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车间降温设备_新风节能型空调机组中通风机的选型设计机械百科新
| 新风节能型空调机组中通风机的选型设计 |
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| 关键字：新风节能型空调 通风机选型 1引言 空调机和全热换热器是两个不同的产品，各自独立运行。我校开发了全热换热器与空调机联用的新风、节能型空调系统，如果只是将两者简单地组合联用，将会导致送风系统中全热换热器送风风机和空调机蒸发风机的短距离串联，从而会影响全热换热器及空调机的性能。 针对这种情况，笔者建议选用一台风机取而代之，这样就能同时满足新风空调系统的送风要求。根据通风机的工作原理、其阻力和流量的关系式，绘制了通风机管道特性曲线，结合实际工况下的通风机特性曲线，对新风、节能型空调机组中的通风机进行了选型，改变了原来空调机和全热换热器各有一台通风机的局面，从而达到了节能、高效和降低成本的目的。 本文将重点介绍如何选定该风机及其性能参数。 2理论分析 2.1全热换热器单独运行时送风机的工作原理当全热换热器单独运行时，其送风机F1需克服的阻力为全热换热器自身和连接管道的阻力之和G1，点M1为送风机的实际工况点。 2.2空调机单独运行时蒸发风机的工作原理当空调机单独运行时，蒸发风机F2要克服的阻力G2包括空调机蒸发器空气侧的阻力以及连接管道的阻力，点M2为蒸发风机的实际工况点。 2,水帘空调.3全热换热器与空调机联用时风机的工作原理当全热换热器与空调机联用时，管道阻力此时的增大值为G。如果仍让送风风机和蒸发风机在系统中工作，则此时F1?F2的工况点分别为M1、M2。当用一台风机F来代替F1、F2这两台风机工作时，此时F的实际工况点为M。 2.4风机选型原则 为保证空调效果，风机F所提供的风量不能减少，所提供的压头也得能克服全热换热器、空调机及连接管道的阻力。 风机选型的大致步骤如下： (1)分析风机的工作条件，确定风机的种类及型号； (2)确定用户需要的风量Qmax，由管道水力计算得出所需要的风压pmax。在考虑一定的安全值的情况下，确定风机的风量及风压，利用选择特性曲线图来进行初选。如风机工作条件与标准条件不符，应换算为标准条件下的风压。 (3)利用选择该风机的特性曲线，绘制出管道特性曲线，并作出工况点，然后进行校核。同样，如风机工作条件与标准条件不符，应换算为工作条件下的性能参数。 2.4.1管道水力计算 当空气在有风机带动的管道内流动时，列出断面1、断面2的气流能量方程为 2.4.2风机性能参数换算 风机制造厂家提供的风机性能是风机在标准状况下的工作性能，在实际使用中，受各种因素影响，风机的实际工作状况与标准状况并不相同，必须对风机的性能进行换算，以确定风机的实际性能参数。如果不考虑大气参数改变对风机性能的影响，那么按照曲线A选择的风机则有可能不能满足要求。 外界大气参数(大气压力pb、温度t)改变时，换算公式为 2.4.3风机选型 风机选型时要考虑一定的安全裕度。通常，风量的安全裕度为(5～10)%，风压的安全裕度为(10～15)%。即风机选型时的风量和风压分别为 Qc =(1.05～1.1)QPc =(1.1～1.15) P 3实例 北京某家庭安装该全新风空调系统，夏季温度33.2℃，设计风量为500m3/h。管道长5m，采用断面尺寸为250mm×160mm的胶合板标准矩形风管。 3.2风机选型 由于风机在民用空调系统中工作，考虑到噪声要求，风机F可选用FGD系列方接口低噪声管道风机。风机的风量与风压，考虑一定的安全裕度时为： Q=1.05×500=525m3/h P=1.1×160.47=176.52Pa 由于当地大气压为99860 Pa，温度为33.2℃，与标准条件不符，风压需进行换算。标准条件下的风压为FGD-Ⅰ№40-20M风机可满足要求。根据式(10)～(12)，可做出管道特性曲线，得出风机的实际运行曲线(由于篇幅所限，只列出两台设备联用时的风机选型结果图)。联用后，风机F的工作参数(即图上M点坐标)为Q=518.50m3/h，p =171.83 Pa。 |
