车间负压通风降温设计_KA5S―GL210离心鼓风机安全操作规程化工安

基于Matlab与Delphi的风机性能测试与故障诊断系统

贾庆功     摘  要：应用Matlab软件采用最小二乘法对数据进行拟合，比较准确地确定风机的性能曲线；应用神经网络技术进行故障诊断，确认风机运行状态；用Delphi开发监控程序，建立了数据库。     关键词：性能曲线；最小二乘法；神经网络；故障诊断；趋势预测     中图分类号：TP273    文献标识码：B     对设备运行状态进行实时监测，并对运行数据进行分析，绘出历史及实时趋势，运用神经网络对故障进行估计和预测，就故障程度、检修紧迫性给予积极可靠的指导，对于保证设备安全运行，及时排除故障，避免设备过早报废有难以估量的作用。基于Matlab强大的信号及数据处理能力，并结合Delphi面向对象的设计方法，可实现上述目标。     一、软件功能     1．工具软件环境     Matlab除具备卓越的数值计算能力外，还提供了专业水平的符号计算、文字处理、可视化建模仿真和实时控制等功能。Matlab的基本数据单位是矩阵，其指令表达式与数学及工程中常用的形式十分相似，故用Matlab来解算问题要比用C、FOR-TRAN等语言完成相同的事情简捷得多。由于Matlab的开放性，使其成为一个强大的交互式数学软件，包括拥有数百个内部函数的主包和30几种工具包。开放性使Matlab广受用户欢迎，除内部函数外，所有Matlab主包文件和各种工具包都是可读可修改的文件,大型屋顶风机，用户可通过对源程序的修改或加入自己编写的程序构造新的专用工具包。     2．风机多变效率计算         式中：ηpol?多变效率；        Wioi?实际所消耗的功；        Wpol?多变压缩功；           k?绝热指数；        Tout?排气绝对温度；         Tin?进气绝对温度；           m?多变指数。 测试态功率为      式中：k?被测介质的绝热指数；       G?风机的重量流量；       R?被测介质的气体常数。     3．管网特性曲线的确定     管网存在一定的阻力，有如下通式     P=Pr+AQ2                    (3) 式中：P?管网所需能量头；       Pr?系统压力容器的内压，在管网曲线中取为炉顶压力；       A?管网阻力系数；       Q?管网内气体体积流量。     准确地确定系统管网阻力系数，可为风机设计提供参考依据，为指导生产、调试系统、避免风机喘振、保证安全生产发挥风机良好性能提供保障。     系统框图见图1。     例：某D 1300-320/96风机试验参数如表1。 表1  风机系统运行参数             运用最小二乘法对以上数据进行拟合，可得风机的性能曲线及管网的阻尼曲线。图2为预旋器角度在10°、25°、50°的风机性能曲线Ll、L2、L3。多条性能曲线最高点的连线即形成了风机的喘振线。在生产稳定情况下计算出管网的阻尼系数，绘制出阻尼曲线C，其与L1，L2，L3的交点M1，M2，M3为风机在该预旋器角度时的稳定工作点。       4．风机切换功能     以往手动切换风机对操作工的技术要求较高。阀门操作稍有不当，就可能造成风机喘振，甚至推力瓦烧损，设备损坏。本软件集成了风机切换功能，倒风画面同时有两风机的运行参数，可以清楚地监视切换过程，一人一键即可顺利切换，实现了操作的智能化、自动化，降低了成本。     5．并风控制系统     风机选型时，由于不掌握准确的高炉参数，认为风压和风量越高越好，因而造成风机设计的高效工作点和实际存在偏差，浪费了大量电能；喘振曲线右移，导致实际有效工作范围变窄，无法发挥风机出力性能，并对风机安全造成威胁。     并风控制系统可以出色解决上述问题，特别是在高炉较多的钢厂，可以把各风机的送风管道并接起来，小风机采用一对一的向高炉供风大风机则充当大高炉和并风系统的供风源，把大风机调整到高效工作状态，使其尽可能完全出力。     以前为避开喘振点必须通过放空来解决，浪费了大量电能，增加并风系统是解决问题行之有效的方法。     并风策略在济南钢铁公司已经成功使用，取得良好效果。通过监测终端的压力及并网风机运行情况，输入并网风机的性能参数和管网需要的压力，就可以实现自动控制。     6．信号分析     本软件为方便故障分析，特别增加了振动信号的分析功能。通过调用数据库中的信号，经过数据处理变换后进行相关的分析，把信号特征用图示描述。     7．故障诊断功能     神经网络具有联想、容错、记忆、自适应、自学习和处理复杂多模式故障等优点。神经网络经过学习所得到的知识以分布的方式隐式地存在于整个网络。本系统主要针对转子的不平衡、不对中、油膜涡动、转子碰摩、共生故障、轴承损坏、轴承座松动、喘振和旋转失速等常见故障进行诊断，并在系统中内置了神经网络计算程序。用户可以直接调用监控数据库中的数据进行故障分析。程序中还集成了其他外部设备的接口，故也可导入其他外部的采样数据。     本方法分别基于电流、振动、风压、流量等进行神经网络训练，用户可以采用其中任一种信号进行故障的诊断识别，并给出趋势预测。对采集到的信号频谱进行归一化处理后得到待测数据样本，运用神经网络进行训练，得到故障结果。     在软件功能上，除上述绘制性能曲线和振动信号分析，及神经网络故障诊断之外，还包括振动、温度实时监测、调节风量的静叶开度、PID控制、其他阀门开度的调整和反馈画面、软件设置（画面编辑、报警点、历史数据存储）、远程通信等。     二、结论     Matlab的强大数据处理、绘图交互功能，可以更加精确地绘出风机的性能曲线，确定系统的阻尼曲线，给本体设备的设计和高效生产提供合理参数指导，界面友好，易于使用，特别是谱图和神经网络故障诊断为保障机组的安全运行具有积极的意义。 参考文献： [1]虞和济等．基于神经网络的故障诊断[M]．北京：冶金工业出版社，2000. [2]关惠玲等．设备故障诊断专家系统原理及实践[M]．北京：机械工业出版社，2000. [3]续魁昌．风机手册[K]．北京：机械工业出版社，1999.

