锋速达通风降温系统
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车间安装负压风机锅炉风机噪声的危害及其防治对策初探国外变频器
目前在很多企业，受工业生产和供暖需求，锅炉的安装、使用非常普及。但很多锅炉由于存在选址欠佳和风机性能不良等因素，锅炉噪声影响周围居民安静的工作、生活环境，损害人民身体健康，常常引发扰民事件，产生纠纷。经统计，2004年我区因噪声引发的信访案件占环境信访案件的30%。因此，锅炉风机噪声治理日益重要。
1、 环境噪声污染的危害
噪声对人体的影响和危害一般可分为劳动保护和环境保护两方面，前面指危害人的身体健康，导致各种疾病的发生，后者指干扰环境安静，影响人们正常的工作和生活。噪声对人体健康危害主要表现在：损伤听力，造成噪声性耳聋；导致大脑皮层兴奋和平衡失调，脑血管功能损害，导致神经衰弱；损伤心血管工程，引发消化工程失调，影响内分泌；干扰人们正常的生活、休息、语言交谈和日常的工作学习，分散注意力，降低工作效率。
2、 噪声治理的基本原理
形成噪声污染主要是三个因素，即：声源、传播媒介和接收体。只有这三者同时存在，才能对听者形成干扰。从这三方面入手，通过降低声源、限制噪声传播、阻断噪声的接收等手段，来达到控制噪声的目的，在具体的噪声控制技术上，可采用吸声、隔声和消声三种措施。
2.1吸声
当声波入射到物体表面时，部分声能要被物体吸收转化为其他形式的能量，称为吸声。材料的吸声性能用吸收系数来表示，吸声系数越大，则表示材料的吸声性能越好。材料的吸声性能与材料的性质、结构和声波的入射角度及声波的频率有关。多孔吸声材料的吸声机理是：材料内部有无数细小的相互贯通的孔洞，当声波入射到这些材料的表面，进而入射到这些细小的孔隙内时，要引起孔隙内的空气运动，紧靠孔壁和纤维表面的空气，因摩擦和粘滞运动阻力而不易运动，使声能转化为热能而消耗掉。故性能良好的吸声材料要多孔，孔与孔之间互相贯通，并且贯通的孔洞要与外界连通，使声波能进入材料内部。如对应1000赫兹声波，10cm厚的超细玻璃棉的吸声系数是0.87。
2.2隔声
隔声所采用的方法是将噪声源封闭起来，使噪声控制在一个小的空间内，这种隔声结构称为隔声罩。在声波遇到屏蔽物时，由于界面特性阻抗的改变，入射声能的一部分被反射，一部分被吸收，一部分声能透进屏蔽物继续传播。材料的隔声性能可用透声系数来表示。透声系数越小，表示透进去的声能越少，材料的隔声性能越好。材料的隔声性能与隔声体的结构、性质和入射声波的频率有关。
2.3消声
消声是将多孔吸声材料固定在气流通道内壁，或按一定方式固定在管道中，以达到削弱空气动力性噪声的目的，消声量一般可达到10—50分贝。
3、 风机噪声治理技术
锅炉房的鼓风机和引风机噪声一般在90分贝左右，因输送的锅炉烟气温度高达180℃，采用封闭隔声会导致排热不良，电机温度过高，甚至烧毁电机。因此，在工艺上将风机降噪和节能两方面结合起来。经实践，锅炉风机节能降噪综合治理方案为：对锅炉房的工艺布置保持不变，将鼓风机、引风机分别置在隔声室内，用通风管将它们与主机相连接，在隔声室顶上或墙面上开设进气口，并安装消声器供机房进风使用。平面布置时将鼓风机靠近锅炉房一侧，进风口在上风侧，电机置于气流通道中间。锅炉运行时，由于鼓风机在隔声室内产生负压，大量的室外新鲜空气就会自动进入隔声室，首先和引风机电机进行热交换，使之冷却降温，室内温度保持50℃左右。该方案中由于隔声室和进风消声器的降噪能力都比较大，降噪的效果容易实现。鼓风机将预热的空气送入锅炉燃烧，回收利用能源，具有一定的经济效益。
为保证治理效果和锅炉设备正常运行，在设计施工中，应根据具体要求，考虑噪声的声强、声频等因素，对隔声、吸声和通风排热进行详细设计，做好细部处理。对隔声室的大小厚度，吸声材料的种类、厚度进行计算。进风消声器的消声量一般选用25db（a）左右。尽量减少噪声辐射面积，去掉不必要的金属板面。控制板面的振动，在声源与隔声罩及基础之间用软性材料连接。鼓风机的连接管道和薄壁钢板烟囱是噪声治理的薄弱环节，在管壁外包扎5cm厚的玻璃纤维棉，用钢丝扎紧后，再用2cm厚的钢丝网水泥粉刷。将玻璃纤维棉固定在钢板上，吸收隔声室内的混响噪声。
