(也称无因次系数)的换算公式是由相似理论推导出来的。同一类型的风机相似(包括几何相似, 运动相似和动力相似), 因此, 同一类型风机的无因次性能参数相等。即
式中 α、β、γ——分别为流量系数、压力系数、功率系数，无因次；

ρ——空气密度，kg/m3；

D——风机的叶轮外径，m；

U——叶轮周边切线速度，m/s；

H——风机的风压，Pa；

Q——风机的风量，m3/s。

根据相似理论及上式无因次系数式，可得同类型风机性能的换算关系式为:

Q/Q' = ( D/D')3(n/n')

H/H' = (ρ/ρ')( D/D')2(n/n')2 （7-2-4）

N/N' = (ρ/ρ')( D /D ')5(n/n')3

式中 Q、Q'——分别为所要换算的两台风机的风量，m3/s；

H、H'——分别为所要换算的两台风机的风压，Pa；

N、N'——分别为所要换算的两台风机的功率，kw；

D、D'——分别为所要换算的两台风机的叶轮直经，m；

n、n'——分别为所要换算的两台风机的转速，转/分；

ρ、ρ'——分别为所要换算的两台风机工作的空气密度，kg/m3。

上式可用于同类型风机中任意两台风机之间的性能参数换算，也可用于同台风机不同转速, 不同空气密度条件下的性能变化的分析。
   测定风机特性的目的是，综合运用风压参数和风机电机电量参数的测定方法与技术，测试通风机空气动力性能，绘制风机运行特性曲线并进行分析，以评定通风除尘系统的运行状态是否满足通风要求。
①风流参数测定：包括风机风量、风压测定。要求掌握风机空气动力性能测定系统的试验方法及规范，掌握压力计的零点调定，工作原理，测定操作，压力挽算。

②风机电机电量参数：包括电机功率、电流、电压和转数。要求掌握转数、功率、电流、电压的测量方法及仪器操作

作者：网络   2009-7-27 9:18:25 　 回复此发言  
如果一个阶层脚下没有道德根基，就没有存在的正当性。今天，中国企业家该做的第一件事就是为自己的道德正当性辩护。

　　中国企业进入道德赤字“还账期”

　　最近翻读《穷查理宝典》，查理·芒格在总结自己的投资原则中有这样一条：“记住，声誉与正直是你最有价值的资产，而且能够在瞬间化为乌有。”他的搭档也曾说过：“要赢得好的声誉需要20年的时间，而要毁掉它，5分钟足矣。如果明白了这一点，你做起事就会不同了。”联想到中国的情形，从最近的学历风波、紫金排污、奶品毒素等许多事例来看，一些中国企业家很不在意自己的道德记录，甚至亲手毁掉他们在民意心中的道德信誉。

　　中国的道德生态一直不鼓励培育道德资产，谁讲道德谁倒霉，谁不择手段谁成功。即使东窗事发，也只是面临选择性的惩罚，加上若能得到官权的庇护，逃脱的机会甚大。在既定的制度环境下，道德赤字反而有利可图，受到惩罚的不是肇事者，而是无辜者。所以，中国的道德生态是恶质化的道德生态。

　　然而欠下的账，不论是金钱的，还是道德的，早晚是要还的。中国企业到了为道德赤字还账的历史阶段。很多企业家已经开始清产还账，因为道德的瑕疵而带来以亿元计的资产损失。每一个环境灾难、产品缺陷、质量事故、名人风波都将引爆一笔道德坏账，同时伴随着巨大的资产损失。种种迹象表明，前数十年累计的道德亏空，进入了集中清算期！在可见的将来，还将有无数的信誉地雷有待起爆。我们将会看到越来越多的环境灾难、产品缺陷、质量事故、名人风波。

　　身处道德雷阵，却不自知

　　在中国，对商业与商人的态度是数千年来一成不变的。一方面是政府对私人商业活动的一贯性压力，一方面是民间对商业活动巨大热情；一方面是经商成就的负罪感，一方面又刻意炫耀自己的财富；一方面认为无商不奸，排富仇富，另一方面又对财富极端向往。这个社会从未筑起过商业活动的道德防线。中国为什么周期性地劫富不济贫，就是因为中国的商业从来不具有道德正当性。当中国人肚子开始饱了，又开始反商了。商鞅对商业和商人的态度一直就是历代统治者对商业和商人的态度。近年来，随着一波波仇富浪潮的兴起，中国的企业家置身于道德地雷阵中却不自知。

　　有一位老板对我说，这几年我没干什么坏事，就是钱赚得太多了。他或真或假地把赚钱看成是缺德的事。如果财富不是好东西，那把财富给别人就不是慈善；如果财富是好东西，正当地创造财富就是最道德的行为。赚钱绝对不是坏事，关键是要有道德关怀。企业家要做的不是炫耀你挣了多少钱，而是展现你的道德情操与关怀。企业家最重要的关怀，也是最独特的贡献是帮助社会制造思想，构筑商业与企业家的道德基础。我没有看到企业家们有意愿有行动去为商业活动和企业家的正当存在构筑道德防线。

　　按照美国哲学家兰德的看法，商人有两类，一类是创造者，他们是提供产品、提供服务、提供创意、作品与研究成果并且获得收益的人。作为创造者，他们不用牺牲他人就能获得创造性的财富。他们不再是掠夺者，而是生产者、创造者。他们有独立的灵魂、独立的信仰、独立的判断、独自的收获，他们有无穷的精力、远大的愿景和务实的目标。在他们面前，每一个困难不过是展现自己才能的机会。另一类是伪商人，他们是对自己的仪表比对自己的产品更感兴趣的商人，他们借助特殊关系靠政府转移别人财富来从中获利，并且对商人身份感到自卑与羞耻。兰德称这些人是“二手货”。按照兰德的标准，中国能称得上商人的人很少，伪商人却很多。中国没有商人的道德环境，没有多少道德空间供真正的时代英雄立足。许多本想做真商人的人被迫成为伪商人。