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收录时间:2011年01月07日 17:24:38 来源:ccen 作者: |
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新元矿主扇风机三级变频高压软起动设计应用 ????摘 要：介绍一种通过控制晶管来实现有级变频，无级调在的软起动装置及在大型煤矿主风机中的应用情况。 关键词：三级变频，软起动装置 煤矿因生产的特殊性，矿井通风系统关系到矿山的安全生产，所以通风系统在煤炭生产中具有举足轻重的地位。由于供电线路长，起动压降大，最大限度地保障 设备 安全可靠的进行风机起动和主备切换起动，是增强系统可靠性的重中之重。阳煤集团新元矿于2006年11月份，新投运的主扇风机为GAF型轴流风机(该风机经查询为亚洲煤矿最大的通风机)。该主扇风机的电机10KV 5000KW 异步电动机。为了更好的解决项目中所遇到的起动时对电网的冲击，以及对负载冲击问题，本系统采用了由辽宁荣信电力电子股份有限公司自主研发生产的三级变频高压软起动 设备 。 1、 软起动器的几种起动方式 按电机起动原理来划分：1、降压起动方式。电机传统的减压起动方式有Y-Δ起动、自耦 变压器 减压起动、电抗器起动等。这些起动方式都属于有级减压起动，存在明显缺点，即起动过程中出现二次冲击电流。目前高压常见的起动方式为液态水阻起动，可控硅串联减压起动。2、变频起动方式。随着IGBT技术的发展，高压变频的电压等级和容量越来越大，但由于价格因数一直制约着它的发展。 荣信电力电子股份有限公司，在SVC基础上成功地研制了三级变频高压软起动，它具有三级变频无极调压的特点。 2、 三级变频高压软起动的技术原理和特点 将高压软启动串联在电源和电机之间，主电路原理见图1。 图1 主电路原理图 三级变频高压软启动首先采用可控硅串联技术，然后通过控制可控硅的导通角来实现有级调频，和无极调压的功能。在起动初期通过控制阀组SA,SB,屋顶风机厂家,SC得导通来实现一级频率12.5HZ，在电机达到1/4额定转速的时候，通过控制阀组SA,SD,SE切换到25HZ,在电机达到1/2额定转速后，通过控制阀组SA,SB,SC来完成全频的切换过程，最终达到额定转速，闭合旁路关闭软起动触发脉冲，完成起动过程。在整个起动过程中，在三个频率点上，在调整频率的同时，改变输出电压，保持压频比恒定，这样就可以保证在整个起动的过程中，起动转矩保持在额定转矩的80-90%，而起动电流可以控制在2倍额定电流左右。起动力矩大，起动电流小，是三级变频高压软起动的最大的技术特点。 3、在新元矿主扇电机的实际应用。 阳煤集团新元矿是一个新建矿井，它的电网容量是35KV，10000KVA，由于这个电网负责整个井下，井上的电器设备供电，所以电网的余量比较小，为了保证在起动过程中不影响其他设备运行，对主扇起动电流要求很严格。且由于它地处高瓦斯区域，它采用了大风量高负压得轴流风机（双级风叶目前是亚洲矿用最大的轴流风机），主扇电机的功率为10KV, 5000KW。在整个起动过程中，表现出了起动力矩大，起动电流小，起动平稳，起动时间短的优点。实测数据见表1。 日期 340A 4、结束语 该系统于2006年11月份正式投运，到目前一直良好地运行，没有任何故障。它为今后矿用大型电机设备，找到了一个高性能，高性价比的一种起动设备。 相关阅读:
| 鸿宝HB―P9系列变频器风机应用 |
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传统风机流量的设计均以最大的风量需求来设计，其调整方式采用档板、风门、回流、起流、起停电机等方式控制，开法形成闭路回路控制，也较不考虑省电的观念。电气控制采用直接或Y-△起动，无法具有软起动的功能，机械冲大，转动寿命短，震动及噪音较大，需要的电源的电源（电网）容量大，功因较低等是其主要的题目点。