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收录时间:2011年04月26日 23:39:18 来源:未知 作者:

全球风机叶片的数量及尺寸都在迅速增长。据统计，最新的风机叶片的尺寸是20世纪80年代的100倍。这段时间内，叶片的直径增加了8倍，叶片长度已经超过6米。各国大力推进风电行业的发展，这势必会造成废弃叶片产量的增多，那么采用何种方法处理废弃叶片才能使风能成为一种更加绿色的能源呢？

　　风机叶片通常含有纤维增强材料(如玻璃纤维或碳纤维)、塑料聚合物(聚酯或环氧乙烯树脂)、夹心材料(PVC、PET或巴沙木)和涂层(聚氨酯)。

　　随着叶片尺寸的增大，叶片生产所需的材料数量也在不断增长。据估计，每1kW的新装装机容量就需要10千克叶片材料。因此一台7.5MW的风机约需要75吨的叶片材料。风机叶片的使用寿命大约为20-25年。因此如何处理废弃叶片就成了问题。据推测，每年要处理的纤维复合材料重量将达到20.4亿吨以上。

　　风电行业相对来讲是一个新兴行业，在风机叶片的实际处理方面经验很少，尤其是海上风力发电机。因此，风电系统如果想获得足够的拆除、分离、处理等方面的实际经验，可能需要20年以上的时间。

　　现有的处理废弃风机叶片的方法有：垃圾掩埋、焚烧或回收。第一种方式在那些致力于减少垃圾掩埋数量的国家基本上已经过时了(如，德国)。不过，目前中国采用最多的还是垃圾掩埋方式。

　　最常用的处理方式是焚烧。在所谓的热电联产(CHP)工厂内，利用焚烧产生的热来发电，为区域加热系统供热。但是，60%的废料在焚烧之后只是变为灰烬。由于复合材料中含有无机物质，这些灰烬可能含有污染物质，根据其类型和后处理方法的不同，灰烬要么进行掩埋要么回收后作为替代材料。无机物质还会产生危险的废气，其中残留的细小玻璃纤维可能会导致烟气清洁过程出现问题，主要是在灰尘过滤设备中。风机叶片在进入焚烧厂前还需进行拆解和粉碎，从能耗和排放角度来说，这进一步增加了环境的压力。此外，在焚烧过程中还会引起工人健康和安全方面的问题。

　　回收则是一种环保的处理方式。回收材料制成的新的更高效的叶片可以取代旧的叶片。但是目前成熟的风机叶片回收方法还很少，只有30%的纤维增强塑料(FRP)可以回收再用，制成新的FRP，而大多数则是作为水泥行业的添加材料。过去的几年，全球各企业就风机叶片的回收问题进行了大量研究项目，推出了许多创新产品。