　　重建企业家阶层道德根基

　　我以为，企业家的重要使命在于为企业家阶层、为工商社会、工商文明构建道德根基。然而，中国的企业家们普遍不在意自己脚下的道德基石，不在意自己处在道德的水深火热之中，没有能力也没有意愿为商业活动与企业家存在的道德正当性进行辩护，甚至拱手让出自己的正当性，对来自反商的、反企业家的道德抨击绝对不理会、不设防。这么做表面看是理性的，但也是短视的。如果一个阶层，脚下没有道德根基，就没有存在的正当性。中国的企业家们不仅不去构建这样的道德根基，甚至参与摧毁自己的道德根基。商业活动与企业家阶层的道德正当性只能靠企业家自我辩护与自我赋予。中国的企业家要想自己脚下立足的是一片坚实的道德根基，必须在意愿、精力和资源上有充分的投入。在这方面，美国的企业家们及其支持的思想库为中国提供了良好的典范。今天中国企业家该做的第一件事就是为自己的道德正当性辩护。

　　中国的企业家，要想真正赢得社会尊敬，仅仅靠炫富与豪气是不行的，这样做在效果上甚至适得其反。要赢得尊敬，中国的企业家不仅要向全社会证明商业与企业家在道德上是充分正当的，而且还要证明，中国的企业家在社会中是最明大义最有胆识的，最为关心国家与社会的命运与未来。中国的企业家必须从价值冷漠中完全走出来。如果中国的企业家们不能靠自己的担当赢得国人的信任，那么失去尊敬的企业家在中国不会有一个光明的未来。受到尊敬，正是企业家在社会上赖以立足的前提。在目前的氛围下，私人企业就是政治前面的那个沙袋，敞开面庞与胸膛，完全不设防，并将承担越来越多的道德重拳。

　　有人可能会说，这样做是不是太冒风险？许多企业家们都有个口头禅：我冒不起这个险，有几万人跟我吃饭，还有我这么大的家业。这句话的意思是，谁要有勇气，谁冲在前面，反正我等着搭便车。我从中看到的是懦弱、滑头和机会主义。我充分理解他们对风险的顾虑和担心。但企业家们通常是一个社会中最务实、最能解决难题的一群人。我相信，这样的难题难不住他们。如果没有能力在对大义的担当和对风险的规避之间进行平衡，为了避险放弃大义，那么这样的企业家不是真正有能力的企业家。许多中国的企业家一方面在大义的担当上畏首畏尾，十分懦弱，另一方面在歌厅里面员工面前豪气冲天。也许，前面的懦弱需要有后面的豪气来弥补，这样才会有内心的平衡。机会主义的态度终将要付出机会主义的代价。企业家不关心社会，社会会关心你。因此，企业家必须关心社会，必须关心公共领域与正义，努力造就适合真正的企业家生存与发展的社会制度。

　　总之，企业家不去争取你的那一份，社会就会让你付出你的那一份。要想冲出道德地雷阵，企业家就要证明自己的道德正当性，就要有大义在胸，要与权力贪腐划清立场。我始终认为，中国未来的希望在于企业家，而目前的中国企业家在整体上还不能让人看到这种希望。中国企业家必须从一个盲目的阶层，走向一个自觉的阶层。

    中国风机产业网  过滤机主要是利用一种特殊的过滤介质来完成整个过滤过程，目前被广泛应用在化工、冶金、染料、造纸厂等行业中。跟着过滤设备的普及，无论是使用仍是没有使用的用户，进步过滤机的过滤效率已经成了大家所关心的话题。那该如何进步过滤装置的过滤效率呢？方法有哪些？给大家具体的分享几点，但愿对大家有匡助。

    假如要想在过滤装置使用年限进步过滤效率，用户可要留意啦！需要在使用过程中留意一些题目，实在使用过程中有良多因素影响过滤效率。

    1.过滤面积：

    因为过滤产品的设计比较简朴，使用中大家都想让过滤面积最大化，要想做到这一点，建议一定要把滤布放置平整，切莫折叠。使用一段时间后，要及时清洗滤布，保证滤布上的清洁。

    2.增加压力：

    除了滤布能进步效率外，适当的增加压力也可以进步效率。就是利用过滤液的活动提供动能，同时形成压力差，当过滤范围达到一定值后，压力差就会增大，过滤物的活动速度也就越快，从而导致过滤效率进步。

    3.过滤物形式多样：

    除了上述两点，实在还有过滤杂质的外形，根据时间和温度的不同，过滤效果会不一样，这时建议用户要从温度，物质的稠密度及固体颗粒形状等方面来考虑。

    因此,水帘厂家，以上3点就是进步过滤机过滤效率的方法，怎么样？对自己使用过滤装置是否有参考性的匡助呢？要想进步过滤效率，就要做到全面进步，从而达到利益的最大化。

   

汽车发动机舱结构布置，气候条件和汽车行驶工况等是影响汽车热管理性能的决定性因素。在风扇叶片旋转效应等影响下，车内换热器空气侧流场非常复杂，所以揭示空气侧复杂流场对换热器气动性能的影响，特别是探寻众多影响因素之中的统一性，对于提高集成于整车之中的热管理系统性能具有特别重要的意义。

　　研究车内换热器空气侧流场，风扇与换热器的匹配性能等问题，原则上是可以采用 CFD 软件来进行模拟计算分析的，但是理论计算结果是否能准确反映汽车热管理系统实际运行的情况必须通过试验来验证。因此，建设本风室试验平台的目的在于：