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高压变频器在化工磷肥行业风机泵类中的应用 ???????? 前言 ? ????????????? 随着化工磷复肥行业近年迅速发展,在磷肥生产中，大型磷肥装置纷纷建成投产。在生产的流程中，风机、渣浆的调速通常使用的是用液力耦合器进行调速，满足工艺生产的需要。根据各单位的实际需要，通常使用的是用液力耦合器对风机、泵进行20%~80%调速。但电机在工频状态下运行，多余的动能通过液力耦合器转化成热能让冷却水带走。这样从能源使用上和生产维护上都不经济，结合现在高压变频器的技术发展，为节能减排工作提供了很好的解决办法。采用变频调节控制技术，取消原来的液力耦合器及相应的冷却水泵及冷却水，降低生产中的能源及资源消耗。做好清洁生产、节能降耗。 ???????? 2 ? ????????????? 云南云天化国际化工股份有限公司（简称云天化国际）是云天化团体有限责任公司的控股子公司。它的成立是为遵循云南省委、省政府加速培育一批国内一流、乃至世界一流的大型企业团体的总体要求，拥有高浓度磷复肥510万吨的年生产能力，可实现销售收进超过300亿元。形成的高浓度磷复肥产能现居中国之首，亚洲第一，世界第二，形成了国内一流、国际着名的、具备规模生产各类高浓度磷复肥和专用复合肥的大型磷化工企业。 ????????????? 云南云天化国际化工股份有限公司富瑞分公司是云天化国际的子公司，成立于2002 年11 月11 日， 在2009年的电气节能改造工作中，对一台710kW/6kV的CO1O1尾气风机和二台450kW/6kV的磷酸膏渣浆泵进行的变频器改造，经过多家产品对比，决定选用山东新风光电子科技发展有限公司生产的JD-BP37-710F,JD-BP37-450F型变频器。通过一年多的运行观察分析，设备运行稳定，达到了预期目的。现场磷酸膏渣浆泵照片如图1所示。 ????????? 现场设备尾气风机的电机参数如下表1所示，二台450kW/6kV的磷酸膏渣浆泵的参数相同，其中P0209A泵的电机参数如下表2所示。 表1? 尾气风机电机参数 兰州电机有限责任公司 ???????? 表2? 磷酸膏渣浆泵电机参数 西安西玛电机（团体）有限公司 ????????????? 原系统电动机拖动渣浆泵，是将管道中的化工原料利用渣浆泵移动到另一工艺的管道中，实现生产工艺要求，原系统利用液力耦合器实现调速控制。CO1O1尾气风机用于干燥生产出来的重钙产品，将重钙产品吹到干燥锅炉内进行干燥，燃耗再进行下一步工艺流程，原系统利用液力耦合器实现调速控制。 ???????? 3 新风光变频器和液力耦合器的优缺点比较 ???????? 3.1 液力耦合器调速 ????????????? 液力偶合器调速是高压电机领域中传统的调速方式，但能耗大、效率低，其原因是存在严重的耦合损失和转差损失。耦合损失是由于液压油内摩擦造成的；转差损失是由于调速时输出轴和输进轴存在转差造成的，这种损失随转差的增加而上升，即效率η=1-s，其中s为转差率。这两部分损失终极都变成热损失，固然一次投资少，本钱低，但调速精度差，同时还存在严重非线性，只在15%~ 85%间是调节线性区，即使在这区间，仍存在增速与减速间逆差间隙，造成自动系统很难投进运行。运行不可靠，国内已有多起由于液力耦合器叶片破损造成事故的先例，其主要原因是液力耦合器制造精度难以进步。并且采用液力偶和器调速方法需要一整套油系统，维护工作量很大。 ???????? 3.2 变频调速 ????????????? 变频调速是通过改变电动机定子供电频率来改变旋转磁场同步转速进行调速的，是无附加转差损耗的高效调速方式。突出优点是调速效率高，启动能耗低，调速范围广，可实现无极调速，动态响应速度快，调速精度高，操纵简便，且易于实现生产工艺的控制自动化。此外，在装置发生故障后能可采取措施投进人工频运行，不会影响生产作业是其最明显的优点。