　　2003-2005年，荷兰电工材料协会(KEMA)和波兰工业化学品研究院(ICRI)共同领导了一个项目，研究玻璃钢(FRP)的机械回收，即将材料粉碎然后再回收利用。此项目利用一台具有“按需切割”功能的混合粉碎机，以每小时处理2.5吨物料的速度，将玻璃钢(FRP)粉碎成15-25mm的长度，而且对纤维内部结构的损伤很小。为了避免粉碎过程中发生危险。

　　粉碎之后，通过一种再活化方法对纤维的品质进行改良。将其与一种新基体进行化学粘结来实现更好的性能。另一种技术是由HAMOS公司开发的纤维长度分离技术，可以去除杂质。粉碎后的玻璃钢(FRP)废料在重新利用过程中的一个问题就是纤维与树脂的重新粘结。

　　因为粉碎的纤维上经常带有残留的树脂，因此粘结起来就更加困难。只有回收的纤维要比原始纤维更长，它才能与新基体更好的粘结。

　　对于风机叶片的回收来说，还需要增加一个步骤，即在现场将叶片切割成大块，以便于运输。切割是通过目前广泛应用的粉碎手(起重机或挖掘机末端连接的粉碎/抓取设备)完成的。但是复合材料回收物的需求并不像钢材那样强劲，其应用前景非常有限。

　　另一个问题就是回收的纤维比原来的纤维短，表面还带有“原来的”树脂，更难以使其在一定方向上排列。这样就难以按照需求增加产品的强度，例如汽车保险杠。但是汽车行业并没有停止回收和再用其本身的废弃物。

　　玻璃纤维硬度较高，粉碎过程需要大量的能源，因此这种填料的价值是很低的，很难让它产生经济效益,玻璃钢负压风机，除非能找到一种更廉价的能源。

　　溶剂分解作用进行化学回收也是一种回收方法。采用这种方法，玻纤的大部分拉伸强度可以保留下来，部分塑料材料还可以作为新的原材料。但是，采用具有侵蚀性的危险化学品进行回收并未得到提倡，而且这种方法的成本较高。

　　另外一种方法是采用高温热解和气化方法对热量和材料进行回收。尽管纤维丧失了原来的“大部分”拉伸强度，而且技术成本很高，但是终端产品非常纯，塑料中的热能也以电能和热能的形式得以回收。

　　回收过程如下：

　　◆使用液压剪切机或类似的工具将废弃物在现场切割成便于运输的尺寸；

　　◆到达工厂后，这些部件进一步被粉碎成手掌大小的块；

　　◆材料被连续送入500℃高温的无氧回转炉内，塑料被高温分解成合成气体；

　　◆气体用于电力生产，也用于加热回转炉;

　　◆在二级回转炉内，玻璃纤维材料在大气存在的条件下得以净化；

　　◆利用磁铁筛除并回收金属；

　　◆去除玻纤材料残余物中的灰尘；

　　◆混有少量聚丙烯纤维的玻璃纤维通过炉子后，PP纤维融化并连接到玻纤上形成稳定的绝缘板。

　　高温热解产品主要是耐热的绝缘材料。这些纤维还可以用作填料、粘性涂料、热塑性部件、沥青和混凝土中的增强材料，以及新玻璃纤维的原材料。复合材料中所含有的热能可用于发电和为工艺过程供电。

　　回收的玻璃钢(GRP)风机叶片材料不能再用在新叶片中，因为回收的玻璃纤维总是比原始玻纤强度低，因此风电行业不能使用回收的增强纤维。碳纤维与玻纤不同，从预浸环氧树脂/碳纤材料中回收碳纤维，回收到的碳纤维的E模量没有改变，而最终的拉伸强度只降低了5%。尽管叶片回收各企业对风机叶片处理方法及回收途径上取得了明显成功，但是由于成本问题，相关项目并未得到很好的发展。目前为止，丹麦大多数的磨损叶片和生产废料都采用掩埋处理的方法，这是最廉价解决方案。

　　现在对叶片回收问题存在几种不同的观点，有人认为叶片回收的根本问题所在并非材料本身，而是缺乏足够份额废料，因此，各商家在对回收项目进行投资上存在资金困难。

　　也有人认为：采用热固性复合材料的行业希望生产出持久耐用的产品，并期待未来几年能有新的回收技术出现。就热固性材料及其化学性质而言，很难发现有什么好的回收方法。因此，热固性复合材料的回收是一个重大的挑战。然而，不论从环境还是经济角度出发，叶片的回收都会成为一个更加重要的问题。目前的叶片废弃物的流向还是难以控制，因此必须找到一个解决方案。各国希望走复合材料废弃物的商业之路，逐步向可持续性方向发展。