（1）为整车热环境风洞试验提供汽车热管理部套件性能试验；

（2）为汽车热管理部套件性能数值分析提供试验验证；

（3）为热管理部套件性能匹配研究提供试验数据。

本风室试验台主要用于车用风扇、换热器和风扇与换热器匹配的气动性能试验。

1  风室试验台结构方案

　　本风室试验台根据 GB/T1236- 2000 中A型进、出气试验方式设计而成，由多喷嘴流量测量系统[1] 、配有风机箱低噪声辅助风机、自动控制与数据采集系统等部分组成。该风室既可以做进气试验，也可以做出气试验。低噪声辅助风机再配上风机箱，不但在有限体积上有效地增加了风量，而且还减少了试验台的噪声。辅助风机箱和风室间配有相同的工装接口，便于进、出气试验类型的转换。同时辅助风机箱和风室下都装有带有绞死装置的脚轮车，方便试验台的移动和定位。

该风室试验台具有如下特点：

（１） 流量适应范围广[2] ： 5 个不同喷嘴的组合，可以测得多种不同的流量范围；

（２）测量精度高：精确控制喷嘴安装面的前后压差，根据被测流量范围要求开启不同组合的喷嘴数可以确保测量精度；

（３）稳定性好：辅助风机通过变频器控制风机转速，精度可达± 1r/min ，可以使系统在不同工况情况下具有良好的稳定性；

（４）自动化程度高：带有气动执行机构的喷嘴盖和 Labview 软件的编程控制，方便地实现了整个试验台的自动化控制。

２　 风量的确定

　　一般轿车散热器的迎风面积在0.123 ～ 0.319m2 之间。轿车怠速下通过散热器的速度约为2.5m/s＝9km/h ，而最高车速下通过散热器的迎风速度约为 11m/s＝40km/h ，通过散热器的最小和最大的风量在1100 ～ 12600m3/h 。

3 　 喷嘴的选择和组合

　　目前一般厂家做的汽车空调冷凝器、散热器和冷却风扇的风室试验台都采用 4 个喷嘴。本风室试验台为了扩大风量测量范围，确保风量测量精度，根据国标 GB/T 2624 选择了 5 个喷嘴，喷嘴安装布置 见图 2 。此种喷嘴组合可以测得的风量范围为 500 ～ 14000m 3 /h 。

　　试验操作过程中，中间的喷嘴可以通过手动置于常闭或常开状态，其余 4 个喷嘴在测试过程中，根据测量精度要求由系统控制程序气动执行机构自动实现开启或关闭。本喷嘴组合的优点如下：

　　

　　（１）增加一个喷嘴，既满足了由于散热器偏大所需的冷却风量，又同时保证了常用试验的最小风量；

 　　（２）受试验室空间尺寸和两两喷嘴间距要求的限制，中间喷嘴中心与上面两个喷嘴和下面两个喷嘴的中心连线分别构成两个接近等边的三角形，从而节约了横向宽度的尺寸，保证了风室进出试验室的尺寸；

　　（３）中间喷嘴手动常闭或常开，既省去了气动装置的复杂安装，又可以同时方便地控制最大和最小流量的调节。在常闭时，风量范围是 1300 ～ 11000m3/h ，足可以满足一般轿车散热器的试验；而当 Φ 110 手动打开时，最小风量可以测得 500m3/h ，最高可以测得14000m3/h ，实现了最大最小风量的调节；

　　（４）其余 4 个喷嘴由电脑通过 D/A 转换控制带气动执行机构盖子，实现了自动化，免去了人工去开启和关闭喷嘴盖的麻烦，从而节省了试验运行时间，提高了工作效率。

　其喷嘴组合后的风量见 表 1 和 表 2 ，其中表1为Φ110常闭状态，表2为Φ 110 常开状态。

表 1 　Φ 110喷嘴常闭下不同喷嘴组合后的风量

手动： Φ 110 关

序号

喷嘴匹配

喷嘴个数

风量范围 / （ m 3 /h ）

300 ～ 600Pa/ （ m 3 /h ）

1

Φ 150

1

954 ～ 2227

1348 ～ 1907

2

Φ 189

1

1515 ～ 3535

2140 ～ 3027

3

Φ 150+ Φ 189

2

2469 ～ 5762

3488 ～ 4933

4

Φ 189 × 2

2

3030 ～ 7070

4280 ～ 6063

5

Φ 150+ Φ 189 × 2

3

3984 ～ 9257

5630 ～ 7962

6

Φ 189 × 3

3

4545 ～ 10605

6420 ～ 9080

7

Φ 150 ＋ Φ 189 × 3

4

5499 ～ 12832

7771 ～ 10990

表 2 Φ 110喷嘴常开下不同喷嘴组合后的风量

手动： Φ 110 开

序号

喷嘴匹配

喷嘴个数

风量范围 / （ m 3 /h ）

300 ～ 600Pa/ （ m 3 /h ）

1

Φ 110

—

1

513 ～ 1197

725.2 ～ 1026

2

Φ 150

2

1467 ～ 3424

2074 ～ 2933

3

Φ 189

2

2028 ～ 4732

2866 ～ 4053

4

Φ 150+ Φ 189

3

2982 ～ 6959

4215 ～ 5960

5

Φ 189 × 2

3

3543 ～ 8267

5007 ～ 7081

6

Φ 150+ Φ 189 × 2

4

4497 ～ 10454

6355 ～ 8988

7

Φ 189 × 3

4

5058 ～ 11802

7148 ～ 10108

8

Φ 150+ Φ 189 × 3

5

6012 ～ 14029

8496 ～ 12016

4 　风室尺寸的确定

4.1 　截面的确定

　　喷嘴的个数和气缸（气动执行机构）的选择与安装决定了风室截面的大小：

　　(1) 由喷嘴确定的尺寸 见图 2 ；

　　(2) 气缸的选择。单个喷嘴喉部所允许的最大风速是 35m/s ，故该风速在单个喷嘴所产生的最大动压是 766Pa ，故在最大喷嘴 Φ 189 处产生的力为 F ＝ p × A ＝ 21.5N 。为保证气缸将喷嘴口压实，选择内径较大的气缸 Φ 40 直径的， 见图 3 ，