由于它的调速性能优于其他调速技术，安装场地条件又比较灵活，应用范围广泛，是市场需求增长最快的调速方式。 ???????? 3.3 ????????价格便宜 ???????? 4 系列高压变频器优点 ????????????? 山东新风光是国家高新技术企业，生产的风光牌JD-BP37系列高压变频器荣获“中国名牌”称号，风光牌JD-BP37系列高压变频器以高速DSP为控制核心，采用无速度矢量控制技术、功率单元串联多电平技术，属高-高电压源型变频器，其谐波指标远小于IEE519-1992的谐波国家标准，输进功率因数高，输出波形质量好，不必采用输进谐波滤波器、功率因数补偿装置和输出滤波器；不存在谐波引起的电机附加发热和转矩脉动、噪音、输出dv/dt、共模电压等题目，可以使用普通的异步电机。 ????????????? 风光JD-BP37系列高压变频器除具有一般普通变频器的功能外，还具有以下性能特点： ????????????? (1)采用高速DSP作为中心处理器，运算速度更快，让控制更精准。 ????????????? (2)飞车启动功能：能够识别电机的速度及转向并在电机不停转的情况下直接起动。为了适应国内电网波动大，系统提供旋转中再启动功能。从而在电网电压波动超过＋15～－35％U0情况下，系统能够提供有效过、欠压保护；在电网恢复正常后，自动搜索跟踪电动机转速及转向按照设定曲线恢复正常运行状态，保证设备安全运行不跳闸。为了满足不同现场对旋转中再启动功能的需求，系统提供完备的参数设定功能，真正适应现场运行工况要求。 ????????????? (3)完整的工频/变频自动互切技术：现在的高压变频器一般设置工频旁路切换柜，变频器发生故障时能使高压电机转至工频运行，旁路切换有手动旁路和自动旁路切换两种型式，手动旁路需人工操纵，时间较长，适应于无备用装置或不重要的运行工况，自动旁路可在变频器发生故障后直接自动转换至工频运行。我公司提供的自动旁路切换柜，不仅可实现变频故障情况下自动由变频转换至工频运行状态，还可实现在变频检验完毕后由工频瞬间转换至变频的功能，整个转换过程不会对用户设备的运行造成任何影响。 ????????????? (4)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。 ????????????? (5)线电压自动均衡技术（星点漂移技术）：变频器某相有单元故障后，为了使线电压平衡，传统的处理方法是将另外两相的电压也降至与故障相相同的电压，而线电压自动均衡技术通过调整相与相之间的夹角，在相电压输出最大且不相等的条件下保证最大的线电压均衡输出。在运行中，假如有任意三个单元以内出现故障，变频器本身会自动旁路该单元，同时变频器主控系统具有星点漂移功能，使三相输出线电压保持平衡，不会对电动机造成不利影响。 ????????????? (6) 具备突发相间短路保护功能。假如由于设备原因及其他原因造成输出短路，此时假如变频器不具备相间短路保护功能，将会导致重大事故。变频器在发生类似题目时能够立即封闭变频器输出，保护设备不受损害，避免事故的发生。 ???????? 5 对变频设备的技术要求 ????????（1） 保证满足系统工艺的运行条件。 ????????（2）不改变原有设备的运行模式和控制方式。 ????????（3） 变频改造设备与原工频动力系统为并联互锁连接关系。 ????????（4）在保证系统运行工况的条件下进行节能。 ????????（5） 变频设备可与原监控设备进行通讯，用于生产监控，同时提供相应的接口电路。 ???????? 6 变频改造一次回路及原理 ???????? 6.1 一拖二系统图 ???????????? 因现有6kV配电室没有足够空间，决定采用变频器的1拖2功能，可分别拖动P0209A/B两台泵。且采用手动旁路功能。一拖二变频调速系统原理图如下： ? ???????? ?它是由六个高压隔离开关K1～K6组成（见图2）。其中K2和K3,K5和K6安装机械互锁装置；K2和K5,K4和K1有电气互锁。