　　由于废弃叶片在回收上面临着巨大挑战，因此一些机构开始研发新的叶片生产方法，以简化废弃叶片的处理及回收工艺。由汽车行业我们不难发现热塑性材料更易回收，因此在风机叶片中尝试使用热塑性基体的复合材料。但是热塑性材料制成的兆瓦级叶片是否具备足够的力学性能和物理性能还没有得到证实。对于5kW左右的小型风机，可以使用一些模塑成型的增强型热塑性材料或其它热塑材料。这种情况下，叶片的回收就会容易的多。

　　越来越多的风机公司开始采用聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)泡沫，这是一种可完全回收的热塑性结构泡沫，回收后还可以再利用。将其粉碎并混合到新产品中后，仍能保持相同的性能和强度。目前，AlcanAirex已经对其PET泡沫AIREXT91实现了回收。

　　风机叶片的回收仍然存在很多问题，不过，关于玻璃纤维增强材料(GRP)的回收方法以及回收后的材料可能的应用领域的研究已经有了进展。

　在三峡工程全面竣工之后，为项目而设的三峡集团正进一步加快扩张步伐。

　　10月26日，国开行与中国长江三峡集团公司(简称三峡集团)在北京签署合作协议。根据这份合作协议，自2010年至2016年期间，国开行将向三峡集团提供500亿元人民币和40亿美元(约合人民币268亿元)的融资额度。

　　这笔超过760亿人民币的贷款将用于支持三峡集团开发大型水电、风电等新能源项目以及“走出去”业务。

　　三峡集团副总经理林初学近日表示，我国将在未来10年新开工建成至少1000万千瓦水电，三峡集团承担约1/3左右的新建任务。据本报记者了解，三峡集团目前已将主要力量集中到金沙江下游的四个梯级电站建设，其中正在开发中的溪洛渡电站和向家坝水电站预计将于2012、2013年实现第一台机组发电。

　　“向家坝、溪洛渡两个电站总投资约需要1000亿元，目前已完成一半的投资，而这两个电站都计划2016年完成，因此未来5年将完成剩余投资。”三峡集团计划发展部一位人士说，“除贷款外，长江电力的利润5年将有200多亿，也将大部分用于金沙江电站建设。”

　　三峡集团的乌东德水电站、白鹤滩水电站也计划在十二五开工，这两个电站需要约800亿投资。

　　另外，风电目前已被三峡集团确定为除水电之外的第二大主业。近几年，三峡已经在国内建设多个风电项目，包括慈溪49.5MW风电场，内蒙古乌兰察布市化德风电场及江苏响水201MW风电项目等。三峡已将国水投确定为三峡风电业务的运营主体，目标是2020年完成风电装机容量2000万千瓦，再造一个“风电三峡”。

　　值得注意的是，此次国开行为三峡提供的贷款额度还包括40亿美元。这部分资金将重点用于支持三峡“走出去”发展。


目前国内现有的各种风帽，都不同程度地存在着阻力大（因结构复杂），避风性能差的缺点。还找不到一种避风性能好、阻力又小、结构简单的产品。为了改进上述缺点，发明人田文德同志经过反复研究和中间试验，终于成功地设计出一种新型专利产品---自立式三叉高效排气风帽，专利号：ZL97200381.9原专利名称：“高效排污三叉装置“。此风帽不但阻力小，能保证在任何风向、任何风力下，都不发生防御倒灌现象，而且突出的优点，还在于它利用了室外风力，形成风帽排气主管的抽力（即产生负静压）。它不仅避开了风力的影响，而且将这一不利因素变为排风的动力，这就是本产品构思的巧妙之处。
一、磁力泵工作原理

将n对磁体(n为偶数)按规律排列组装在磁力传动器的内、外磁转子上，使磁体部分相互组成完整藕合的磁力系统。当内、外两磁极处于异极相对，即两个磁极间的位移角Φ＝0，此时磁系统的磁能最低；当磁极转动到同极相对，即两个磁极间的位移角Φ＝2π/n，此时磁系统的磁能最大。去掉外力后，由于磁系统的磁极相互排斥，磁力将使磁体恢复到磁能最低的状态。于是磁体产生运动，带动磁转子旋转。