　　可以验证，在气缸内部气压为2个大气压时产生的压力为 251N ，通过力矩平衡 251N × cos19 × 160/380 ＝ 100N>21.5N ，所以该气缸满足要求。同时喷嘴盖子平放时，盖子平面到喷嘴中心距离为 287.3mm>1.5 d =283.5mm ， 如图 4 ， 满足 GB/T1236- 2000 要求。

　　综上，截面宽尺寸为 290 × 2 ＋ 670 ＝ 1250mm ，截面高尺寸为 510 × 2+930 ＝ 1950mm 。故风室的当量直径为 D ＝ (4 hb / π ) 0.5 =1762mm 。

４.２  整体尺寸的确定

 

　　见图 5 ， 由 A 型进气风室要求 L 1 ≥ 0.2 D =352mm ， L 2 ≥ 0.5D=881mm ， L 3 ≥ 2.5 d =472.5mm ， L 4 ≥ 0.5 D =881mm ；由 A 型出气风室要求 L 1 ≥ 0.6 D =1057mm ， L 2 ≥ 0.5 D =881mm ， L 3 ≥ 2.5 d =472.5mm ， L 4 无要求，综合考虑， L 1 ＝ 1100mm ， L 2 ＝ 900mm ， L 3 ＝ 1100mm （气缸行程需要安装空间）， L 4 ＝ 900mm ，喷嘴安装面刚度要求，选择 12mm 厚的铝板。其他安装部件完全按照 GB/T1236-2000 ，这样风室的总长度是 4012mm ，总高度是 1950mm ，总宽度是 1250mm 。根据人体工程学原理，风室试验台进出口的工装高度中心控制在 1350mm ；可视窗和维修门安装高度也同样是出于人体工程学的考虑。

５　风室的测试系统以及自动控制的实现

　　

　　 自动测试系统在微软 WindowsXP 系统下开发，测试与控制程序的编程在 labview 平台下开发。 测试方式分为自动和手动两种，用户只要进行初始界面选择即可。在进入选择模块后，输入初始化数据（可在已存好数据的数据库中读取，也可以从磁盘中读取）。确定后进入自动或手动测试状态。在测试过程中可对不良数据点进行剔除。最终可完成测试后输入数据处理和报告输出。其中风扇（包括散热器和二者总成）气动性能试验 输出报表包括测试工况记录，计算结果及风扇性能曲线图。

 

　　本系统采用各种传感器实现现场物理信号到电信号的转换，通过接口端子送入计算机 ( 图 6) 。压力（含差压）、温度、湿度等参数通过数据采集卡将模拟量变化信号转换为数字量送入计算机，转速、功率使用 RS232 或者 RS485 串口通讯直接送入计算机 [3-4] 。仪器仪表的选择见表 3 。

表 3　 该风室所选的仪器仪表

名称

规格

单位

数量

差压传感器

EJA110 ， 0 ～ 1000Pa ， 0.1%

台

2

风室（管温式）温湿度传感器

HMT100 ， 0.2 ℃， 1.7%

台

1

压力传感器

EJA310 ， 0 ～ 130kPa ， 0.1 ％

套

1

电参数测量仪器

8716 ， 0.5%

套

1

光电转速传感器

±0.5 ％ (±1r/min)

根

1

输入输出模块

4017/4021

套

1

通讯扩展卡

研华 /MOXA

套

1

转换模块

RS485-RS232 ，研华 /MOXA

套

1

　　流量调节的控制是通过继电器输出来控制电动执行机构调整喷嘴的开关。当压差小于 250Pa 时，喷嘴按表 1 中的组合顺序从 7 到 1 自动组合关闭（表 2 状态下是 8 到 1 的顺序），当压差大于 650Pa 时，喷嘴按表 1 （或表 2 ）相反顺序自动组合开启。被测风扇和辅助风机的转速是通过变频器来实现的，通过模拟输出接收模块可以方便地运转、停止和设置各种转速，以便调节被测风扇的静压的变化。试验程序中既可通过控制流量进行试验测量，又可通过控制静压来实现进行试验测量。数据采集最后以 Excel 表的形式输出， 见表 4 。 不同的被测部件，输出不同的气动特性曲线图。