4、 降噪和节能效果
4.1降噪效果
如果风机噪声是90分贝，采用3mm钢板的隔声罩，其理论隔声量是32分贝。隔声罩内衬10cm厚的玻璃棉，其吸声系数是0.87，在进气管安装消声器，则实际隔声量为
tl=32+10 log20.87=30分贝
故风机噪声治理后达到：t=90-30=60分贝
声压级和声强是反映声音的客观物理量，人体对噪声的主观感受用响度表示：n=2(n-40)/10(宋)
治理前的风机响度为：n1=2(90-40)/10=32(宋)
治理前的风机响度为：n2=2(60-40)/10=4(宋)
故治理前后响度降低87.5%
节能效果
机房内设备的排热主要有三个方面：①引风机与管道壁面的对流排热，②引风机与管道壁面的辐射排热，③风机电机的排热。根据通风工程原理，节能降噪工程还可以回收部分热量。经过实践，采用锅炉风机噪声节能降噪治理技术，既降低了噪声污染，保障了人民群众的生活环境，又回收利用了能源，达到了经济、环境效益的统一。
当今变频器产业得到飞速发展，变频器产品的产业化规模日趋壮大。交流变频器自20世纪60年代左右问世，到20世纪80年代在主要工业化国家已广泛使用，而从20世纪90年代以来，随着人们节能环保意识的加强，变频器的应用越来越普及。
变频调速能够应用在大部分的电机拖动场合，由于它能提供精确的速度控制，因此可以方便地控制机械传动的上升、下降和变速运行。变频应用可以大大地提高工艺的高效性(变速不依赖于机械部分)，同时可以比原来的定速运行电机更加节能。下面例举使用变频调速的10个理由，来说明变频器应用在国外日趋普及的基本认识：
(1) 控制电机的启动电流电机通过工频直接启动时，它将会产生7到8倍的电机额定电流。
这个电流值将大大增加电机绕组的电应力并产生热量，从而降低电机的寿命。而变频调速则可以在零速零电压启动(当然可以适当加转矩提升)。一旦频率和电压的关系建立，变频器就可以按照V/F或矢量控制方式带动负载进行工作。使用变频调速能充分降低启动电流，提高绕组承受力，用户最直接的好处就是电机的维护成本将进一步降低、电机的寿命则相应增加。
(2) 降低电力线路电压波动。
在电机工频启动时，电流剧增的同时，电压也会大幅度波动，电压下降的幅度将取决于启动电机的功率大小和配电网的容量。电压下降将会导致同一供电网络中的电压敏感设备故障跳闸或工作异常，如PC机、传感器、接近开关和接触器等均会动作出错。而采用变频调速后，由于能在零频零压时逐步启动，则能最大程度上消除电压下降。
(3) 启动时需要的功率更低。
电机功率与电流和电压的乘积成正比, 那么通过工频直接启动的电机消耗的功率将大大高于变频启动所需要的功率。在一些工况下其配电工程已经达到了最高极限，其直接工频启动电机所产生的电涌就会对同网上的其他用户产生严重的影响, 从而将受到电网运行商的警告, 甚至罚款。如果采用变频器进行电机起停, 就不会产生类似的问题。
(4) 可控的加速功能。
变频调速能在零速启动并按照用户的需要进行光滑地加速，而且其加速曲线也可以选择(直线加速、S形加速或者自动加速)。而通过工频启动时对电机或相连的机械部分轴或齿轮都会产生剧烈的振动。这种振动将进一步加剧机械磨损和损耗，降低机械部件和电机的寿命。另外，变频启动还能应用在类似灌装线上，以防止瓶子倒翻或损坏。
(5) 可调的运行速度。
运用变频调速能优化工艺过程，并能根据工艺过程迅速改变，还能通过远控PLC或其他控制器来实现速度变化。
(6) 可调的转矩极限。
通过变频调速后，能够设置相应的转矩极限来保护机械不致损坏，从而保证工艺过程的连续性和产品的可靠性。目前的变频技术使得不仅转矩极限可调，甚至转矩的控制精度都能达到3％～5％左右。在工频状态下，电机只能通过检测电流值或热保护来进行控制，而无法像在变频控制一样设置精确的转矩值来动作。
(7) 受控的停止方式。
如同可控的加速一样, 在变频调速中, 停止方式可以受控，并且有不同的停止方式可以选择(减速停车、自由停车、减速停车＋直流制动)，同样它能减少对机械部件和电机的冲击，从而使整个工程更加可靠，寿命也会相应增加。