二、结构特点

1.永磁体泵阀

由稀土永磁材料制成的永磁体工作温度范围广(-45-400℃)，矫顽力高，磁场方向具有很好的各向异性，在同极相接近时也不会发生退磁现象，是一种很好的磁场源。

2.隔离套泵阀

在采用金属隔离套时，隔离套处于一个正弦交变的磁场中，在垂直于磁力线方向的截面上感应出涡电流并转化成热量。涡流的表达式为：。其中Pe-涡流；K—常数；n—泵的额定转速；T-磁传动力矩；F-隔套内的压力；D-隔套内径；一材料的电阻率；—材料的抗拉强度。当泵设计好后，n、T是工况给定的，要降低涡流只能从F、D、、等方面考虑。选用高电阻率、高强度的非金属材料制作隔离套，在降低涡流方面效果十分明显。

3.冷却润滑液流量的控制

泵运转时，必须用少量的液体对内磁转子与隔离套之间的环隙区域和滑动轴承的摩擦副进行冲洗冷却。冷却液的流量通常为泵设计流量的2%-3%，内磁转子与隔离套之间的环隙区域由于涡流而产生高热量。当冷却润滑液不够或冲洗孔不畅、堵塞时，将导致介质温度高于永磁体的工作温度，使内磁转子逐步失去磁性，使磁力传动器失效。当介质为水或水基液时，可使环隙区域的温升维持在3-5℃；当介质为烃或油时，可使环隙区域的温升维持在5-8℃。

4.滑动轴承

磁力泵滑动轴承的材料有浸渍石墨、填充聚四氟乙烯、工程陶瓷等。由于工程陶瓷具有很好的耐热、耐腐蚀、耐摩擦性能，所以磁力泵的滑动轴承多采用工程陶瓷制作。由于工程陶瓷很脆且膨胀系数小，所以轴承间隙不得过小，以免发生抱轴事故。

由于磁力泵的滑动轴承以所输送的介质进行润滑，所以应根据不同的介质及使用工况，选用不同的材质制作轴承。

5.保护措施

当磁力传动器的从动部件在过载情况下运行或转子卡死时，磁力传动器的主、从动部件会自动滑脱，保护机泵。此时磁力传动器上的永磁体在主动转子交变磁场的作用下，将产生涡损、磁损，造成永磁体温度升高,通风工程报价，磁力传动器滑脱失效。

三、磁力泵的优点

同使用机械密封或填料密封的离心泵相比较，磁力泵具有以下优点。

1.泵轴由动密封变成封闭式静密封，彻底避免了介质泄漏。

2.无需独立润滑和冷却水，降低了能耗。

3.由联轴器传动变成同步拖动，不存在接触和摩擦。功耗小、效率高，且具有阻尼减振作用，减少了电动机振动对泵的影响和泵发生气蚀振动时对电动机的影响。

4.过载时，内、外磁转子相对滑脱，对电机、泵有保护作用。

四、运行注意事项

1.防止颗粒进入

(1)不允许有铁磁杂质、颗粒进入磁力传动器和轴承摩擦副。(2)输送易结晶或沉淀的介质后要及时冲洗(停泵后向泵腔内灌注清水，运转1min后排放干净)，以保障滑动轴承的使用寿命。(3)输送含有固体颗粒的介质时，应在泵流管入口处过滤。

2.防止退磁

(1)磁力矩不可设计得过小。(2)应在规定温度条件下运行，严禁介质温度超标。可在磁力泵隔离套外表面装设铂电阻温度传感器检测环隙区域的温升，以便温度超限时报警或停机。

3.防止干摩擦

(1)严禁空转。(2)严禁介质抽空。(3)在出口阀关闭的情况下，泵连续运转时间不得超过2min，以防磁力传动器过热而失。
磁力泵由泵、磁力传动器、电动机三部分组成。关键部件磁力传动器由外磁转子、内磁转子及不导磁的隔离套组成。当电动机带动外磁转子旋转时，磁场能穿透空气隙和非磁性物质，带动与叶轮相连的内磁转子作同步旋转，实现动力的无接触传递，将动密封转化为静密封。由于泵轴、内磁转子被泵体、隔离套完全封闭，从而彻底解决了“跑、冒、滴、漏”问题，消除了炼油化工行业易燃、易爆、有毒、有害介质通过泵密封泄漏的安全隐患，有力地保证了职工的身心健康和安全生产




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