６　 结论

　　(1) 该风室为多喷嘴风室，测量范围是 500 ～ 14000m 3 /h 。

　　(2) 试验对象主要以轿车冷却风扇、换热器和风扇换热器的匹配的空气动力阻力试验为主，同时可以满足部分工业风扇和换热器的测量。

　　(3) 风室尺寸大小是 4012mm × 1250mm × 1950mm 。

　　(4) 辅助风机配有风机箱，方便了进出气试验的转换，降低了噪声。

　　(5) 5 个喷嘴中间实行常闭或常开，调节最小和最大流量，其他 4 个大喷嘴通过电脑对联有喷嘴盖的气缸气动执行控制，实现了自动化。

　　(6) 整个 测试与控制程序在 Labview 平台下开发。

首钢皮带厂除尘风机变频改造案例

一、 项目背景  ,钢结构屋顶风机;        　　北京首钢团体是国内十大钢厂之一，年生产1000万吨铁水（设计），由于现在部分转产，产量有所下降。首钢皮带厂（现在与烧结厂合并）负责全首钢料仓的除尘工作。所有原料都是经过皮带传送到料仓的，在下料时会产生或多或少的粉尘，这些粉尘会造成环境污染和设备老化，使设备维护检验困难，所以进行除尘成为必然。由于原料种类繁多，不同的原料下料时产生的粉尘的多少不同，而且，皮带带料的时间也经常变化，大约天天有60％的时间皮带带料，另有40％的时间无料或料少，这样在风机始终满负荷运转时，就造成了不必要的能源浪费。首钢经过对国内外的电机调速产品的考察、对比，最后选用北京利德华福技术有限公司生产的高压大功率变频调速系统，对料仓的除尘风机进行改造。                    二、 设备概况          　　首钢皮带厂除尘风机为沈阳鼓风机厂生产的280KW异步电机，机组的主要参数如下：          　　除尘风机参数： 　　　　型号： C4―73-11N0：18D-45 　　　　风量： 17.5万m3／h 　　　　风压： 4100Pa          　　电机参数： 　　　　电机型号： YKK-400/6 　　　　额定功率： 280kW 　　　　额定电压： 6kV 　　　　额定电流： 36A 　　　　额定转速： 990rpm          三、 HARSVERT-A变频器的性能          　　首钢皮带厂的料仓的除尘风机共一台，采用HARSVERT-A06/040变频器进行调速控制。变频器为直接高-高方式，单元串联多电平的电压源型，外加一面手动旁路柜，旁路柜为北京开关厂外协生产的，共有两个高压隔离开关，可以使风机在工频和变频两种状态在工作。变频器的主要性能指标如下：          　　变频器容量 375KVA 　　额定输出电流 36A 　　输进频率 45Hz到55Hz 　　额定输进电压 6000V 　　答应电压波动 ±10% 　　输进功率因数 ≥0.96（大于20%负载时） 　　输出频率范围 0Hz到50Hz（即：调速范围0～100%） 　　变频器效率 ≥98％（不含输进变压器） 　　输出频率分辨率 0.01Hz，无级调速 　　过载能力 120%一分钟，150%立即保护              为了适应电厂设备运行安全性及工艺需要，变频器除了以上基本性能指标满足要求外，还具有如下功能：          　　 ●风机变频改造后，既可变频调速运行，也可以直接投工频运行； 　　 ●为变频器提供的220V控制电源掉电时，由于变频器的控制电源和主电源没有相位及同步要求，变频器可以用UPS供电继续运行，不会停机；当控制系统检验时，可能停电时间较长，根据用户要求，在长时间停控制电源时，短接一对触点，就可以满足工频启动的需要； 　　 ●根据用户要求，触摸屏上显示实际风量； 　　 ●变频器可以实现远程监控，用户配备电话专线；          四、 项目实施情况          　　2001年7月2日，正式签定变频器的供货合同和技术协议； 　　2001年9月24日，变频器分别运抵首钢皮带厂库房； 　　2001年9月27日，变频器开始吊装。 　　2001年9月28日开始至10月1日，变频器本体安装，控制系统调试完毕且上位机调试完毕,屋顶负压风机厂家； 　　由于现场上高压带载条件不具备，所以，等待首钢职员预备。 　　2001年12月3日，变频器开始带高压空载调试； 　　2001年12月4日～5日，变频器带负载运行调试； 　　2001年12月6日～8日，变频器开始第一个72小时满载运行；由于旁路柜的隔离开关出现题目，变频器停机。 　　2001年12月14日～16日，变频器正式开始72小时满载运行，一切正常，运行稳定。 　　2001年12月24日，变频器正式交接，首钢保勘院出据验收报告。          五、 除尘风机改造后的效益分析          　　皮带传送的原料有：焦炭、烧结矿、氧化球、密球、密矿等，每种原料在下料时，产生不同的粉尘。根据需要，调节风机转速，达到除尘且节能的效果。实际上，采用变频调速改造后，由于对电机实现真正的软启动，所以对电机、风机、挡板、高压开关等各种设备以及电网的启动冲击大大减少，减少了设备的维护，节省了这些设备的维护用度，而且延长了使用寿命，这种间接的经济效益是不可估量的。          　　首钢皮带厂整个除尘系统共有21个可操纵阀门，只在工频运行时，为了调节风量和工艺要求，须经常调节阀门，现场值班职员和岗位司机的工作量很大；变频改造后，所有阀门始终处在打开状态，需要调节时，只要调节变频器的运行频率即可，大大减少了现场值班职员的工作量，进步了工作效率，另外，变频器高精度宽范围的无级调速功能，不仅全面满足了电网峰荷动态调节的需要，而且变频器属于高度智能化的新型高科技设备，进步了生产效率大大改善了工厂的工作和生产环境。           　　总之，HARSVERT-A变频器在首钢皮带厂除尘风机系统的调速改造中应用是相当成功的。该系列变频器的先进性、可靠性已得到很多产业应用的证实。在各行各业，对于很多高压大功率的辅机设备推广和采用高压变频调速技术，不仅可以取得相当明显的节能效果，而且也得到国家产业政策的支持。