(8) 节能
离心风机或水泵采用变频器后都能大幅度地降低能耗，这在十几年的工程经验中已经得到体现。由于最终的能耗是与电机的转速成立方比，所以采用变频后投资回报就更快，厂家也乐意接受。
(9) 可逆运行控制
在变频器控制中，要实现可逆运行控制无须额外的可逆控制装置，只需要改变输出电压的相序即可，这样就能降低维护成本和节省安装空间。
(10) 减少机械传动部件
由于目前矢量控制变频器加上同步电机就能实现高效的转矩输出, 从而节省齿轮箱等机械传动部件, 最终构成直接变频传动工程。从而就能降低成本和空间, 提高稳定性。 变频器产品的形式异彩纷呈2004年出现了OEM化变频器升级换代、网络变频器的进一步增强、矩阵变频器的成形等特点，使得不同形式、不同类别、不同功能的变频器在市场中异彩纷呈。
3.1 OEM化变频器升级换代
对于异步电机的控制方式而言，普通工频启动相对成本更省，而变频器的花费则会更高、体积会更大，所以在很多自动化机械设备中，变频器采用率并不是很高，机械商也不是很积极地安装变频器，尽管变频器有这样或那样的好处。通用型变频器经过数十年的发展，OEM化变频器在2004年已经取得了关键性突破，并进行升级换代。
SEW公司的OEM化产品Movitrac LT
以SEW为例，其在2004年10月墨尔本自动化展会上展出了其最新的OEM化产品Movitrac LT(如图1)，是对原先的Movitrac的进一步升级，非常适合OEM配套使用在风机、水泵、机床工具和传送带上。由于采用最新先进工艺的功率模块，其采用书架式的体积将更小。为了OEM商使用，其接线方式如同接触器一般，安装方式则更加简单，运行调整则以基本的14个参数为前提。
该款变频器具有更加强大的软件功能(新增帮助卡)、更加安静的噪音设计(开关频率可达32kHz)、更加合理的排热设计(接近冷盘功能)、更加友好的环保功能(内置RFI滤波器)。
3.2 变频器的网络功能增强
数字化网络功能在2005年变频器国际展会上都是重头戏，包括AB公司的PF系列变频器，都提供了网络接入方案，如最新的PowerFlex 4变频器具有内置的RS485通讯能力，可以用在多种网络联接中使用，同时PowerFlex 4变频器可以通过装DriveExplorerTM或DriveExecutiveTM软件的微机进行编程和控制。
作为执行机构，变频器的网络化配置主要基于3个层面:设备层、控制层和信息层。可以配接最基本的RS232/RS485串行通讯协议、PROFIBUS等的现场总线协议以及INTERNET局域网协议。
在网络化日益普及的今天，与普通的点对点硬线连接方式而言，通过高速通讯连接的变频器工程可以最大程度上降低工程维护时间、提高生产效率、减少运行成本。目前安装的现场总线模块有Profibus DP、Interbus、DeviceNet、CAN Open和 Modbus Plus等。用户可以有更大的自由根据生产过程来选择PLC型号和品牌，并非常简单地集成到现有地网络中去。而且通过现场总线模块，可以不考虑变频器的型号，而以同一种编程语言和程序结构来与不同功率段、不同型号地变频器进行组构，如功率、速度、转矩、电流、设定值等。
3.3 矩阵变频器的出现
大家都知道，由于矩阵式交-交变频省去了中间直流环节, 能实现功率因数为l, 且能四象限运行，工程的功率密度大, 因此矩阵变频器一直成为国际大公司的研发对象。
在2004年4月份的汉诺威国际展览会上，安川展示了即将生产的矩阵变频器的原型，并表示公司计划在明年启动销售策略，同时已经在日本市场上现场测试和运行了好几台矩阵变频器。在安川矩阵变频器中有9个开关，每一个都有2个IGBT双向开关组成，能允许正向电压和负相电压通到电机上。IGBT数量的增加是导致矩阵变频器造价昂贵的其中一个因素。
矩阵变频器使用了三相电压输入来控制输出电压，这就不仅能吸收任何电流杂波，也能提供清洁的输出电压，也就是说“可以有效地进行输入电源电流控制与输出电压控制”。
这也是矩阵变频器吸引人们的一个重
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