假如DL1和DL2电源同时供电，A泵工作在变频状态，B泵工作在工频状态时，K3和K4、K5分闸，K2、K1和K6处于合闸状态；B泵工作在变频状态，A泵工作在工频状态时，K2和K1、K6分闸，K4、K5和K3处于合闸状态；假如检验变频器，K3和K6可以处于任一状态，其它隔离开关都分闸，两台负载可以同时工频运行；DL1或DL2一路电源检验时，可以通过分合隔离开关使任一电机变频运行。 ???????????? 保持原有对电机的保护及其整定值不变。 ???????? 6.2CO1O1 尾气风机主回路系统图 ???????????? 尾气风机采用一拖一运行方式，配置手动旁路柜。 ???????????图3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。 ???????? 6.3 变频器改造后对液力耦合器的处理 ????????????? 经过对原系统进行分析，对原系统设备的控制由原来的液力耦合器调节改为变频器调节，改造方案有如下两种：一是将电机与液力耦合器之间用一连接轴取代液力耦合器连通；二是将电机前移直接与负载相连，由变频器直接对负载设备进行调速。本次改造项目采用后一种方案，变频器设备接进用户侧高压开关和拟改造电机之间，变频器控制接进原有的DCS系统，由DCS系统来完成正常操纵，调整负载转速为生产工艺要求值。 ???????? 6 对外接口 ????????模拟量输进：2路，4～20mA 。4～20mA时输进阻抗250Ω，用于接收速度设置或被控量设置的模拟信号；现场的流量、压力等信号。 ????????模拟量输出：2路，4～20mA 。4～20mA输出时最大阻抗500Ω。以模拟方式输出变频器的运行速度；变频器的输进、输出电压、电流、功率及功率因数等变量。 ????????数字量输进：12路，光电隔离，隔离电压500VAC。接收远程控制信号，速度给定开关信号及各开关状态等。 ????????数字量输出：9路，中间继电器隔离，隔离电压750VAC，接点容量5A。输出变频器状态，控制主电源开断。 ????????通讯接口：提供隔离RS485，MODBUS、以太网等通讯规约，实现与上位系统的通讯。 ???????? 7 效益分析 ???????? 7.1 ????????通过12天性能考核分析：改造后节能：50.3%-29.3%=21%, 21%×450kW=94.5kW?h；一年按开车300天计算，可节约电量：94.5×24×300=68万度。每度电按0.3元计算，一年可节约电费68×0.3=20.4万元。 ????????? ???????? 7.2 CO1O1 ????????通过12天性能考核分析：改造后节能：72.3%-33.7%=38.6%，38.6%×710kW=274.1kW?h；一年按开车300天计算，可节约电量：274.1×24×300=197.4万度。每度电按0.3元计算，一年可节约电费197.4×0.3=59.21万元。 ????????????? 通过以上两个案例分析，由此可见，在满足生产要求的条件下，采用变频调速便可将风门或液离耦合器耗费的电能节约下来，一年节省电费79.6万元。 ????????????? 综合效益：通过降低综合运营本钱最高可达50%（电费本钱＋设备故障本钱＋设备维护本钱＋设备更新本钱＋耦合器的冷却水系统运行本钱）。另外由于变频用具有软启停功能，延长了设备的使用寿命。由此产生的间接效益将是无法估量。 ???????? 8 结束语 ????????????? 总之，云天化国际富瑞公司在风机、泵类负载进行高压变频节能改造不管从操纵、运行维护，还是节能方面都取得很好的效果，是成功的。其控制方便，灵活，优良的调速性能，完全可以满足生产工艺的要求;良好的节能效果，可以进步系统的运行效率。变频器的使用大大进步了系统的自动化控制水平，使整套设备的控制系统变得更加安全可靠，从而保证了生产的高效和稳定。 ??
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