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???????? 摘? 要： 本文结合6500kW/10kV高压变频器实际运行工况，介绍了国产超大功率高压变频器在高炉鼓风机上的应用。通过改造，实现了高炉的工艺优化，也体现了国产基于单元级联式多电平高压变频器的制造能力。 关键词 ：高压变频器?? 高炉鼓风机?? 单元级联式多电平 Abstract: This paper introduces the application of high power and high voltage inverter produced in our country in the condition of the actual Blower of Blast furnace. The reconstruction implements the efficient running of blast furnace and embodies the manufacturing capabilities of the high voltage inverter based on the Power unit connects the multi- levels in China. Key words: High voltage inverter?? Blast furnace of the fans?? Power unit connects the multi- levels 1 引言 ????? 山西永恒工贸有限公司始建于1998年，是由原“稷山县地方国营炼铁厂”改建而成，属于私营股份制企业。现在有450m3炼铁高炉一座，220m3炼铁高炉两座，烧结机两台，JN4340型焦炉一座，水泥生产线一条。年生产生铁90万吨。近年来，公司积极响应国家产业政策，加快技术进步的同时，积极进行节能减排，实现废气（物）循环再利用，形成了煤?焦?化和煤?焦?铁?电（水泥）两条循环生产线。 ????? 永恒工贸450m3炼铁高炉风机采用6500kW/10kV三相异步电动机，定子串水电阻方式启动，启动时冲击电流大，持续时间长。而且受电网容量的限制，在每次启动时均需将厂内其它所有用电设备停掉，在此台高炉风机起动后才能起动其他设备，操纵比较麻烦，因此有些时候在即使设备检验不出铁的时候也是尽量不停高炉风机，且风量调节采用风门调节，这样就造成了电能的浪费。由于变频用具有软启动、软停止功能，启动电流小，可解决高炉风机启动时的大题目，再就是变频器可以节约电能，因此山西永恒工贸有限公司厂领导决定实行变频改造。 2 高炉鼓风机工艺 ????? 高炉因具有炼铁技术经济指标良好，工艺简单，生产量大，劳动生产效率高，能耗低等优点，这种方法生产的铁占世界铁总产量的尽大部分。高炉为炼铁环节中最主要的设备，它为横断面为圆形的炼铁竖炉，生产时从炉顶装进铁矿石、焦炭、造渣用熔剂（石灰石），从位于炉子下部的风口吹进经预热的空气。在高温下焦炭中的碳同鼓进空气中的氧燃烧天生的一氧化碳和氢气，在炉内上升过程中除往铁矿石中的氧，从而还原得到铁。铁水从铁口放出，天生的炉渣，从渣口排出。煤气从炉顶排出，作为热风炉、加热炉、焦炉、锅炉等燃料。 ??? 高炉鼓风机是高炉最重要的动力设备。高炉冶炼流程如下图1所示，它首先通过空气过滤器在大气中收集干净的空气，由高炉鼓风机加压后经热风炉进风口送进热风炉，由热风炉对空气进行加热后经高炉下部风口吹进，以保证高炉中燃烧的焦炭和喷吹的燃料所需的氧气，另外还要有一定的风压克服整个系统和料柱 ? 1、料车?? 2、上料斜桥?? 3、高炉?? 4、铁、渣口?? 5、高炉鼓风机进风口 6、热风炉? 7、重力除尘?? 8、文氏管? 9、洗涤塔?? 10、烟囱 11、热风炉进风口 图1? 高炉冶炼流程示意图 ????????的阻损，并使高炉保持一定的炉顶压力。现代大、中型高炉所用的鼓风机，大多用三相异步电机驱动的离心式鼓风机和轴流式鼓风机。鼓风机耗电虽多，但启动方便，易于维修，投资较少。十分受用户的青睐。高炉冶炼要求鼓风性能供给一定量的空气，以保证燃烧一定的碳；其所需风量的大小不仅与炉容成正比，而且与高炉强化程度有关。一般按单位炉容2.1～2.5m3／min的风量配备。但实际上不少的高炉考虑到生产的发展，配备的风性能力都大于这一比例。 ???????? 3高炉鼓风机改造方案 ????????????? 高炉鼓风机是高炉生产系统的动力中枢，一旦风机不能正常运行，不但影响生产，而且造成重大损失；另外，调速系统工作的环境比较恶劣；所以，和高炉风机配套的高压调速系统方案应周密细致，经过双方技术职员的合作，制定了高炉鼓风机的技术改造方案。 ????????3.1?? 450m3炼铁高炉风机及配套电机参数 表1高炉风机基本参数 ????????? 3.2高炉变频改造技术方案 ?? ? 图2 手动旁路柜一次回路图 ????????????? 图2旁路柜中，共有3个高压隔离开关，为了确保不向变频器输出端反送电，K2与K3采用电磁互锁操动机构，实现电磁互锁。当K1、K3闭合，K2断开时，电机变频运行；当K1、K3断开，K2闭合时，电机工频运行，此时变频器从高压中隔离出来，便于检验、维护和调试。 ????????????? 旁路柜必须与上级高压断路器DL连锁，DL合闸时，尽对不答应操纵旁路隔离开关与变频输出隔离开关，以防止出现拉弧现象，确保操纵职员和设备的安全。 ????????????? 故障分闸：将变频器“高压分断”信号与旁路柜“变频投进”信号串联后，并联于高压开关分闸回路。在变频投进状态下，当变频器出现故障时，分断变频器高压输进；旁路投进状态下，变频器故障分闸无效。 ????????保护：保持原有对电机的保护及其整定值不变。 ????????高压变频器设备现场运行照片如图3所示。 ? 图3高压变频器现场运行照片 ????????4高压变频器的制造 ????????4.1 单元级联式多电平变频器 ????????????? 6500kW/10kV高压变频器采用单元级联式多电平方式。由于此种变频器采用多个功率单元串联的方法来实现高压输出，所以具有以下优点： ????????（1）其输出通常采用多电平移相式PWM，可以实现较低的输出电压谐波，较小的du/dt和共模电压。 ????????（2）输进通常采用移相隔离变压器实现多重化整流，以达到抑制输进谐波的目的。 ????????4.2 双移相变压器结构 ????????????? 高压变频器的输进变压器采用干式移相变压器，考虑到假如只做一个变压器，容量会比较大，体积也会很大，受变频器的搬运、安装以及受变频器安装空间所限；且由于变压器为干式的，散热处理比较困难，高压变频器采用双变压器结构。每台变压器的容量为4000kVA,各自承担功率单元50%的供电。 ????????4.3 功率单元结构 ????????????? 在普通10kV高压变频器的设计一般采用24功率单元结构，每相8个功率单元，每个单元输出的功率为整机功率的1/24，由于6500kW/10kV高压变频器运行时输出功率太大，假如采用24功率单元结构，那么单个功率单元内要求的滤波电容就会很多，功率单元的体积就会很大，综合考虑6500kW变频器采用30功率单元结构，单元输进电压为525V。这样不仅会使变频器的高压输出更接近于正弦波使输进谐波更低。而且单个单元承受的电压更低，更易于控制。 ????????4.4 功率单元的冗余设计及“星点漂移” ????????（1）30个功率单元结构上完全一致，可以互换，其电路结构如图4所示，为基本的交- 直- 交单相逆变电路，整流侧为二极管实现三相全波整流，通过对IGBT 逆变桥进行正弦PWM 控制。每个功率单元完全一样，可以互换，这不但调试、维修方便，而且备份也十分经济。假如一个功率单元发生故障，该单元的输出端能自动旁路而整机可以正常运行。 ? 图4功率单元原理图 ????????（2）星点漂移 ????????30个功率单元分为3组，每10个单元为一相。在正常情况下，三相输出A、B、C平衡，中性点即星点在O点。如图5所示，当A相有一个单元故障时，把 ? 图5 星点漂移示意图 ????????当出现2个或3个单元故障时，同样要经过复杂的运算使三相平衡。现最多可做到3个单元故障的星点转移功能。这种单元的冗余设计大大的进步了变频器的稳定性。 ????????4.5 JD-BP38高压变频调速系统的可靠性设计 为保证JD-BP38高压变频调速系统的高可靠性，在进步系统各组单元的内在可靠性和系统抵抗外部故障因素的能力方面，主要采用以下设计措施： （1）上位操纵计算机采用与主控计算机基本相同的软硬件配置，当主控计算机发生故障时，可以在不停机的状态下，迅速替换，保证系统的可靠性运行。 （2）控制系统由主控单元、PLC(西门子S7-200)、主控计算机组成，在主控计算机发生故障时，系统不停机，确保生产的进行。 （3）为了进步系统的抗干扰能力，所有的功率模块与主控单元之间通过光纤通讯，低压和高压部分完全可靠隔离，所有I/O板全部采用了隔离措施，将通道上窜进的干扰源拒尽在系统之外。 （4）控制器结构上采用箱体结构，各控制单元板采用FPGA、CPLD等大规模集成电路和表面焊接技术，系统具有极高的可靠性。 （5）尽量采用低功耗的CMOS元器件进步系统的温度适应能力，降低功耗。 （6）电源系统完全采用开关电源技术，各部分功能单元采用独立的供电措施，保证在某一部分发生故障时，其他部分仍能可靠运行。 （7）选用各种电阻、电容器及集成电路、隔离器件时，对其耐压能力留有较大的余量，对集成电路的拉电流、灌电流能力使用，也留有足够的余量。 （8）输进干式变压器免维护，可靠性高。 （9）多级模块串联，器件工作在低压状态，便于采用成熟技术，不易发生故障。 ??? 软件可靠性措施：整个软件开发过程按正向设计进行，底层实时控制系统为自行设计和编写，确保整个系统中没有不清楚的部分，资源分配留出很大裕度。整个系统的组成软件经过严格测试，穷尽各种故障可能，确保系统不死机，不出故障。对所有接口关系严格定义，且均设立非法进进和退出处理措施。 5 变频器的安装 ??? 高炉鼓风机作为钢铁厂最为关键的设备，它的停机轻则会导致铁厂的停产，重则会导致事故发生，所以必须要保证高炉鼓风机的稳定运行。 5.1 变频器的现场散热处理 ??? 大功率变频器作为一个比较大的发热源，它运行时的散热就显的尤为重要。高炉鼓风机位于高炉四周，四周的粉尘量比较大，特别是导电性粉尘，所以在选择变频器的冷却方式上只有以下两种：（1）风冷和空调配合使用；（2）为液体冷却（一般为水冷）。 ??? 由于高压变频器中需要冷却的元器件均为导电体，因此在设计液体冷却系统时必须采用间接液体冷却，这使得冷却系统的设计极为复杂，且本钱高；有由于液体冷却系同一处出题目有可能导致整个冷却系统的瘫痪，所以稳定性也低。 ??? 相反，风冷具有：（1）设计简单；（2）可以采用冗余设计；（3）与空调冷却配合使用，可以使变频器的运行环境相对封闭，保证变频器的卫生。 ??? 综合考虑，我们在6500kW/10kV变频器的冷却方式上选择了风冷，并配合空调冷却使用。 ??? 一台完整的高压变频器分为四部分：旁路柜、变压器柜、功率单元柜和控制柜。变压器柜和功率单元柜几乎占了整机全部的发热量。变压器柜相对于功率单元柜所要求的运行环境要低的多，而且这么大的变频器变压器的发热量也不小，为了节省空调使用数目，在变频器结构设计上采用变压器柜和功率单元柜分开放置的方法。 ??? 具体方法为：变压器柜与功率单元柜中间隔开700mm的间隔，变频器安装完成后中间采用隔热材料隔开，这样就使得一台变频器放在两间屋子里了。变压器柜与旁路柜在一起并采用强迫风冷，然后再在变压器柜顶安装风道，收集变压器的产热直接排到安装环境之外；功率单元柜与控制柜在一起安装在一个相对独立且封闭的房间里，也采用强迫风冷，并在房间内安装空调来降低环境温度，保证功率单元柜及控制柜的运行环境。 ??? 安装空调时为了保证变频器的安全运行要求空调有足够的制冷量且有余量。由于没有变压器的热量，所以按照变频器额定功率3%的发热量来设计空调： 6500×0.03=195(kW) 现场实际安装空调数目为8台制冷量为24kW的空调，单台空调是独立的，这样保证单台空调出现题目是不会影响机器的运行。 实际运行情况为在夏天天气最热的几天里，同时7台空调运行，就能把环境温度控制在27℃左右。 ????????5.2上位机控制 ????????由于高炉鼓风机压力操纵比较频繁且精度要求比较高，综合考虑后变频器控制方式采 图6 上位机运行画面 ????????????? 用上位机控制。运行界面如图6所示，采用RS-485网络与变频器通讯。上位机控制方式控制变频器的运行频率比模拟量控制更正确，使高炉压力的调节更加正确，做到高炉压力完全无波动调节，且能实时记录变频器的运行数据并保存以供需要时查询。进一步保证高炉的稳定运行。 ?? ?????????5.3 故障自复位 ??? 为了在变频器故障时能最大限度的减少损失，变频器增加了故障自复位功能，在变频器不断高压电的情况下，通过软件或故障复位按钮设置能让变频器故障自复位。这可以使变频器出现故障后以最快的速度再次投进运行。 6变频器的使用效果 6500kW/10kV高压变频器在山西永恒工贸高炉鼓风机正式投产日期为2010年5月5日，至本文完成时已安全无故障运行半年有余。高炉鼓风机变频改造后有以下优点： 6.1节电效果明显 ??? 在变频器没有安装以前高压电机采用定子串水电阻启动，风压通过风门调节。这样电机始终运行在额定状态，变频器安装以后风门全开，风压通过调节变频器频率实现。实现了节电的目的，下面对节电量作定量分析。 ????????? ?定量计算：电价按0.45元计算，一年运行时间按330天 电机工频年耗电量： W工=1.732×10×366×0.9×24×330 ?????? =45185247.36（度） 变频器耗电量： W变=1.732×10×270×0.95×24×330 ?????? =35185233.6（度） 空调最大耗电量： W空=1.732×380×17.5×0.85÷1000×7×24×330 ?????? =542764.807（度） 年节省用度： F= (W工－W变－W空) ×0.45 =(45185247.36－35185233.6－542764.807) ×0.45 =9457248.953×0.45 =4255762（元） 综上所述，变频改造后，节能效果是非常明显的。 6.2 变频器软启动功能解决鼓风机启动题目 ??? 永恒工贸一共有三个厂区：铁厂，烧结车间负压风机和钢厂。三个厂区公用一个变压器，变压器容量为25000kVA。而6500kW/10kV高炉鼓风机使用定子串水电阻方式启动，启动时冲击电流大，持续时间长，这使得在铁厂高炉鼓风机启动时必须让烧结车间与钢厂停止生产，把所有的大型用电设备停掉，然后才能启动。这样麻烦的启动方式致使在设备检验不出铁时也尽量不让高炉鼓风机停止，这不仅让机器的检验不方便也无形中造成了大量电能的浪费。 用上变频器以后，变频器带动电机从0.5Hz软启动，启动电流不超过额定电流，不仅让高炉鼓风机开停机极为方便，也节约了电能；还减小了启动时对电机、风机及整个高炉系统的冲击。 ????????6.3 减小电机振动及噪音 ??? 6500kW电机因功率大，运行时噪音污染特别严重。但是高炉鼓风机作为重要环节必须24小时有人监护，这种环境势必要给工人的身心健康造成严重伤害。最大限度的减小电机、风机的振动，不但能改善监护职员的工作环境，还能延长设备寿命，减少设备故障率及维护、维修用度。 下面表5是用变频前后高压电机轴振动幅值： ???????????? ?由以上数据可知，使用变频器可有效减少设备振动，从而降低噪音，减少设备维护用度。 ????????6.4变频器的其他优点 （1）飞车启动功能：能够识别电机的速度并在电机不停转的情况下直接起动。 （2）矢量控制技术和载波移相控制技术：采用高速DSP作为中心处理器，运算速度更快，，让控制更精准。 （3）旋转中再启动功能：运行过程中高压瞬时掉电三十秒钟内恢复，高压变频器不停机，高压恢复后变频自动运行到掉电前的频率。 （4）运行过程中外部频率给定信号出现故障（短路或开路），整机维持故障前的运行频率不变，给出报警信号。 （5）参数自整定功能：无须手动设置，自识别电机参数，适配于普通异步电机。 （6）整机旁路功能：在变频器整机出现故障时，变频器能提供工频旁路，让系统继续运行。 7 结束语 ??? 高炉鼓风机经过变频改造后,不仅达到了良好的节能效果,并且使整套高炉系统的稳定性进步了一个台阶。这是国内为数未几的超大功率高压变频器在高炉风机上的应用，改造是极为成功的，也说明了国产高压变频器已经拥有了生产超大功率高压变频器的技术。 ??? 随着国家对节能减排工作的越来越重视，企业通过各种措施降低生产本钱，其中变频技术起到了关键作用，取得了明显的经济效益和社会效益，适应了国家建设资源节约型社会的潮流。 参考文献 ?[1]山东新风光电子使用手册[Z]. 山东新风光电子科技发展有限公司。 ?[2]山东新风光电子JD-BP38-6500F高压变频调速系统山西永恒公司调试大纲。 ?[3]山东新风光电子JD-BP38-6500F高压变频调速系统山西永恒公司验收报告。 作者简介 陆思党，男，技术支持工程师，供职于山东新风光电子科技发展有限公司。 地址：山东省汶上经济开发区 电话：0537-7237196 邮编：272500

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